复合金属氧化物Cu-Co-Al低温催化水解HCN

采用共沉淀法制备了Cu-Al、Co-Al和Cu-Co-Al复合金属氧化物催化剂,考察了3种催化剂对HCN的催化水解性能,并通过XRD、BET、XPS和H2-TPR等对催化剂的结构和性能进行表征.结果表明, Cu-Co-Al催化剂展示最高的催化活性. 反应温度200℃,反应180min后, Cu-Co-Al、Cu-Al和Co-Al催化剂对HCN的转化率分别为95%,90%,10%;NH3生成量分别为122,118,18mg/m3.低结晶度、高分散性、高比表面积的催化剂有利于低温HCN水解.适量的表面分子氧含量、较高的Cu2+和Co3+含量、较低的还原温度是Cu-Co-Al催化剂具有较高的HCN低温水解活性的主要原因.     

γ-Al2O3基COS水解催化剂在含HCl气氛的失活机理

随着钢铁行业超低排放的推进,实施高炉煤气脱硫迫在眉睫。高炉煤气中含硫组分主要为羰基硫(COS),常采用γ-Al₂O₃基催化剂将COS催化水解为H₂S再进一步脱除,但是煤气中的HCl组分容易导致催化剂失活。采用浸渍法在γ-Al₂O₃上负载碱金属Na、K制备铝基水解催化剂,在固定床-气相色谱联用装置上,考察水解催化剂在含HCl气氛的失活机理。在120℃、150000 h^-1空速条件下测试COS的水解效率。结果表明：Na/Al₂O₃和K/Al₂O₃催化剂的活性及抗氯性能均高于γ-Al₂O₃,且Na/Al₂O₃的抗氯性高于K/Al₂O₃。活性组分Na、K增加了催化剂的碱性中心,促进了COS水解反应,提高了催化剂活性;Na、K优先与HCl反应生成金属...     

γ-Al2O3酸性修饰稀土尾矿NH3-SCR脱硝性能

为增加脱硝催化剂的酸性位点和比表面积,以稀土尾矿为活性主体,通过物理球磨方式添加γ-Al₂O₃,制得NH₃-SCR催化剂,脱硝温度为100～400℃.结果表明:原尾矿脱硝活性为7.6%,γ-Al₂O₃的脱硝活性为9.4%,稀土尾矿添加50%γ-Al₂O₃脱硝活性达到了64.8%,即添50%γ-Al₂O₃后加极大程度地提高了尾矿的脱硝活性.XRD实验结果表明:Al₂O₃不会与尾矿成分发生反应生成新的物质.SEM实验结果表明:当添加γ-Al₂O₃低于50%时,γ-Al₂O₃均匀分散在尾矿表面,当添加65%γ-Al₂O₃和80%γ-Al₂O₃时,γ-Al₂O<...     

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℃.     

过渡金属催化剂对邻二氯苯的催化氧化研究

以过渡金属的氧化物制得催化剂系列 ,研究其对邻二氯苯的氧化活性 ,考察反应温度、催化剂负载量、空间速度对氧化过程的影响 ,过渡金属氧化物对邻二氯苯的氧化活性顺序为 :CrOx>CuOx >VOx >MnOx >MoOx。 5wt.%V 1 0wt.%Mo3wt.%Mn/Al2 O3催化剂在 350℃时对邻二氯苯转换率达到了 90 %以上。     

Au/γ-Al2O3催化剂的制备及其对气相三苯系污染物的催化消除

采用沉积一沉淀法制备了负载型Au/γ-Al2O3,催化剂,对模拟污染气体的三苯系(苯,甲苯,二甲苯)蒸气进行催化消除反应,探讨了金含量、活化条件对催化剂活性的影响.结果表明,负载型Au/γ-Al2O3催化剂用量为0.50g、反应气流速为20 mL·min-1时,295℃下可完全催化消除浓度为7.57 g·m-3的苯;在252℃下可完全催化消除浓度为7.49 g·m-3的甲苯;在235 ℃下能完全催化消除浓度为3.07 g·m-3的二甲苯.苯、甲苯和二甲苯最后都完全矿化为CO2和H2O,没有生成新的有机物.对催化反应进行了动力学研究,上述催化反应都是准一级反应.测定得到苯、甲苯和二甲苯催化反应的总包反应表观活化能分别为118.47 kj·mol-1、101.43 kJ·mol-1和85.18 kJ·mol-1.     

γ-Al2O3催化臭氧氧化水中嗅味物质机理探讨

以γ-Al₂O₃粉末为催化剂,研究催化臭氧氧化去除水体中典型嗅味物质2-甲基异茨醇（MIB）的效能与机理.结果表明,γ-Al₂O₃能够明显促进臭氧氧化去除MIB,表现出很好的催化活性,叔丁醇对γ-Al₂O₃催化氧化去除MIB过程具有明显的抑制作用.在催化臭氧氧化去除MIB过程中,γ-Al₂O₃表面电荷状态及表面羟基的带电性质与溶液的pH值有关.当溶液pH值与γ-Al₂O₃ 的pH_zpc接近时,γ-Al₂O₃的催化作用最为明显.γ-Al₂O₃催化臭氧氧化过程中自由基的相对量值R_ct比单独臭氧氧化过程高出近1个数量级,这进一步表明γ-Al₂O₃能明显促进臭氧分解产生更多的羟基自由基.最后还考察了不同摩尔比例的臭氧分解促进剂与抑制剂对γ-Al₂O₃催化臭氧分解的影响.     

CuO(-CeO2)/Al2O3催化剂对萘催化氧化性能研究

采用浸渍法制备了CuO/Al2O3、CeO2/Al2O3和CuO-CeO2/Al2O3这3种催化剂,通过氮吸附、SEM、XRD等手段对催化剂的结构及组成进行了表征,利用固定床反应装置考察了活性组分、气体流量、催化反应温度对萘催化氧化性能的影响.结果表明,18%CeO2/Al2O3的萘催化活性较低,18%CuO/Al2O3和9%CuO-9%CeO2/Al2O3的活性较高,两者在300℃时对萘的去除率分别达到91%和89%;CuO-CeO2/Al2O3催化剂具有比CuO/Al2O3更好的低温活性;气流量的变化对两种催化剂性能的影响不大.     

掺杂过渡金属的TiO2/累托石复合材料的制备及其光催化性能研究

以累托石为载体,钛酸四丁酯和硝酸铜为原料,采用溶胶-凝胶法制备出了掺杂过渡金属铜的TiO2/累托石复合光催化材料,并对其进行了X射线衍射(XRD)和红外光谱(FT-IR)的表征.同时考察了复合材料在紫外光照下对对氯苯酚的光催化活性,研究了铜掺杂量和煅烧温度等因素对复合材料光催化活性的影响,探讨了过渡金属掺杂改性TiO2的机理及对氯苯酚的光催化降解机理.实验结果表明:在制备复合材料的过程中,累托石的层状结构遭到一定程度的破坏;复合材料中的TiO2主要是以大部分的锐钛矿型和小部分的金红石型的混合形态存在;负载累托石后复合材料的吸附性能明显增加,掺杂铜的TiO2/累托石复合材料的光催化活性要高于未掺杂铜的TiO2/累托石复合材料,并且当掺铜量为0.5%(质量分数),煅烧温度为500℃时,复合材料对对氯苯酚的光催化去除率达到最大;苯醌类物质可能是对氯苯酚光降解的中间产物.     

过渡金属掺杂对镧锡烧绿石催化碳烟燃烧性能的影响

催化燃烧是去除机动车排放碳烟颗粒物的有效方法之一.利用CTAB辅助法制备了不同过渡金属掺杂的镧锡烧绿石型La_2Sn_(1.8)TM_(0.2)O_7(TM为Sn、Mn、Fe、Co和Cu)复合氧化物催化剂.采用XRD、氮气吸脱附、SEM、FT-IR、H2-TPR和荧光光谱(PL)等手段表征了催化剂的理化性质,采用程序升温氧化(TPO)技术评价了其催化碳烟燃烧的活性.研究发现,催化剂经900℃焙烧后呈球形形貌,具有相对较大的比表面积(~20 m2·g~(-1)).低价过渡金属离子的掺杂使氧空位的整体浓度增加,有利于催化剂活化吸附氧分子,改变材料的氧移动和氧化还原性能.富氧气氛下,少量过渡金属掺杂提高了烧绿石催化碳烟燃烧的活性和选择性,这与氧空位浓度的增加以及氧化还原能力的提高有关,其中Co-LSO具有较好的催化性能,起燃温度(T10)为379℃,CO_2选择性接近100%;NOx气氛存在可以进一步提升催化剂氧化去除碳烟的活性.利用等温反应和碳烟厌氧滴定实验进行了活性氧浓度的定量和反应动力学分析,并计算出富氧气氛下催化反应的转化频率(TOF),其中Co-LSO样品的TOF值最大为3.20×10~(-3)s~(-1),基于TOF的活性顺序与TPO法得到的起燃性能的结果基本一致.     

Mn-Ce/γ-Al2O3催化臭氧氧化深度处理石化废水中试研究

针对臭氧催化氧化深度处理石化废水时催化剂适配性不高和臭氧利用率低下的问题,以我国北方某典型石化废水为中试平台,采用课题组自主研发的催化臭氧催化剂Mn-Ce/γ-Al₂O₃,研究以臭氧催化氧化为核心的7种工艺深度处理石化废水的效果.结果表明:①单独臭氧氧化工艺对石化二级废水COD、TOC和UV₂₅₄（254 nm处的UV吸光度）的去除率分别为15.45%、9.04%和30.72%.与单独臭氧氧化工艺相比,Mn-Ce/γ-Al₂O₃催化臭氧氧化工艺下,COD、TOC和UV₂₅₄的去除率分别提高了26.18%、18.25%和5.81%,同时三维荧光光谱（3D-EEM）结合区域积分法（FRI）分析结果显示,对荧光类有机物中溶解性微生物代谢产物和类腐殖酸的去除率分别提高了21.13%和29.47%.②单独臭氧氧化工艺中,序批式和连续流出水处理效果影响不大.Mn-Ce/γ-Al₂O₃催化臭氧氧化工艺下,序批式优于连续流,但序批式需增加人力和运营成本,在实际应用中受限.③微絮凝+臭氧催化氧化+回流联合工艺中,COD、TOC和UV₂₅₄的去除率分别可达53.20%、37.56%和50.90%,去除效果显著高于仅臭氧催化氧化工艺（COD、TOC和UV₂₅₄的去除率分别为41.63%、27.29%和36.53%）时;同时,类富里酸、类溶解性微生物代谢产物和类腐殖酸的去除率分别达到79.49%、50.70%和75.12%;Mn-Ce/γ-Al₂O₃催化剂运用72 d后,COD去除率基本稳定在30%左右.研究显示,臭氧催化氧化工艺深度处理石化废水中,Mn-Ce/γ-Al₂O₃是一种高效稳定型催化剂,絮凝预处理、回流均可增强有机物的去除率,可为石化废水处理工程实现减排降耗提供技术支撑.      

焙烧温度对Fe2O3/SAPO-34催化剂低温NH3选择性催化还原NO性能的影响

采用尿素沉淀法制备了一系列Fe_2O_3/SAPO-34催化剂,考察了催化剂焙烧温度(200、300、400、500℃)对低温NH_3选择性催化还原(NH_3-SCR)NO性能的影响,并利用X射线衍射(XRD)、N_2吸附-脱附、原子吸收光谱(AAS)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)等多种手段对催化剂的表面结构和物理化学性质进行表征分析.XRD和FE-SEM分析表明,在较低的焙烧温度(400℃)下,铁物种能够高度均匀地负载在SAPO-34表面上.NH_3-TPD和H_2-TPR分析表明,高分散状态的Fe_2O_3使催化剂暴露出更多的强酸位和活性位,有利于提高催化剂的NH_3吸附和活化能力及氧化还原性能,从而使催化剂呈现出更高的低温SCR活性.BET和XPS分析表明,在较低的焙烧温度下,Fe_2O_3/SAPO-34催化剂具有更大的比表面积和更高的化学吸附氧比例,促进NO氧化为中间产物NO_2,从而加快低温SCR反应的进行.活性测试结果表明,300℃焙烧的Fe_2O_3/SAPO-34催化剂具有最佳的低温活性和较强的抗硫抗水性能,在空速为40000 h~(-1)的条件下,且反应温度为190~240℃时,NO转化率达90%以上且N_2选择性接近100%.     

天然矿物负载Fe/Co催化H2O2氧化降解阳离子红3R

类Fenton反应关键是催化剂的活性,利用浸渍法负载铁、钴双金属对天然矿物材料进行改性,提高其催化活性,并运用扫描式电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等表征手段对负载前后的材料进行表征分析.结果表明负载后材料中生成Fe2O3和Co Fe2O4两种新物质.将合成的催化剂用于催化H2O2氧化阳离子红3R染料废水,在催化剂投加量3 g·L-1,H2O2投加量0.3 m L·L-1,反应时间1 h条件下,100 mg·L-1阳离子红3R废水脱色率可达99.8%,TOC去除率可达58.4%,催化剂中活性组分主要为表面负载的Fe2O3和Co Fe2O4,电子自旋共振(ESR)分析表明催化氧化过程中产生羟基自由基,阳离子红3R发色基团在1 min已被完全破坏,光谱分析表明反应过程中有小分子物质生成.催化氧化效果受染料废水初始p H值影响小,适应p H范围广,解决了传统Fenton反应p H条件苛刻的问题.研究结果为印染废水处理提供了具有工程应用潜力的技术方法.     

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.      

Ag/Cu3(BTC)2复合催化剂的制备及其NH3-SCR催化性能

采用紫外还原的方法成功制备出Cu₃（BTC）₂（均苯三甲酸合铜）负载贵金属Ag纳米颗粒的Ag/Cu₃（BTC）₂复合催化剂,并用于氨法脱硝反应.应用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、BET测试等手段对催化剂的物理化学性能进行了表征.结果发现Ag纳米颗粒以球状结构高度均匀分散在Cu₃（BTC）₂骨架结构的表面.负载Ag纳米颗粒和Cu-MOF的协同作用,提高了Ag/Cu₃（BTC）₂催化剂的脱硝效率,负载量为15wt%的催化剂表现出最优脱硝效率,在220～260℃达到100%的NO转化率.同时,利用in-situ FTIR技术对NH₃-SCR的反应机理进行了探究.     

CeO2-La2O3/γ-Al2O3稀土氧化物混合物催化还原SO2的实验研究

在La₂O₃ 中加入变价稀土氧化物CeO₂,组成一种稀土氧化物的混合物,以这种混合物作为CO还原SO₂的催化剂.采用连续流动固定床反应器,在反应气体SO₂和CO按SO₂∶CO = 1∶3,载流气体为N₂,气体流量为1000 mL/min的条件下,实验研究了该催化剂的活化过程以及温度和反应物浓度配比对活化反应的影响,用XRD和XPS对反应前后催化剂进行了表征,分析了相结构的变化.结果表明:CeO₂和La₂O₃ 2种稀土氧化物的混合物,在CO还原SO₂的催化反应中,活化温度比单个的CeO₂或La₂O₃氧化物下降了50℃～100℃,而且具有更高的活性.这可能是CeO₂和La₂O₃氧化物之间存在着某种协同作用所致.     

Pd/CeO2-Al2O3对烟气中多环芳烃的催化氧化性能研究

采用浸渍法制备了不同负载量及不同钯铈比(Pd:Ce)的Pd/CeO2-Al2O3催化剂,并结合XRD、BET、SEM、O2-TPD和H2-TPR等方法对催化剂的性质进行了表征,研究了所制备的催化剂对燃煤烟气中多环芳烃(PAHs)的催化转化效率.XRD和SEM结果表明,Ce和Pd在Al2O3表面呈高度分散状态,有利于PAHs的催化氧化.BET测试表明,Ce的引入改变了催化剂表面孔径结构,提高其比表面积.O2-TPD和H2-TPR测试表明,适当钯铈比条件下制备的催化剂有较强的储氧能力和活性.催化氧化实验结果表明,所制备的Pd/CeO2-Al2O3催化剂对PAHs具有较高的转化效率,其平均转化率均在80%以上,且PAHs的毒性当量显著降低,钯铈比对PAHs的催化氧化性能影响较大,当催化剂的钯铈比为1:1时,PAHs的转化率最高,可达90%以上.     

Ag4HPMo10V2O40催化剂对PAEs类的催化降解实验

邻苯二甲酸酯类（PAEs）作为水中常见的环境激素对人类以及水中生物具有一定的危害,被各国列为"优先控制污染物"。基于此,设计合成出系列多金属氧酸盐（POMs）材料Ag_xH_5-xPMo₁₀V₂O₄₀,x=1~5,并采用湿法过氧化氢氧化法实现对邻苯二甲酸二乙酯（DEP）的高效氧化降解。该体系中,反应20 min DEP降解率可达到91.0%,TOC和COD去除率分别达到70.2%和81.1%,降解产物为低毒的乳酸、CO₂和H₂O等。实验过程中,催化剂具有较高的活性、稳定性及循环使用性,且表现出较高的底物适应性以及微量底物的去除性。     

Fe3+催化氧化S(Ⅳ)反应机理初探

通过分析酸性条件下(pH为1～3),Fe3 催化氧化S(Ⅳ)过程中溶液吸光度变化的趋势,对Fe3 催化氧化S(Ⅳ)的反应机理进行了初步推导.实验证明,液相中该反应机理主要是催化氧化与自由基反应相结合,O2的存在对于反应有重要作用,O-2的生成是S(Ⅳ)被氧化的关键;当水中溶解氧接近耗尽时,反应进程发生改变.当Fe3 、S(Ⅳ)浓度增加,自由基生成量增加时,有利于反应进行;作为反应产物,Fe2 、S(Ⅵ)浓度增加,反应推动力减小,反应速率降低;同时Fe2 、SO24-可以与溶液中的其它物质形成配合物,影响了Fe3 -S(Ⅳ)配合物的生成与分解,不利于S(Ⅵ)的氧化.     

EDTA催化Fe3+/H2O2降解水中孔雀石绿

以孔雀石绿(malachite green, MG)为目标物,在pH=7的中性条件下,考察EDTA对Fe3 /H2O2降解水中孔雀石绿的影响,发现EDTA很大程度地促进了Fe3 /H2O2对孔雀石绿的降解. EDRA的加入可以使MG的脱色率由43%升至98.3%.在本实验条件下, EDTA的投加量增加5倍时, MG的脱色率上升40%.随着H2O2投量的增加, MG的脱色率显著上升.随着温度的升高, MG的脱色率显著上升.叔丁醇的加入抑制了EDTA对Fe3 /H2O2降解孔雀石绿的催化效果.总量相同H2O2的多次投加并未获得明显优于一次投加的去除效果. EDTA催化Fe3 /H2O2降解水中孔雀石绿并不遵循简单的羟基自由基机理,同时存在的中间价态铁的物种起着主要的氧化作用.随着反应的进行, EDTA被部分降解.