ZrO2掺杂的V2O5/TiO2催化剂表征及催化还原NOx

采用共沉淀法制备出不同锆掺杂量的钛锆复合载体(TiO2-ZrO2),运用XRD和BET研究其微观结构,结果显示钛锆物质的量之比1∶1时复合载体具有最大的比表面积,可达256.01 m.2g-1.以此为载体制备了V2O5/TiO2-ZrO2催化剂,并添加少量CeO2对其改性.采用XRD、BET、H2-TPR、原位FT-IR等手段研究其活性组分的表面分散状态、氧化还原特性和表面酸性.结果显示,V2O5高度分散在载体上;与纯V2O5相比,复合载体上V2O5的还原峰向低温方向发生了偏移;催化剂表面包含了大量的B酸和L酸.模拟氨气催化还原NO(NH3-SCR)的脱硝反应活性测试表明,V2O5/TiO2-ZrO2催化剂具有较好的热稳定性和较宽的活性窗口,少量CeO2的加入提高了催化剂的低温活性.     

Ce0.7Zr0.3O2纳米棒的制备及其对柴油车尾气碳颗粒的催化净化性能

本研究以硝酸铈、硝酸锆为原料使用溶剂热合成法,制备了CeO₂-ZrO₂纳米棒催化剂(Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)),并用于柴油车尾气碳颗粒催化净化.催化活性检测证实:Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)纳米棒催化剂可有效净化柴油车尾气碳烟颗粒.在Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)存在下,碳颗粒净化率为10%、50%和90%时,所需温度分别仅为375℃、414℃和455℃,比商用Ce_0.7Zr_0.3O₂和Ce0.3Zr0.7O2催化剂性能更优.采用氮吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)、H2程序升温还原(H₂-TPR)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等技术对催化剂进行表征.XRD和Raman结果证实,Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)主要由立方相CeO₂构成,并掺杂了少量四方相氧化锆.SEM和TEM结果则显示,Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)催化剂颗粒明显由纳米棒堆积而成,特定的纳米形貌会影响其对碳颗粒的催化氧化活性.XPS结果证明Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)催化剂主要具有晶格氧、化学氧和表面吸附氧等氧物种;晶格氧是碳颗粒氧化的活性氧物种,其溢流到催化剂表面可与碳颗粒接触从而提高反应活性;化学氧和表面吸附氧均为表面氧物种,极易与表面固体碳颗粒直接接触,从而可在较低温度下促进碳颗粒的净化.H₂-TPR结果进一步证实了XPS结果,Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)催化剂的低温还原温度比商用Ce_0.7Zr_0.3O₂催化剂更低,且含有更多的易还原氧物种,这些低温易还原氧物种可以在较低温度下参与催化反应,促进柴油车尾气颗粒物的低温催化净化.     

V_2O_5/TiO_2基催化剂催化转化1,2-二氯苯

实验研究了溶胶凝胶法制备催化剂过程中钒元素的初始价态(V~(4+)或V~(5+))对焙烧后催化剂特性的影响,并考察了催化剂在150—350℃温度范围内对1,2-二氯苯(1,2-DCBz)的催化转化效果.通过低温氮气吸附、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)、氢气程序升温还原(H2Temperature programmed reduction,H2-TPR)、以及色散光谱(Energy dispersive spectroscopy,EDS)来获取催化剂的基本特性.结果表明,在催化剂制备过程中,将偏钒酸铵中的V~(5+)还原至V~(4+)可以有效改善焙烧后催化剂V_2O_5/TiO_2理化特性,提高1,2-二氯苯的催化转化效率.150℃时,1,2-二氯苯转化率由43%增加至62%,而在220—350℃范围内,转化效率提升仍大于10%.这与催化剂吸附能力和氧化能力的共同增强有关.根据催化剂表征结果可知,与未还原处理的V_2O_5/TiO_2相比,还原处理后催化剂的比表面积和总孔容分别增加了22 m~2·g~(-1)和0.09 cm~3·g~(-1),且孔径尺寸在2—3 nm的孔容积增大.这些特性都有助于催化剂吸附能力的提升.此外,还原处理后催化剂中V的平均化合价和表面吸附氧浓度增大.V的平均化合价由4.64增大至4.72,表面吸附氧浓度由11%增大至13%,表明催化剂氧化能力增强.然而该方法对V_2O_5/TiO_2-CNTs催化剂的催化活性影响较小.     

六铝酸盐负载CuO催化还原NO性能

采用共沉淀法制备了LaAl12O19六铝酸盐载体,采用等体积浸渍法制备了不同负载量的CuO/LaAl12O19催化剂,并对其进行了XRD、H2-TPR和BET表征,考察了催化剂对CH4选择催化还原NO的性能.结果表明,CuO的负载并未改变六铝酸盐载体的结构,Cu在载体上以Cu2+的形式存在,活性组分CuO与载体LaAl12O19之间存在协同作用;CuO/LaAl12O19催化剂对CH4选择催化还原NO表现出良好活性,所制备的催化剂均能使NO的转化率达到99%;其中负载量为1.0 wt%的CuO/LaAl12O19催化剂的活性最好,完全反应温度T99%为560℃,且在80 h稳定性试验中表现出了良好的高温活性和热稳定性.     

V2O5/ACF催化剂用于烟气低温脱硝的研究

采用等体积浸渍法制备V_2O_5/ACF,CuO/ACF和Fe_2O_3/ACF催化剂,在H_2O和SO_2存在下,三种催化剂选择性催化还原(SCR)NO_x的活性依次为V_2O_5/ACF>CuO/ACF>Fe_2O_3/ACF.对V_2O_5/ACF催化剂中V_2O_5担载量、反应温度和反应空速对脱硝活性的研究表明,当H_2O和SO_2存在时,V_2O_5的最佳负载量为0.5wt%,在反应温度为180℃,空速为2000 h~(-1)时,NO转化率可达84%,表明该催化剂具有良好的抗H_2O和SO_2毒化的能力.     

稀土修饰的Co/Hβ催化剂催化分解N_2O

以Hβ分子筛为载体,采用浸渍法制备了一系列以钴为主活性组分,稀土元素为助剂的CoM/Hβ（M=La、Ce、Pr、Nd）催化剂,考察了在含氧条件下直接催化分解N2O的性能.采用X射线衍射、热重-质谱联用系统、H2-TPR、NH3-TPD等方法对催化剂进行了表征.XRD结果表明,Co物种主要以Co3O4尖晶石形态存在.NH3-TPD结果表明,催化剂活性与催化剂的酸性有关.活性评价结果显示,稀土助剂的添加使催化剂活性得到改善,其中以Pr为助剂的催化剂活性最好,N2O转化率达到95%时的反应温度为398℃.     

Pd-Fe/C催化氯酚还原脱氯-氧化联合降解

以Pd和Fe为活性金属组分通过沉积沉淀法制备了负载型Pd-Fe/C双金属催化剂,针对氯酚类污染物进行催化还原脱氯和催化氧化的连续降解处理.通过ICP-MS、XRD和TEM对催化剂进行表征,证实0.5%Pd-0.5%Fe/C催化剂中活性金属组分Pd和Fe在载体表面分散性最好,催化剂比表面积达到718.8 m~2·g~(-1).在温和条件下,以水作为反应介质,研究了负载型Pd-Fe/C催化剂对4-氯苯酚(4-CP)和2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的连续降解过程和反应条件,以及催化剂的重复使用情况.考察了Pd和Fe的负载量及p H值对催化剂活性的影响,得到了最佳反应条件,以0.5%Pd-0.5%Fe/C为催化剂,20 min内完成4-CP和2,4-DCP的催化还原脱氯,产物都为苯酚;之后加酸调节pH=5,并加入H2O2继续进行催化氧化,苯酚被彻底降解为H_2O和CO_2,而且转化率在60 min内可以达到97.5%以上,从而实现4-CP和2,4-DCP的彻底降解.     

表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵)辅助合成Bi2MoO6光催化剂协同PMS降解AO7

采用CTAB辅助水热法合成钼酸铋(Bi₂MoO₆,BMO)微球,并将其用于活化过一硫酸盐(PMS),在可见光下降解废水中的偶氮染料金橙Ⅱ(AO7).利用X射线衍射(XRD),傅里叶红外光谱仪(FT-IR),扫描电子显微镜(SEM),X射线能谱(XPS),透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-vis)对催化剂进行了表征,并通过降解实验测试其催化性能.结果表明,合成的催化剂具有良好的吸附、催化降解AO7的性能.在中性条件下,催化剂投加量0.3 g·L^-1,AO7浓度0.1 mmol·L^-1,PMS浓度1 mmol·L^-1,可以在30 min内完全降解AO7.研究了催化剂含量、pH、共存阴离子等对AO7降解效果的影响.通过自由基消除实验,探索了0.10CTAB-BMO/光/PMS体系中存在的活性物种(h⁺、·O₂^-、¹O₂、·OH和SO₄...     

TiO2/Li4Ti5O12/Na2Ti6O13复合催化剂的制备、表征及其光催化活性

采用反相微乳法,制备了TiO2/Li4Ti5O12/Na2Ti6O13复合催化剂,运用TG-DSC、XRD、SEM等分析方法对催化剂进行表征.在紫外光(λ=365 nm)照射下,以2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)作为目标污染物,用P-25型TiO2作对照,研究了TiO2/Li4Ti5O12/Na2Ti6O13复合催化剂光催化降解2,4-DCP的特性.结果表明,制备的TiO2/Li4Ti5O12/Na2Ti6O13复合催化剂成带状纳米结构,其长度大于5μm,宽度约60 nm,厚度小于30 nm,结晶良好,分散性高,在紫外光照射下,50 min内对20 mg·L-1的2,4-DCP降解率达到了99.8%,表现出了比P-25型TiO2更高的光催化活性.     

铁源对Fe/ZSM-5催化剂氨选择性催化还原NO的影响

采用浸渍法,在相同的铁含量条件下,以硝酸铁、氯化亚铁、硫酸亚铁为前驱体制备了3种不同铁源Fe/ZSM-5分子筛催化剂.研究了铁源对Fe/ZSM-5催化剂NH_3-SCR活性的影响,并采用X射线衍射(XRD)、比表面积和孔结构(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温还原(H_2-TPR)及氨程序升温脱附(NH_3-TPD)等表征手段对催化剂的结构和理化性质进行测定.结果表明,不同的铁源对Fe/ZSM-5催化剂低温段(低于350℃)的NH_3-SCR催化性能影响较大,其低温活性顺序为:Fe(Cl)/ZSM-5 Fe(S)/ZSM-5 Fe(N)/ZSM-5.以氯化亚铁为铁源的Fe(Cl)/ZSM-5催化剂取得最佳的NH_3-SCR催化活性,在233℃时NO转化率达到90%.表征结果表明,样品Fe(Cl)/ZSM-5中形成了最多的孤立Fe~(3+)物种及中酸位数量.孤立Fe~(3+)物种有利于增强Fe/ZSM-5催化剂的低温还原性能,改性过程中形成的中等强度酸性位有利于提高催化剂低温NH_3-SCR催化性能.     

FeVO4可见光光催化降解有毒有机污染物

采用液相沉淀法制备了FeVO4光催化剂,以X射线衍射法(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)对其进行了表征.在可见光(λ≥420 nm)照射下,研究了FeVO4活化H2O2降解染料OrangeⅡ及无色小分子2,4-二氯苯酚(DCP)的光催化活性.同时优化了光催化剂FeVO4的制备条件、探讨了光催化降解OrangeⅡ体系中H2O2浓度、FeVO4用量及pH对其降解作用的影响.结果表明,在可见光照射下,H2O2浓度为1.50×10-3 mol.L-1,FeVO4量为0.17 g.L-1,pH值为6.4时,FeVO4对OrangeⅡ光催化降解活性最好,14 h后对OrangeⅡ的矿化率达到51.6%.在光催化反应条件下,12 h后对DCP的降解率达到64.3%,表明FeVO4具有可见光催化特性.运用ESR技术跟踪测定光催化降解过程中氧化物种的变化,发现FeVO4活化H2O2产生羟基自由基(.OH),表明FeVO4的光催化降解过程主要涉及.OH的氧化历程.     

以ZrO2为载体的金属氧化物催化剂对NO还原性能的研究

研究了负载于氧化锆载体上的多种金属氧化物在富氧条件下,以丙烯为还原剂,选择性还原NO的活性,考察了CuO和Ag的负载量与活性关系,CuO和Ag单独负载与共同负载时的催化性能,以及氧气浓度对催化剂活性影响.结果表明:在CuO,MgO,La2O3 ,CoO,Fe2O3 ,MoO3和WO3等七种金属氧化物中,CuO活性最好,NO转化率为47.5%,加入活性组分银可明显提高催化剂的NO还原能力,转化率提高到61%.单独负载银时,催化剂活性较差,NO转化率仅为22.1%.在对氧气浓度的考察中,确定在0.4%NO,0.4?H6的反应气中,氧气的最佳含量为2%.     

Pd-K/MgAlO催化剂上的NO_x存储、脱附和还原过程

利用程序升温脱附(TPD)、程序升温表面反应(TPSR)和原位红外光谱(in situ IR)等技术研究了Pd-K/MgAlO催化剂上的NOx存储、脱附和还原过程.结果表明,NOx在Pd-K/MgAlO上主要以硝酸根和亚硝酸根的形式存储.在Pd的催化作用下,部分亚硝酸根被氧化为强酸性的硝酸根,变得更容易存储.由NOx-TPD计算得到Pd-K/MgAlO的NOx存储容量高达890.4μmol.g-1.此外,在NOx脱附及H2还原的实验中均发现了Pd催化的亚硝酸盐歧化分解反应,该反应通过亚硝酸盐溢流至Pd位实现.亚硝酸盐的溢流产生了两个作用:促进NOx低温脱附及促进H2对存储NOx的还原.此发现为NOx存储物种的溢流机理提供了一个有力的证据.     

SO2-4/TiO2光催化还原Cr(Ⅵ)的研究

将溶胶-凝胶法制备的SO^2-4／TiO2在不同温度下焙烧得到了具有不同特性的催化剂,用X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTA)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、静态吸附等手段对催化剂进行了表征,研究了不同特性的SO^2-4／TiO2催化剂光催化还原Cr(Ⅵ)的行为,并对其影响因素进行了分析,结果表明：SO^2-4／TiO2在300—600℃下焙烧均具有较高的催化效率,而在700℃及800℃下焙烧其催化活性显著降低,SO^2-4／TiO2的这种催化特性是由其吸附性能、晶相组成及表面酸量决定的。     

MnO2/H2SO4溶液同时脱硫脱硝实验

采用MnO2/H2SO4溶液作为吸收液,以Fe3+作为催化剂在自制的鼓泡反应器内,对模拟烟气进行同时脱硫脱硝的实验研究,主要考察MnO2浓度、Fe3+浓度、pH值、反应温度、NO浓度、SO2浓度、氧含量、烟气流量等因素对SO2和NO脱除效率的影响.实验结果表明,MnO2浓度、Fe3+浓度、烟气流量、反应温度、NO浓度、SO2浓度对脱硝率影响显著,pH值、氧含量对脱硝率影响不大.在整个实验范围内脱硫效率总是保持在98%以上,脱硝效率最高达到70.9%.     

CuYO/γ-Al_2O_3催化剂催化分解N_2O性能

通过等体积浸渍法制备了以γ-Al_2O_3为载体,CuO、Y_2O_3双组分CuYO/γ-Al_2O_3催化剂,通过CuYO/γ-Al_2O_3催化剂的XRD,BET,SEM等表征,分析发现,引入Y_2O_3组分,能够改变催化剂颗粒的结构与形态,提高了CuO在催化剂表面及孔道内的分散度.通过H2-TPR研究发现掺杂Y_2O_3大幅提高了CuO催化剂的还原性能,从而提高了CuYO/γ-Al_2O_3催化剂催化分解N_2O的活性.考察了CuYO/γ-Al_2O_3催化剂催化分解N_2O的活性,结果表明,当CuO和Y_2O_3负载量均为12%时,CuYO/γ-Al_2O_3催化剂催化分解N_2O的活性最高,完全分解N_2O温度为488℃.12Cu12YO/γ-Al_2O_3催化剂在有O2条件下,460℃连续反应100 h,活性仍能保持80%左右;还考察了体积分数为9.1%的水蒸气对12Cu12YO/γ-Al_2O_3催化剂活性的影响.     

氧化锰八面体分子筛(OMS-2)负载Pd催化剂的制备及其CO催化氧化性能

通过前掺杂法(PI)和浸渍法(IM)制备了氧化锰八面体分子筛(Octahedral Molecular Sieves,OMS-2)负载Pd(Pd/OMS-2)催化剂.采用X射线衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)和N2-吸附/脱附等技术对样品进行了表征,研究了不同制备方法和不同Pd负载量对Pd/OMS-2催化剂催化氧化CO性能的影响,通过与载体OMS-2的比较研究了Pd/OMS-2催化剂的稳定性.结果表明,前掺杂法制备的Pd/OMS-2-PI催化剂活性明显优于浸渍法制备的Pd/OMS-2-IM催化剂,其T100分别为75℃和175℃.这与Pd/OMS-2-PI催化剂中OMS-2载体与Pd之间存在强相互作用有关.Pd负载量明显影响Pd/OMS-2-PI催化剂的催化活性,3Pd/OMS-2-PI催化剂(Pd=3.0wt%)催化活性最高,这是由于Pd掺杂进入OMS-2晶格结构,能活化晶格氧,而随Pd含量进一步增加,部分Pd分布在OMS-2表面.稳定性结果表明,Pd/OMS-2-PI稳定性明显优于OMS-2载体本身,这可能与Pd掺杂进入催化剂晶格,能较好稳定OMS-2结构密切相关.     

凹凸棒石负载CuO催化剂脱除气态Hg~0

利用固定床反应器在模拟烟气条件下研究了凹凸棒石(PG)负载CuO催化剂(CuO/PG)对气态Hg~0的脱除.考察了CuO负载量、反应温度、烟气成分、SO_2浓度以及空速等对CuO/PG脱除Hg~0的影响,并利用逐级化学提取和程序升温脱附实验分析了CuO/PG上吸附Hg的形态.结果表明,CuO/PG对Hg~0具有较高的脱除能力,明显高于载体PG,且随CuO负载量的增加而增强(1%—8%);在150—250℃温度范围内,温度升高,CuO/PG对Hg~0的脱除能力降低;HCl对CuO/PG脱除Hg~0具有显著的促进作用,O2具有促进作用,H2O和SO_2具有抑制作用,NO的作用不明显;在6000—15000 h~(-1)空速范围内,空速降低,CuO/PG表现出了更好的脱除Hg~0的能力.逐级化学提取和程序升温脱附实验结果证实,CuO/PG对Hg~0的脱除是吸附和催化氧化的共同作用,Hg~0被氧化为Hg~(2+)的化合物并吸附在CuO/PG上.     

树脂负载α-FeOOH异相光Fenton降解水中己烷雌酚

以Amberlite200树脂为载体,在Fe(NO3)3-HNO3体系中恒温水解制备了负载型催化剂α-FeOOH/Resin,以己烷雌酚(HEX)为目标化合物,研究了α-FeOOH/Resin的异相Fenton催化性能.结果表明,α-FeOOH/Resin异相Fenton反应能够有效降解水中的HEX,紫外光和H2O2的协同作用很大程度地提高了降解效率;pH值的降低或初始H2O2浓度的提高,均能增加HEX的降解速率;在中性条件下,HEX的光Fenton降解过程中,溶出的铁元素对降解贡献不大,异相Fenton反应起主导作用;催化剂重复使用后仍具有较好的催化活性和机械强度,说明铁在其表面负载牢固,催化剂具有一定的实用性.     

SO_4~(2-)/TiO_2光催化还原Cr(Ⅵ)的研究

将溶胶-凝胶法制备的SO42-/TiO2在不同温度下焙烧得到了具有不同特性的催化剂,用X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTA)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、静态吸附等手段对催化剂进行了表征.研究了不同特性的SO42-/TiO2催化剂光催化还原Cr(Ⅵ)的行为,并对其影响因素进行了分析.结果表明:SO42-/TiO2在300-600℃下焙烧均具有较高的催化效率,而在700℃及800℃下焙烧其催化活性显著降低.SO42-/TiO2的这种催化特性是由其吸附性能、晶相组成及表面酸量决定的.