CeO2负载过渡金属催化氧化甲苯

采用浸渍法制备了一系列过渡金属/CeO_2催化剂,通过催化活性评价和催化表征等方法考察了过渡金属/CeO_2催化剂催化氧化甲苯的活性。研究表明:过渡金属/CeO_2催化剂活性为Mn/CeO_2Co/CeO_2Cr/CeO_2Fe/CeO_2CeO_2。Mn/CeO_2催化剂具有最低的起燃温度,甲苯转化率达到50%时的温度(T50)为180℃,其在215℃下甲苯的转化效率可稳定在80%。过渡金属/CeO_2催化剂的活性主要由过渡金属活性组分决定。Mn/CeO_2、Co/CeO_2、Cr/CeO_2和Fe/CeO_2催化剂中活性组分分别为Mn_3O_4、Co_3O_4、Cr_2O_3和Fe_2O_3,其中Mn_3O_4的催化活性最强,Co_3O_4次之。此外,催化剂活性与催化剂的物化结构及活性氧物种有一定的关系。Mn/CeO_2具有最大的比表面积、孔体积和Ce(Ⅳ)的3d94f2 O_2p4形式比例及合适的活性氧物种比值(晶格氧、表面氧摩尔比为3.8)。     

铈锆固溶体负载LaCoO_3催化碳烟的性能和表征

用柠檬酸法制备了铈锆固溶体负载不同量LaCoO3的催化剂。用热重法测试了催化剂样品对碳烟的催化活性。采用程序升温还原法(H2-TPR)、BET、X-射线衍射仪(XRD)和X-射线光电子能谱仪(XPS)对催化剂进行了测试。结果表明,铈锆固溶体表面形成了稳定的LaCoO3钙钛矿相结构;负载量为30%LaCoO3的催化剂具有最高的催化活性,起燃温度降到530℃;催化剂的催化活性与催化剂还原峰强度以及催化剂表面氧物种OII的含量紧密相关。     

铈锆固溶体负载LaCoO3催化碳烟的性能和表征

用柠檬酸法制备了铈锆固溶体负载不同量LaCoO3的催化剂。用热重法测试了催化剂样品对碳烟的催化活性。采用程序升温还原法（H2-TPR）、BET、X-射线衍射仪（XRD）和X-射线光电子能谱仪（XPS）对催化剂进行了测试。结果表明,铈锆固溶体表面形成了稳定的LaCoO3钙钛矿相结构;负载量为30%LaCoO3的催化剂具有最高的催化活性,起燃温度降到530℃;催化剂的催化活性与催化剂还原峰强度以及催化剂表面氧物种OII的含量紧密相关。     

铈铜复合氧化物催化降解甲苯的性能研究

利用水热合成法制备了铈铜复合氧化物CeO_2-CuO催化剂,用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和程序升温化学吸附仪对催化剂结构进行表征,并考察了其在甲苯降解中的催化活性。结果表明:在中温区(170~260℃),当Ce∶Cu(摩尔比)=2∶3时,50%、90%甲苯转化率所需温度最低;FE-SEM观察发现,CeO_2-CuO的颗粒大小均匀,直径较小;XRD结果表明,大量CuO已溶入CeO_2晶格中。在此基础上对其催化工艺条件进行优化,得到最佳条件为:催化剂粒径0.30~0.45mm,催化剂用量0.3g,空速9 920mL/(g獉h),甲苯初始质量浓度3.29mg/L。     

硫酸化钛铈氧化物催化剂的抗重金属中毒

工业烟气中氮氧化物高稳定净化催化剂的开发是实现烟气超低排放的重要需求。目前工业上应用最广的SCR商业V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂往往面临重金属中毒失活的难题。采用浸渍法改性CeO2载体,开发了具有优异抗重金属(Pb、Zn、Cd)中毒性能的硫酸化钛铈氧化物催化剂。在气体小时空速(GHSV) 360 000 h^-1、温度300℃条件下,硫酸化钛铈氧化物催化剂Pb、Zn、Cd中毒后NO转化率分别为75%、73%、63%,比商用V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂Pb、Zn、Cd中毒后NO转化率分别增加了28%、36%、43%。Raman表征结果显示,硫酸化钛铈氧化物催化剂Pb中毒后仍然保持了较高的氧空位浓度。XPS和H₂^-TPR表征结果显示,Pb与SO₄^2-发生相互作用,保护了催化剂表面的Ce活性位点,从而抑制...     

基于碳烟颗粒催化氧化的三维有序大孔催化剂制备及性能

三维有序大孔钴锰尖晶石催化剂(3DOMCoMn_2O_4)以及三维有序大孔镧、铈掺杂的钴锰尖晶石催化剂(3DOMR_xCo_(1-x)Mn_2O_4(R=Ce, La))由胶晶模板法成功合成。通过对所得的催化剂在NO_x协助下的碳烟催化氧化活性评价,优化了Ce/Co和La/Co的配比。此外,还对目标催化剂进行了XRD、N2吸脱附、Raman、H_2-TPR、SEM、XPS等表征。结果表明:3DOM结构增强了催化剂与碳烟颗粒之间的接触,对碳烟氧化等"固-固-气"非均相催化反应具有明显的提升作用。此外,铈和镧的掺杂增大了活性氧物种的浓度,从而增强了钴锰尖晶石催化剂的催化氧化能力。在松散接触工况下,3DOM Ce_(0.9)Co_(0.1)Mn_2O_4的Tig(起燃温度)和T_m(CO_2出口浓度最大时的温度)分别为285℃和377℃,3DOM La_(0.3)Co_(0.7)Mn_2O_4的T_(ig)和T_m分别为287℃和376℃。     

模拟室内环境下掺杂TiO2纳米晶体的光催化性能

采用环境测试舱模拟可见光下的室内环境,以甲醛气体的光催化降解为探针反应,评价了通过溶胶-凝胶法分别制备的8种(银Ag、铜Cu、铁Fe、钨W、铈Ce、镧La、硫S和氯C1)掺杂TiO2纳米晶体的光催化活性及对甲醛气体的去除效果.用X射线衍射、激光粒度分析和紫外-可见分光光谱表征了掺杂钠米TiO2的微晶尺寸、晶体结构与光学性能.结果表明,Cu掺杂可以提高TiO2对氧的吸附能力,减少纳米粒子表面光生电子与光生空穴的复合,使TiO2的光吸收带边发生红移且有利于对可见光的吸收,从而使Cu掺杂TiO2在模拟室内环境下光催化甲醛气体的能力得到明显提高.     

CeO_2-CuO/粉煤灰吸附SO_2/NO性能分析

利用室温液相浸渍法将粉煤灰制备成CeO_2-CuO/粉煤灰,提高了粉煤灰对SO_2/NO的吸附效率。采用XRF、XRD、SEM等手段对其进行表征测试,结果表明,粉煤灰的晶相结构主要为石英和莫来石,且改性后表面变得更为粗糙,孔隙增多。利用吸附反应装置优化SO_2/NO的反应条件,结果表明:在样品量为0.3 g、温度为50℃、SO_2流速为8 mL·min~(-1)、O_2流速为4 mL·min~(-1)时,CeO_2-CuO/粉煤灰对SO_2吸附效果最佳;在样品量为0.4 g、温度为70℃、NO流速为6 mL·min~(-1)、O_2流速为4 mL·min~(-1)时,对NO吸附效果最佳。共吸附会降低各自的吸附效率。利用原位FTIR分析表明:SO_2在CeO_2-CuO/粉煤灰表面主要生成硫酸盐和亚硫酸盐物种;NO则主要生成硝酸盐和亚硝酸盐物种。     

新型水滑石接枝污泥处理乳剂的合成与应用

以去除碳酸根后的镁铝水滑石正电胶团簇(LDHEPCL)作骨架,合成新型水滑石接枝污泥处理乳剂.用硫酸铈作引发剂,通过程序升温,实现了油包水多面液胞(W/O PHC)中丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)与去除碳酸根后的LDHEPcL接枝聚合,制得污泥处理乳剂--LDHEPCL-PAM-PDMDAAC共聚物乳剂.聚合升温速度为2.5℃/min,最高温度为(985±1)℃.各配料最佳摩尔比为LDHEPCL:AM:DMDAAC=0.15:0.57:0.28.与目前最好的污泥处理乳剂FLOPAMR EMZ35及STCPA EM6040相比,LDHEPCL-PAM-PDMDAAC共聚物乳剂具有絮团致密、絮层高度低、与聚合铝(PAC)及羧甲基壳聚糖(CMC)配伍较好等优点.     

溶胶-凝胶法制备高比表面积CeO_2-TiO_2催化剂及其在模拟烟气中脱除Hg~0的性能

以CeO_2作为活性组分、TiO_2作为载体,并以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,采用溶胶-凝胶法制备出高比表面积CeO_2-TiO_2催化剂,通过XRD、BET、SEM和TEM对CeO_2-TiO_2催化剂进行表征,并研究了其在模拟燃煤烟气中Hg~0的氧化性能。结果表明:当反应温度为250℃时,通入4%O_2、0.001%HCl、0.03%NO以及0.04%SO_2后,CeO_2(0.4)-TiO_2催化剂的Hg~0氧化率最高为85%;烟气中的O_2、HCl和NO均能促进CeO_2(0.4)-TiO_2催化剂对Hg~0的氧化,当反应温度250℃时,通入4%O_2和0.001%~0.003%HCl,Hg~0氧化率稳定在98%左右,而通入4%O_2和0.03%NO后,Hg~0氧化率也能达到53%;在抗硫实验中,当仅通入0.04%SO_2,Hg~0氧化率仅有5%。当0.04%SO_2中添加4%O_2时,CeO_2(0.4)-TiO_2催化剂的Hg~0氧化率提高至62%。     

Ce-HPW-TiO2催化剂利用C3H6选择性催化还原NO反应的机理

为提高C_3H_6-SCR脱硝催化剂的低温脱硝性能,采用浸渍法合成了几种由铈和Keggin型磷钨酸改性的TiO_2催化剂。在模拟烟气的实验条件下,考察了不同催化剂在150～350℃的脱硝活性,通过XRD、FT-IR和SEM对催化剂的理化性质进行了分析,并且通过原位FT-IR探究并对比了不同催化剂在吸附NO和C_3H_6时产生的吸附物种。结果表明:铈和磷钨酸的共掺杂大大提高了TiO_2催化剂在中低温区的脱硝效率;Ce和H_3PW_(12)O_(40)(HPW)成功负载于TiO_2上,负载的HPW也保留了其Keggin结构,而且负载后的催化剂表面更加光滑,形态更加规则,分散性更好;原位FT-IR结果显示:Ce和HPW的掺杂可以促进催化剂表面硝酸盐物质和丙烯吸附物种的形成;同时发现无论是在预吸附NO还是在预吸附C_3H_6的情况下,Ce-HPW-TiO_2(CM)催化剂表面发生的反应活性最高。由此提出了Ce-HPW-TiO_2(CM)催化剂的反应机理,发现其反应中间体主要为无机硝酸盐、甲酸盐、乙酸盐和有机氮化合物。     

铁酸锰纳米材料吸附含Ni~(2+)电镀废水的性能研究

采用非表面活性剂水热法制备了铁酸锰(MnFe2O4)纳米材料吸附剂,研究了吸附时间、溶液pH和温度对MnFe2O4纳米材料吸附模拟含Ni 2+电镀废水和实际含Ni 2+电镀废水中重金属Ni 2+的吸附性能,并探讨了该材料的再生利用性能。结果表明,MnFe2O4纳米材料可有效吸附电镀废水中的Ni 2+,吸附平衡时间为600min。对20mg/L的模拟含Ni 2+电镀废水,投加4.5mg的的MnFe2O4纳米材料进行吸附处理,Ni 2+的吸附去除率高达98%左右;实际工程应用中,应保持电镀废水偏碱性、温度25℃;MnFe2O4纳米材料具有理想的再生利用性能,重复吸附5次后,吸附去除率仍可达82.24%,在实际废水处理中具有广阔的应用前景。     

Mn-Ce复合氧化物微球的制备及其催化氧化甲苯性能

为了开发高效稳定、具有低温活性的降解VOCs催化材料,采用传统水热法制备了一系列不同锰铈比的催化剂(MnO_2、Mn_(0.95)Ce_(0.05)O_x、Mn_(0.90)Ce_(0.10)O_x、Mn_(0.80)Ce_(0.20)O_x及Mn_(0.60)Ce_(0.40)O_x),利用SEM、BET、XRD、H_2-TPR、O_2-TPD、拉曼光谱等技术对催化剂的物理化学性质进行了表征分析,同时考察了其对甲苯的催化氧化活性。结果表明:通过简单的水热合成法合成出的Mn-Ce复合氧化物均为微球,但Ce的加入使得微球催化剂表面的纳米针消失,变为光滑的微球体;而不同的催化剂在氧化甲苯时呈现不同的催化氧化性能,其中Mn_(0.80)Ce_(0.20)O_x具有最佳的甲苯氧化性能,这是由于其具有较强的氧化还原性能、较高的化学吸附氧含量及存在Mn-Ce固溶体。因此,通过控制催化剂中Ce含量,可调控催化剂的形貌和物理化学特性,从而使Mn-Ce复合氧化物在甲苯催化氧化中展现出优异的催化性能。研究结果为新型高效降解VOCs催化材料的设计和开发提供了新思路。     

Ce掺杂的CNTs-TiO2光催化剂制备及其NO氧化性能

为探讨湿法脱硫后光催化在烟气脱硝方面的应用潜力,采用溶胶-凝胶法制备了金属、非金属掺杂的CNTs-TiO_2复合光催化剂,并在模拟烟气条件下对所得催化剂的NO氧化性能进行了测试与对比筛选,通过SEM、BET、XRD、Raman、XPS、DRS等手段进行表征。结果表明:TiO_2的氧化效率最低,掺杂金属比掺杂非金属的光催化剂的氧化效率略高,复合CNTs的光催化剂的氧化效率明显提高;CNTs-Ce/TiO_2比表面积较大,Ti—O键长最短,从而有利于光生电子沿Ti—O键向CNTs转移,可形成更多的三价铈氧化物,有利于催化剂表面的氧吸附;带隙宽度较低以及极大的紫外光吸光度,在NO氧化性能测试中表现出最优异的脱除效率,与TiO_2相比,效率提升了19%,与CNTs-TiO_2相比,效率提升了13%。进一步分析可知:Ce和CNTs具有协同作用,Ce掺杂TiO_2可以有效抑制光生载流子的结合,从而提高光催化活性;复合CNTs提高了催化剂比表面积并促进了氧空位的形成,从而促进整个催化氧化反应。     

Pd-Na/Al_2O_3催化剂的表征及室温下催化氧化甲醛的性能

为获得一种可在室温下完全氧化甲醛且价格较低的催化剂,选取商用的γ-Al2O3为载体,以价格相对较低的Pd为活性组分,以Na+为助剂,采用共浸渍法制备了一系列0.5%Pd-x%Na/Al2O3(x=0、1、2和4)催化剂。采用N2吸附脱附、XRD、H2-TPR、O2-TPD和XPS对催化剂物理化学性质进行了表征,对催化剂室温催化氧化甲醛性能进行了评价。结果表明:Pd与Na之间的协同作用促进了部分带负电荷Pd物种的形成,有利于O2物种的吸附;Pd与Na之间的强相互作用,显著改善了催化剂的低温还原性,促进了表面吸附氧活化,有利于催化氧化甲醛;0.5%Pd-2%Na/Al2O3催化剂具有较好的催化活性和良好的稳定性,在室温(25℃)下,甲醛体积分数为0.025%时,甲醛转化率为100%;连续使用60 h后,甲醛的转化率仍维持在99.0%以上。0.5%Pd-2%Na/Al2O3催化剂载体易得、Pd负载量低,合成工艺简单,催化氧化甲醛性能优异,有望成为一种去除室内甲醛的新型催化剂。上述结果可为室内空气中甲醛的催化氧化治理提供参考。     

模拟室内环境下掺杂TiO_2纳米晶体的光催化性能

采用环境测试舱模拟可见光下的室内环境,以甲醛气体的光催化降解为探针反应,评价了通过溶胶-凝胶法分别制备的8种（银Ag、铜Cu、铁Fe、钨W、铈Ce、镧La、硫S和氯C l）掺杂TiO2纳米晶体的光催化活性及对甲醛气体的去除效果。用X射线衍射、激光粒度分析和紫外-可见分光光谱表征了掺杂钠米TiO2的微晶尺寸、晶体结构与光学性能。结果表明,Cu掺杂可以提高TiO2对氧的吸附能力,减少纳米粒子表面光生电子与光生空穴的复合,使TiO2的光吸收带边发生红移且有利于对可见光的吸收,从而使Cu掺杂TiO2在模拟室内环境下光催化甲醛气体的能力得到明显提高。     

F掺杂改性及其制备方法优化对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂低温SCR脱硝性能的影响

为提高SCR脱硝催化剂的低温脱硝性能,采用正交实验的方法制备了一系列氟(F)掺杂V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂,并对其进行活性分析,考察了不同氟元素来源(氟钛酸铵、氟化铵)、不同钒元素(V)前驱体(乙酰丙酮氧钒、偏钒酸铵)、钨元素(W)的不同添加方式(W做助剂、W既做载体又充当助剂)、不同载体制备方式(溶胶凝胶法、浸渍法)对催化剂脱硝性能的影响。结果表明,F掺杂改性显著增强了催化剂在200～350℃温度范围内的脱硝性能,其中以乙酰丙酮氧钒为V前驱体,以氟化铵为F源,W既充当载体又做助剂的方式制备出的F掺杂V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂具有最优的脱硝效果,其在空速为10 000 h-1的情况下,在200～350℃的温度反应区间,活性能稳定维持在98%以上。同时采用XPS、BET、TGA、SEM、XRD、Raman一系列表征手段对催化剂的理化性质进行了分析,表征结果表明F元素掺杂提高了活性组分在载体表面的分散度,同时促使了催化剂表面的电荷发生转移,增强了催化剂表面的氧化还原能力,促进了催化剂表面化学吸附氧的生成,增加了还原态V物种与还原态W物种的数量。     

可见光活性Fe_3O_4@SiO_2/AgBr的合成及其杀菌性能与机理

研究合成了具有可见光活性的磁性纳米材料Fe_3O_4@SiO_2/AgBr,并对合成的复合材料进行了表征。Fe_3O_4@SiO_2/AgBr为球形,直径为15 nm,饱和磁性强度达54 emu·g~(-1)。复合材料在可见光下具有优异的杀菌性能,初始浓度为1.5×107个·m L~(-1)的E.coli ATCC15597(E.coli)可以在2 h内被完全灭活。复合材料在可见光下的杀菌机理主要是由于在可见光下能够产生多种活性物质,其中H_2O_2、O~-_2和e-是起主要作用的活性物质。水中的腐殖酸能够抑制复合材料的杀菌性能,但是在5 mg·L~(-1)腐殖酸存在的条件下,复合材料的杀菌效率依然可以达到99%以上。此外,复合材料具有很好的重复利用性能,将反应时间延长到2.5 h,5个重复利用循环中的细菌均能被完全灭活。     

CeO_2-TiO_2/Ti复合膜电极液膜光催化降解染料废水

采用溶胶-凝胶法制备了CeO_2-TiO_2/Ti复合膜电极,以该复合膜电极为阳极、Cu为阴极,组装高效低耗的斜置双极液膜光催化反应装置,以活性艳红X-3B(RBR)为目标污染物,在可见光激发下进行光催化降解,探讨了电极制备条件对CeO_2-TiO_2/Ti复合膜电极光催化性能的影响,考察了不同条件对RBR脱色率的影响,并初步探究了可见光光催化降解RBR的机制。结果表明:(1)最佳制备条件为CeO2、TiO2摩尔比(简写为n(Ce∶Ti))1∶10、煅烧温度400℃。线性伏安曲线和紫外—可见漫反射谱图分析表明,该制备条件下得到的CeO_2-TiO_2/Ti复合膜电极具有较明显的可见光响应。(2)在RBR初始质量浓度为20mg/L、RBR废水循环流量为5.10L/h、初始pH为2.0的最佳条件下,可见光光催化90min时,RBR脱色率可达80.8%。(3)RBR光催化降解过程中的紫外—可见分光光度谱图分析表明,CeO_2-TiO_2/Ti复合膜电极液膜光催化降解RBR主要是使其发色基团即偶氮键断裂,并由苯环生成小分子有机酸等中间产物,而不能使其矿化。     

以改性TiO_2-SnO_2为载体的SCR脱硝催化剂性能

研究以共沉淀法制备TiO_2-SnO_2复合载体,浸渍负载活性组分CeO_2制成SCR脱硝催化剂。以NH3为还原剂,在适当的模拟烟气的实验条件下,考察了不同载体催化剂在150~400℃内对脱硝性能的影响。实验结果表明,经过改性的TiO_2-SnO_2复合载体改性对催化剂的脱硝性能有较大的影响,SnO_2的加入大大提高了Ce/TiO_2的脱硝效率,并可以在一定程度上抵抗SO2带来的毒害和钝化作用。此外,利用BET、XRD和SEM等表征手段,研究载体改性对催化剂微观结构的影响。表征结果显示,SnO_2的掺杂可在一定程度上促进载体及催化剂比表面积的增加,复合载体TiO_2-SnO_2对于活性组分CeO_2有着更好的分散性,活性组分CeO_2以高度分散的形式存在或呈无定型状态存在于复合载体TiO_2-SnO_2的表面,未出现团聚的现象。