过渡金属负载γ-Al2O3对HCN催化水解性能的影响

为高效催化水解净化废气中的HCN,采用等体积浸渍法改性γ-Al₂O₃制备HCN水解催化剂,考察不同金属组分及其负载量对HCN催化水解效率的影响. 结果表明:不同金属对HCN的催化水解活性依次为Cu>Cr>Fe>Zn>Ni>Co,Cu/γ-Al₂O₃系催化剂中Cu的最佳负载量为15.0%,添加1.0%的Ni有助于增加该催化剂对HCN的催化水解性能. 空速为18 000 h-1时,Cu/Ni/γ-Al₂O₃型催化剂在6 h内净化效率均能保持在91%以上,尾气中ρ(NH₃)为16.6 mg/m3. 采用X线衍射(XRD)、扫描电镜与能量色谱(SEM/EDS)、N₂物理吸附(N₂-BET)对Cu/Ni/γ-Al₂O₃系催化剂表征可知,CuO是Cu/Ni/γ-Al₂O₃系催化剂的主要活性成分,与未改性γ-Al₂O₃相比,Cu、Ni改性后催化剂微孔和中孔(孔宽为1.7~15.0 nm)的孔体积有所降低,其中直径较小的中孔对HCN的催化水解起主导作用.      

Mn1-yNiyOx的制备及其催化燃烧甲苯性能的研究

通过水热共沉淀法制备了Mn_1-yNi_yO_x复合氧化物催化剂(y=0.1~0.5),考察掺杂Ni对Mn基氧化物在甲苯燃烧中的影响,在获得最优锰镍比例后,对其热稳定性与耐久性进行测试,然后通过XRD、N₂吸脱附、SEM、H₂-TPR以及XPS对其物理结构和氧化还原性能进行表征.结果表明,Mn和Ni在甲苯吸附和活化中产生相互作用,生成更多的Mn⁴⁺以及表面吸附氧,提供大量的反应活性位点,增强了催化氧化性能.Mn_0.8Ni_0.2O_x在甲苯催化燃烧中表现出的催化性能最好,其热稳定性与耐久性也表现优异,与MnO_x在甲苯催化燃烧中相比,其T₅₀、T₉₀分别下降12和11 ℃,在238℃即可将甲苯完全氧化,并且碳平衡值约为99%,无二次污染产生,该研究成果可为挥发性有机化合物(VOCs)催化燃烧提供更好的方式和材料.     

ZrO2掺杂对V2O5-MoO3/TiO2催化剂脱硝性能的影响

采用浸渍法制备了一系列V₂O₅-MoO₃/TiO₂和V₂O₅-MoO₃/TiO₂-ZrO₂催化剂,考察了ω(V₂O₅/TiO₂)、ω(MoO₃/TiO₂)及ω(ZrO₂/TiO₂)对催化剂选择性催化还原NO性能的影响。结果表明:ω(V₂O₅/TiO₂)为3%,ω(MoO₃/TiO₂)为6%,ω(ZrO₂/TiO₂)为30%的催化剂具有最佳的脱硝活性、较低的SO₂氧化率及较好的抗硫抗水性能。采用XRD、TG、BET、SEM、H₂-TPR及NH₃-TPD等手段,对上述催化剂的理化性能及结构进行表征。结果表明:掺杂ZrO₂的催化剂具有更好的选择性催化还原NO活性,这与其较大的比表面积、较多的表面羟基、均匀的粒径、优良的氧化还原性能和较多的弱酸性位有关。     

SCS法制备Co3O4催化氧化低浓度甲烷

前驱物中氧化剂(硝酸钴)/燃料(柠檬酸)配比对溶液燃烧法制备的Co₃O₄催化氧化低浓度甲烷性能的影响极大。随着燃料占比的增多,Co₃O₄的比表面积逐渐增大,氧化还原性能逐渐增强。其中当氧化剂/燃料比为1∶2时所得的Co₃O₄(命名为Co1CA2)具有最小的晶体尺寸、较高的比表面积。此外,该催化剂不仅具有较好的氧化还原能力,同时表面有更丰富的Co²⁺以及吸附氧物种,并且此时的Co-O键更容易断裂,意味着可以提供更多的活性氧物种。在低浓度甲烷的催化氧化测试中,Co1CA2表现出了最好的催化活性,其T₉₀值为370℃,相较于直接煅烧硝酸钴得到的Co₃O₄降低68℃。在经过3次非连续的稳定性测试后,Co1CA2对甲烷的去除率仍旧稳定在90%以上,表现出良好的耐性。     

新型铈钨钛复合氧化物催化还原脱硝机理

利用水热共沉淀法制备了铈钨钛复合氧化物催化剂,考察了H₂O₂络合修饰对其催化脱硝转化频率（TOF）的影响;并借助傅里叶原位红外光谱仪研究了H₂O₂络合修饰后铈钨钛复合氧化物的催化脱硝机理.结果表明：H₂O₂络合修饰可增强铈钨钛复合氧化物表面Brønsted酸位强度,提高其表面NH₃低温吸附和中低温NH₃-SCR脱硝性能,400℃时其NO_x催化脱除频率TOF高达0.658s^-1;NH₃和NO_x在H₂O₂络合修饰后铈钨钛复合氧化物表面存在竞争吸附,其表面催化脱硝反应主要为吸附态NH₃、NH₂和NH₄⁺与气态NO+O₂的反应,其低温NH₃-SCR反应机理遵循Eley-Rideal（E-R）机理.     

HNTs@CeO2-Au@Co3O4催化还原对硝基苯酚和染料污染物

制备了HNTs@CeO₂-Au@Co₃O₄核壳中空管状复合催化剂,用于还原降解水体中对硝基苯酚(4-NP)和染料(MB,MO)污染物.采用TEM,SEM,EDS,XRD,N₂吸脱附,XPS等方法对催化剂微观结构和物化特征进行表征.结果表明,CeO₂和Co₃O₄作为内外活性层较好地分散固载Au纳米颗粒,通过界面反应构筑于埃洛石纳米管中,形成CeO₂/Co₃O₄叠层结构封装埃洛石载金核壳复合催化剂(HNTs@CeO₂-Au@Co₃O₄).该催化剂分别在3.5,8和3min内可还原去除96%以上的4-NP,MB和MO污染物,其相应的一级反应动力学速率常数(0.856,0.370,1.337min^-1)和转换频率(10.99,1.90,2.80min^-1)均明显优于HN...     

Ce掺杂对Pd/γ-Al2O3催化燃烧甲苯性能的影响

通过等体积浸渍法制备了单金属Pd/γ-Al₂O₃催化剂和双金属Pd-Ce/γ-Al₂O₃催化剂,考察掺杂CeO₂对Pd/γ-Al₂O₃催化剂催化氧化甲苯性能的影响.并通过N₂吸脱附、SEM、H₂-TPR表征催化剂比表面积、表面形貌及氧化还原性能.结果发现,CeO₂的掺杂一定程度上降低了Pd/γ-Al₂O₃催化剂的比表面积,但增加了10nm孔径的孔密度,且催化剂仍保持介孔结构,当添加4% CeO₂时（质量分数,下同）,催化剂比表面积降至165m²/g,孔道存在一定程度的堵塞,阻碍污染物和反应产物的扩散,降低催化剂催化性能.H₂-TPR结果表明,Pd和Ce之间存在较强的协同作用,与PdO相邻的CeO₂更容易打开Ce-O键,相较于单金属0.2% Pd/γ-Al₂O₃,掺杂了0.3% CeO₂的催化剂具有更强的还原峰,表明CeO₂的引入为催化剂提供了更多的表面氧空位,增强了催化剂的催化氧化能力,其T₁₀和T₉₀与单贵金属催化剂相比分别降低10和40℃.     

Cu/Al2O3低温催化氧化H2S研究

高效低成本的催化剂是低温催化氧化脱除硫化氢（H₂S）的研究重点,采用浸渍法研制了Cu/Al₂O₃催化剂,利用N₂物理吸附、XRD（X射线衍射分析）、XPS（光电子能谱）、FT-IR（傅里叶变换红外光谱）等表征手段了解催化剂的表面结构和物相结构,并开展不同温度、相对湿度、Cu负载量条件下的H₂S动态脱附以考察催化剂脱硫性能.结果表明:①催化剂是一种典型的介孔材料,且CuO和Cu₂O高度分散在催化剂表面.②FT-IR结果表明,催化剂在H₂S催化氧化过程中表面Cu_xO和表面结合水中的羟基均参与反应,且有SO₄2-的生成.③XRD、XPS结果表明,脱硫过程中有S单质和CuS的生成.④适宜的温度（50℃）和相对湿度（50%）会显著增强Cu基催化剂的脱硫性能.⑤负载量为3%的Cu基催化剂具有最佳的脱硫性能,穿透硫容量高达220.92 mg/g.研究显示,利用浸渍法可以合成低温催化氧化H₂S的高硫容Cu基催化剂.      

Pr掺杂Ni～(Ce-Zr)O2/Al2O3用于三效催化(TWC)反应:缺陷性质-活性关系

为探究稀土金属掺杂CeZrO_x催化剂引发的缺陷结构对汽车尾气污染控制的影响,合成了不同Pr掺杂量的Ni～(Ce₆Zr_4-xPr_x)O₂/A1₂O₃系列催化剂,并对其进行了TWC催化活性评价、耐SO₂性能测试和系统性表征,研究Pr掺杂引起的缺陷性质对催化性能的影响.结果表明,Pr掺杂Ni～(Ce-Zr)O₂/A1₂O₃产生两种缺陷:氧空位(O_v)和晶格扭曲,Pr的掺杂水平控制着缺陷位的类型和浓度.O_v在TWC反应中起关键作用.在Pr掺杂的Ni～(Ce₆Zr_4-xPr_x)O₂/A1₂O₃催化剂中,TWC的催化性能显著地依赖于O_v浓度,Pr掺杂产生的O     

La-M-Co-O/堇青石催化剂的制备及催化氧化氯苯

采用柠檬酸络合法制备La-M-Co-O（M=Mn,Cr,Fe,Ni和Cu）/堇青石催化剂,运用BET,XRD,SEM,H₂-TPR和XPS技术对催化剂性能及微观结构进行表征分析,研究考察过渡金属掺杂,掺杂量以及焙烧温度等对催化剂催化氧化性能的影响.结果表明,随着催化剂焙烧温度升高至650℃时,催化剂表面所负载的活性氧化物颗粒最为分散,其氧化活性最佳,且当反应温度为350℃时,催化剂催化氧化氯苯转化率可达96.4%,究其原因是高温焙烧致使催化剂形成LaCoO₃钙钛矿型复合氧化物,其复合氧化物的晶体结构有利于催化剂催化氧化氯苯性能的提高.     

V2O5/TiO2与MoO3/TiO2催化剂表面结构形貌及其对催化氧化碳烟活性的影响

为研究纳米级V₂O₅与MoO₃催化剂表面结构对其催化氧化碳烟活性的影响,以TiO₂为载体,采用等体积浸渍法制备了不同负载率(5%、10%、20%、40%)的V₂O₅/TiO₂与MoO₃/TiO₂催化剂,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对比研究了2种催化剂在TiO₂载体上的分散状态及物相结构.以Printex-U碳黑为试验用碳烟,采用热重分析仪对V₂O₅与MoO₃催化剂催化碳烟氧化的活性进行了比较.结果表明:V₂O₅与MoO₃在TiO₂载体上均存在一个单层分散饱和阈值,分别为V20(负载率为20%,下同)、Mo10,在该阈值前后活性组分在载体上分别以单层分散状态和明显的晶态存在.对于V₂O₅催化剂,其最佳催化活性出现在负载率接近单层分散饱和阈值时,与无催化状态相比,T_i(起燃温度)、T_p(最大失重率温度)以及T_f(燃尽温度)分别下降了69.1、46.0、23.0 ℃,有明显的阈值效应.而对于MoO₃催化剂,因其自身低熔点性而表现出良好的表面迁移能力,再加上α-MoO₃晶体特有的层状结构,使其可释放出更多的晶格氧,随着负载率的增加,该催化剂催化氧化碳烟活性持续增加,并且未观察到明显的阈值效应.研究显示,在相同负载率下,MoO₃催化剂催化氧化碳烟活性均高于V₂O₅催化剂.      

SO2对Pd掺杂La0.9Sr0.1MnO3催化剂去除NOx和碳烟的影响

采用柠檬酸络合法制备了掺杂贵金属Pd的La_0.9Sr_0.1Mn_0.03Pd_0.97O₃钙钛矿型催化剂,并通过X射线衍射光谱及暂态响应、扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱及程序升温等技术研究了Pd对钙钛矿形貌结构和NOx转化率的影响以及SO₂对La_0.9Sr_0.1Mn_0.97Pd_0.03O₃催化剂脱除NOx的作用机制.结果显示,Pd的成功掺入增大了原催化剂的比表面积,使得催化剂中的活性组分与NOx能够反应的更加充分,有效提高了催化剂对NO的转化率.催化剂La_0.9Sr_0.1Mn_0.97Pd_0.03O₃在含SO₂气氛下反应后出现了微弱的硫酸盐相,说明硫使催化剂发生了一定程度的钝化.在较低浓度SO₂存在时催化剂对NO的转化效率维持在80%以上,碳烟的起燃温度为353℃,但随着SO₂浓度的增加NO的转化效率最高只有67%,碳烟的起燃温度升高到368℃.     

LaCo0.5Cu0.5O3型钙钛矿活化过一硫酸盐降解AO7

采用溶胶-凝胶法制备LaCo_1-xM_xO₃（M=Cu、Fe、Mn）型钙钛矿并用来活化过一硫酸盐（PMS）降解偶氮染料AO7.选取效果最好的LaCo_0.5Cu_0.5O₃型钙钛矿为研究对象,考察了钙钛矿投加量、PMS浓度、pH和染料废水中常见Cl^-对LaCo_0.5Cu_0.5O₃/PMS体系降解AO7的影响,分析了体系的反应过程并考察了矿化能力.结果表明,LaCo_0.5Cu_0.5O₃可以有效活化PMS降解AO7,反应随着材料投加量和PMS浓度的增加而加快.在中性条件下反应速度最快,过酸过碱均会抑制反应的进行.在优化条件为LaCo_0.5Cu_0.5O₃投加量20mg/L、PMS浓度0.50mmol/L、AO7浓度0.05mmol/L时,AO7可在20min内完全降解.该反应主要发生在材料表面并且主要活性物种为·OH,对AO7具有优异的脱色能力和较好的矿化效果.     

新型Fe3O4@α-MnO2活化过一硫酸盐降解水中偶氮染料

采用两步水热法制备了新型磁性纳米Fe₃O₄@α-MnO₂复合材料作为催化剂,用于活化过一硫酸盐（PMS）产生强氧化性的硫酸根自由基（SO₄^-·）氧化降解偶氮染料活性黑5（RBK5）.采用透射电子显微镜（TEM）,X射线粉末衍射仪（XRD）和振动样品磁强计（VSM）对制备的催化剂进行表征,证明成功合成了纳米α-MnO₂包覆Fe₃O₄形态的Fe₃O₄@α-MnO₂催化剂,催化剂的饱和磁化强度为39.89emu/g.Fe₃O₄@α-MnO₂催化剂活化PMS与单一的Fe₃O₄和α-MnO₂活化PMS相比,具有更高的催化效率,说明铁锰双金属存在协同作用.同时研究了催化剂的投加量、PMS的浓度和初始pH值等各种因素对RBK5的降解效率以及反应动力学的影响.实验结果表明,Fe₃O₄@α-MnO₂催化剂活化PMS降解RBK5的过程符合准一级反应动力学,在催化剂投加量为1.2g/L,PMS的浓度为4mmol/L,初始pH值为7.0,反应时间为60min的情况下,浓度为30mg/L的RBK5的降解效率可达到91%,此时RBK5的降解速率常数也达到最高值0.023min^-1.此外,通过加入自由基淬灭剂甲醇、叔丁醇和硝基苯判断了Fe₃O₄@α-MnO₂/PMS体系中起主要氧化降解作用的活性物种为SO₄^-·.     

EDDS强化Fe0-Al0体系降解废水中4-氯酚的性能和机理

采用乙二胺二琥珀酸（EDDS）强化Fe⁰-Al⁰体系还原水溶液中的O₂产生H₂O₂和·OH等活性氧（ROS）的绿色高级氧化工艺,以4-氯酚（4-CP）模拟废水为研究对象,考察了溶液的初始pH值、铁铝的质量比、EDDS投加量和4-CP的初始浓度等因素对4-CP降解的影响.采用电子自旋共振（ESR）法、苯甲酸捕捉法以及4-CP的降解产物等证实了ROS的产生及4-CP的降解机制.结果表明：EDDS强化Fe⁰-Al⁰/O₂体系对4-CP的去除率随溶液初始pH的升高而降低,但在pH=2.5～9范围内,始终具有较好的4-CP去除率;随Fe⁰：Al⁰质量比增加4-CP的去除率先增大后减小,最佳质量比为4：1;随EDDS投加量和4-CP初始浓度增加,4-CP的去除率增大;EDDS可使体系的高级氧化能力提高9倍,在初始pH=2.5、Fe⁰=8g/L、Al⁰=2g/L、EDDS=1.5mmol/L条件下,反应3h后100mg/L 4-CP的去除率和脱氯率均达到近100%..     

中性pH条件下Fe/Cu/沸石催化非均相Fenton降解水中苯并三唑

采用溶胶-凝胶法制备Fe/Cu/沸石非均相Fenton催化剂,并利用XPS和SEM等技术进行了表征;优化了中性pH下催化降解水中苯并三唑的反应条件,并考察了材料的重复使用性能;讨论了催化氧化降解BTA的机理。结果表明,催化剂中Fe、Cu纳米粒子呈颗粒状均匀分布于沸石颗粒表面,主要成分为Fe₂O₃、Fe₃O₄和CuO。在中性pH条件下,苯并三唑降解的最佳条件为:H₂O₂浓度0.08 mol/L,催化剂用量0.41 g/L,反应时间43.6 min,且该催化剂稳定性最佳。催化降解过程中,Fe和Cu协同参与Fenton反应产生·OH,实现了污染物的高效去除。     

Na2SO4中毒SCR催化剂对SO3生成特性的影响

为研究Na₂SO₄中毒SCR催化剂（V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂）对SO₃生成特性的影响,采用湿式浸渍法制备w（Na）为3%的Na₂SO₄中毒SCR催化剂,并通过N₂物理吸附/脱附、XRD（X射线衍射）技术、SEM（扫描电镜）、XPS（X射线光电子能谱）分析技术对催化剂的物理化学特性进行表征.结果表明:①随着反应温度的升高,所有催化剂上的SO₃生成率逐渐增加.当温度升至490℃时,SCR催化剂上的SO₃生成率为0.85%,而3% Na₂SO₄中毒SCR催化剂上的SO₃生成率高达1.36%.SO₄2-的存在导致V-O-S增多,从而促进SO₃的生成.②随入口ρ（SO₂）的增加,SO₃生成率呈下降的趋势.当入口ρ（SO₂）为1 000 mg/m3时,3% Na₂SO₄中毒SCR催化剂上的SO₃生成率为1.02%,而SCR催化剂上仅为0.60%.ρ（SO₂）对SO₃生成率的影响主要依赖于温度和催化剂活性位点数等.③N₂物理吸附/脱附、XRD和SEM表征结果表明,与SCR催化剂相比,Na₂SO₄中毒SCR催化剂表面有Na₂SO₄的积聚,出现了裂纹和大孔隙,催化剂的比表面积和孔容下降,这些变化均不利于催化剂的催化性能;XPS结果表明,Na₂SO₄的加入提高了表面化学吸附氧含量,降低了活性组分中w（V4+）/w（V5+）的值.研究显示,相比于SCR催化剂,Na₂SO₄中毒SCR催化剂上的SO₃生成率大幅增加.      

非均相活化剂磁性纳米CoFe2O4的制备及其活性评价

采用溶胶-凝胶法制备了磁性纳米铁酸钴（CoFe₂O₄）固体颗粒，并采用扫描电镜（SEM），X射线衍射仪（XRD），傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和振动样品磁强计对样品进行表征分析.以磁性纳米CoFe₂O₄颗粒活化过硫酸盐氧化去除水中四环素为探针反应，评价CoFe₂O₄颗粒的活化性能.结果表明，600℃焙烧温度下制备出的固体颗粒，其活性较高，颗粒表面金属离子浸出率较低；优化温度下制备的CoFe₂O₄颗粒在较宽的pH值范围（4.4~9.0）内均具有较高活性；控制实验条件PDS₀ 1g/L，CoFe₂O₄ 1g/L，TCH₀ 50mg/L，20℃，pH₀ 4.4，反应4h后TCH去除率达到82.0%.CoFe₂O₄颗粒循环重复利用10次后仍保持较高的活性和结构稳定性，而且因其特殊的磁性能便于回收利用.     

Fe3O4/FeS2活化H2O2降解典型苯胂酸类污染物

利用水热法成功制备了Fe₃O₄/FeS₂催化剂,并将其用于构建非均相芬顿体系降解典型的苯胂酸类污染物（洛克沙胂,ROX）.XRD、SEM、XPS和磁学测量系统（VSM）等表征结果表明,Fe₃O₄/FeS₂呈明显的颗粒状且具有良好的磁性.降解实验结果显示,在最优条件下（初始pH值为4.5、ROX起始浓度为20mg/L、Fe₃O₄/FeS₂投加量为0.15g/L和H₂O₂浓度为0.034g/L,Fe₃O₄/FeS₂介导的非均相芬顿体系可以超快速降解ROX,1min后的降解效率达到96.74%,明显优于单独的Fe₃O₄或FeS₂体系.此外,Fe₃O₄/FeS₂可以通过磁铁进行快速回收利用,同时也具有良好的重复利用性能,使用3次后,ROX的降解效率仍超过80%.机理分析表明,Fe₃O₄/FeS₂能够快速地催化H₂O₂产生具有强氧化性的羟基自由基（·OH）.在·OH的作-用下,ROX分子结构中C-As、C-N和C-C等化学键发生断裂,发生脱砷、脱硝和开环等反应,进而生成一系列的有机产物（如酚类、醌类、小分子有机酸等）和无机产物（As （V）和NO₃^-）.之后,无机砷能够被吸附在催化剂表面,而有机产物则进一步被矿化.