金属氧化物负载γ-Al_2O_3粒子电极对酸性橙Ⅱ的电催化氧化研究

以γ-Al_2O_3作为载体,采用浸渍热分解法制备了Sn、Mn、Cu、Pb单组分氧化物和Sn-Ce-Sb复合氧化物粒子电极。通过对酸性橙II(AOII)的降解实验,以及采用重复试验和扫描电镜(SEM)、紫外光谱扫描等方法,探讨了粒子电极材料的性能。研究结果表明:Sn/γ-Al_2O_3相比于Mn/γ-Al_2O_3、Cu/γ-Al_2O_3、Pb/γ-Al_2O_3等单组分氧化物粒子电极表现出了更好的电催化活性和稳定性。掺杂Ce、Sb后电极表面晶体粒径细小且分布均匀,有利于提高Sn/γ-Al_2O_3粒子电极的性能。电流密度为20 m A/cm2,曝气量0.5 L/min反应条件下,反应3 h后Sn-Ce-Sb/γ-Al_2O_3粒子电极对AOII的去除率为100%,TOC的去除率达84.2%,重复使用5次后TOC去除率仍保持在80%以上。表明Sn-Ce-Sb/γ-Al_2O_3粒子电极具有较好的应用前景。     

负载顺序对CoMoP/Al_2O_3-TiO_2催化剂汽油脱硫性能的影响

改变Ti、P、Mo、Co的负载顺序,采用分步浸渍法制备了CoMoP/TiO_2-Al_2O_3。结合XRD、N_2吸附-脱附和H_2-TPR表征技术,考察负载顺序对催化剂的金属分散状态、孔结构、还原性及模型汽油的选择性加氢脱硫性能的影响。结果表明,与依次负载Ti、Mo、Co、P所得TMCP催化剂及依次负载P、Ti、Mo、Co所得PTMC催化剂相比,依次负载Ti、P、Mo、Co所得TPMC催化剂的Mo分散度较高,具有较大的孔容和平均孔径,较强的金属还原性,较弱的Mo-Al_2O_3相互作用,在模型汽油脱硫反应中表现出较高的脱硫活性及选择性。     

氮化碳增强Ag/AgI/γ-Al2O3的可见光催化性能及其机理

通过热聚合的方法使氮化碳(CN)与Ag/AgI/γ-Al_2O_3发生耦合作用,制备出CN-Ag/AgI/γ-Al_2O_3可见光催化剂.采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)等方法对合成的样品进行了表征,并通过可见光下甲基橙(MO)的降解实验探究了CN对Ag/AgI/γ-Al_2O_3光催化活性及稳定性的影响.结果表明,CN的掺杂改变了Ag纳米颗粒的形状与粒径,且Ag、AgI与CN之间形成强相互作用.与Ag/AgI/γ-Al_2O_3相比较,在可见光波长分别为λ420、450和510 nm时,CN-Ag/AgI/γ-Al_2O_3对MO具有更高的催化降解效率,光反应30 min后,MO的去除率分别为97%、97%和93%.同时,CN的加入显著地增加了Ag/AgI/γ-Al_2O_3的稳定性,抑制了反应过程中Ag~+的释放量,而且反应前后CN-Ag/AgI/γ-Al_2O_3样品的结构没有明显的变化.其活性和稳定性提高的主要原因是CN加速了电子由MO传递至Ag纳米颗粒的过程,同时Ag颗粒等离子体共振(plasmon)效应的增强也有利于MO的催化降解.不同自由基捕获剂的影响实验表明,O_2~(·-)和h~+是反应体系的主要活性物种.     

稀土复合氧化物汽车排气净化催化剂的研究

本文应用浸渍法制备了粒状催化剂L a-Co/γ-Al_2O_3、蜂窝状催化剂La-Co/α-Al_2O_3,对制成的催化剂在实验室进行模拟汽车尾气活性评价,确认蜂窝状催化剂La-Go/α-A1_2O_3的催化活性明显优于粒状催化剂La-Co/γ·A_2O_3.L a-Co/α-Al_2O_3具有优良的CO氧化活性,起燃温度T50%=200℃,并具有一定的NO还原活性,327℃时NO还原率为70.4%.另外催化剂经预还原处理能较大地改善它的CO氧化活性.     

复合负载型γ-Al2O3-Bi-(Sn/Sb)粒子电极电催化降解四环素废水

以模拟废水中的四环素(TC)和TOC(总有机碳)去除率为研究指标,探讨粒子电极的不同体系对降解四环素废水的影响。同时以浸渍法优化制备不同负载型γ-Al_2O_3粒子电极,并研究了其电催化性能和降解能耗,考察浸渍法和后浸渍法制备粒子电极的优劣。结果表明:三维电解体系对TC的降解效果达到40.1%,明显优于二维体系的29.1%;不同负载型粒子电极对TC的降解效果依次为Bi>Sn/Sb>Ti>Co>Cu>Fe>Mn,其中γ-Al_2O_3-Bi粒子电极对TC和TOC的去除效果最佳,分别为63.8%、36.3%;γ-Al_2O_3-Bi和γ-Al_2O_3-Sn/Sb粒子电极的能耗分别为85.9,90.7 (kW·h)/kg,远低于二维降解体系(205.5 (kW·h)/kg);浸渍法制得的γ-Al_2O_3-Bi-(Sn/Sb)对TC的电解效率明显优于后浸渍法制得的粒子电极,其中前者为78.9%,高出后者约10百分点。     

Sn-Ce-Sb/γ-Al_2O_3粒子电极体系降解AOⅡ的历程与机理

采用自制的Nd掺杂PbO_2阳极和Sn-Ce-Sb/γ-Al_2O_3粒子,研究了二维电极、γ-Al_2O_3和Sn-Ce-Sb/γ-Al_2O_3填充的三维电极体系对于酸性橙Ⅱ(AOⅡ)的降解性能,利用紫外可见光谱(UV-vis)、傅里叶红外光谱(FTIR)、气相色谱-质谱(GC-MS)对降解产物进行了分析.研究结果表明,Sn-Ce-Sb/γ-Al_2O_3粒子电极体系对AOⅡ具有更优越的电催化氧化性能,TOC去除率相较于二维电极以及γ-Al_2O_3粒子电极分别提高了近1.95和1.70倍,能耗相应降低了41%和25%.根据对产物的分析,提出了Sn-Ce-Sb/γ-Al_2O_3粒子电极体系中AOⅡ可能的降解路径.结合实验结果,通过羟基自由基(·OH)的形成过程分析,进一步提出了该体系中可能存在的反应机理.     

金属氧化物降解六氯苯的活性比较及催化机理研究

以氧化铝(α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3)、氧化钙(CaO)、过渡金属氧化物(Mn O_2、α-Fe_2O_3、γ-Fe_2O_3、Ni_2O_3、CuO)为催化剂,考察了催化剂种类、添加比例等因素对六氯苯(Hexachlorobenzene,HCB)降解效果和产物组分的影响.结果表明,催化效果随催化剂添加比例的提高显著增加.在反应温度为350℃,反应时间1 h,金属氧化物添加比例为100∶1的条件下,碱土金属氧化物CaO及过渡金属氧化物中的α-Fe_2O_3和Ni_2O_3降解活性较好,这3种氧化物对HCB的降解率分别达到65.5%、100.0%和100.0%,脱氯率D_1分别为54.4%、81.9%和77.5%.HCB降解有机产物分析结果显示,8种金属氧化物与HCB样品反应产物中均存在低氯代苯,在α-Fe_2O_3和Ni_2O_3的催化作用下有2~4氯代低氯苯检出,说明在降解过程中存在明显的逐级脱氯/加氢反应;与CaO反应后的产物中低氯代苯较少,经拉曼光谱定性分析,有无序碳的检出,说明除了脱氯/加氢还存在脱氯缩合反应.     

V-W/TiO_2/γ-Al_2O_3催化剂催化还原NO的研究

掺杂15%TiO2对γ-Al2O3改性制备了TiO2/γ-Al2O3复合氧化物载体,以此复合氧化物及TiO2、γ-Al2O3为载体用浸渍法负载钒钨制备了一系列催化剂,采用比表面积和孔结构分析、X射线衍射(XRD)、高分辨电镜(HRTEM)、原位红外(in situ FT-IR)等技术对载体和催化剂进行宏观-微观表征,同时在模拟氨气选择性催化还原NO(NH3-SCR)的反应条件下对催化剂的脱硝反应活性进行考察,比较研究TiO2掺杂对V2O5-WO3/TiO2和V2O5-WO3/γ-Al2O3催化剂的改性作用。结果发现,少量TiO2掺杂制得的TiO2/γ-Al2O3复合载体中,TiO2和γ-Al2O3之间的协同作用使得V2O5-WO3/TiO2/γ-Al2O3催化剂的选择性催化还原脱硝效率及活性窗口明显优于单一载体制备的催化剂,并表现出了良好的热稳定性;各种表征结果表明,TiO2/γ-Al2O3复合载体中TiO2高度分散在γ-Al2O3上,复合载体具有较大的比表面积,载体表面存在大量的Br?nsted酸位和较多的活性中间产物,这些可能是TiO2/γ-Al2O3复合载体催化剂具有较好SCR活性的原因。     

添加铈对Cu-Co-O催化剂催化燃烧VOCs性能影响

以γ-Al_2O_3为载体,采用超声-等体积浸渍法制备CeO_2掺杂的Cu-Co-O/Al_2O_3催化剂,考察了催化剂对甲苯的催化燃烧性能,通过X线衍射(XRD)、程序升温还原(H_2-TPR)和扫描电子显微镜(SEM)等技术对催化剂进行表征.结果表明:稀土元素的加入不仅有利于活性组分在催化剂表面的分散,而且可以促进Cu-Co-O催化剂的还原温度向着低温方向发生移动.活性评价实验结果显示,进气浓度对催化剂催化活性的影响不大.添加Ce后催化剂对甲苯和二甲苯的催化燃烧反应温度均有不同幅度降低,其中对甲苯的效果更为显著.     

常压下Ni-Fe/γ-Al_2O_3合成气甲烷化的催化机理研究

采用等体积浸渍法制备了γ-Al2O3负载的Ni金属催化剂和Ni-Fe双金属催化剂,采用BET、XRD、H2-TPR等手段对催化剂进行了表征,利用固定床反应装置考察了催化剂的合成气甲烷化的催化活性,研究了常压下不同负载量的镍铁双金属催化剂在不同空速下及不同温度下的催化活性。结果表明:反应空速为30 000 m L/(g·h),反应原料气体积分数为N2:20%、H2:60%、CO:20%的反应条件下,Ni-Fe/γ-Al2O3双金属催化剂表现出高的甲烷化活性,CO的转化率接近100%,CH4的选择性可达90%以上。得到在Ni和Fe的负载量均在15%的情况下,催化剂催化效果达到最佳,BET、XRD及H2-TPR分析表明,在这样的比例下,Ni-Fe/γ-Al2O3双金属催化剂中Ni、Fe之间产生了明显的相互作用,在还原后的催化剂中以Ni-Fe合金形式存在,铁助剂的添加可以使催化剂的还原温度降低,利于活性组分被还原。镍、铁之间的相互作用有利于产生电子效应,并使得Ni O的分散度有所提高,催化剂能够充分地被还原,从而提高催化剂活性。     

热处理天然褐铁矿制备γ-Fe2O3及其NH3-SCR活性探究

以天然褐铁矿为前驱体,通过热处理制备γ-Fe_2O_3作为NH3-SCR催化剂.借助XRD、XRF、XPS、NH3-TPD、FR-IR等表征方法,考察反应温度、褐铁矿中的锰氧化物以及H_2O和SO_2对催化剂选择催化还原NO活性的影响并与α-Fe_2O_3作对比.结果表明,由于γ-Fe_2O_3表面比α-Fe_2O_3具有更强的酸性,使得γ-Fe_2O_3的脱硝温度窗口(200~350℃)宽于α-Fe_2O_3(200~300℃),且在活性温度窗口下,催化剂脱硝效率达到99%以上;γ-Fe_2O_3催化剂中少量MnO_2的存在,提高了催化剂低温段(100~200℃)脱硝活性,降低了高温段(400~450℃)脱硝活性;SO_2的存在会使γ-Fe_2O_3的脱硝温度窗口向高温区偏移100℃、体积分数为5%的H_2O对脱硝反应的抑制作用很小,但当SO_2和5%H_2O同时存在,尤其是SO_2的体积分数达到0.12%时,硫酸铵盐类的迅速生成会大大降低γ-Fe_2O_3的脱硝活性;此外,γ-Fe_2O_3经过NH3-SCR反应后,其磁化率略有降低,催化剂仍然具有磁回收循环利用的潜力.     

催化臭氧氧化去除模拟海产养殖废水中氟苯尼考

氟苯尼考(Florfenicol,FF)是海产养殖中应用的一种抗生素。但是,残留的FF用常规方法难以去除,导致海水污染。以负载Mn-Ce氧化物的γ-Al_2O_3为催化剂,采用催化臭氧氧化技术去除模拟海产养殖废水中的FF,考察了臭氧浓度、催化剂用量等工艺参数以及海水中高锰酸钾指数(COD_(Mn))和氨氮浓度对FF去除率的影响。运用液相色谱-质谱(LC-MS)联用技术对FF降解中间产物进行定性分析以确定FF的降解途径,并对处理前后的废水进行生物毒性研究。研究结果表明:Mn-CeOx/γ-Al_2O_3催化体系中臭氧浓度为12. 86 mg/L,催化剂投加量为200 g,初始ρ(FF)为25mg/L,反应20 min,FF去除率可接近100%;随着COD_(Mn)和氨氮浓度的增加,会使FF去除率降低;经Mn-CeOx/γ-Al_2O_3催化臭氧氧化,FF最终转化为CO_2和H_2O,废水的生物毒性得到有效下降。     

Pd-Ce/Al_2O_3催化剂用于低浓度甲烷催化燃烧

采用浸渍法制备了Pd-Ce/γ-Al_2O_3系列催化剂,研究了催化剂对低浓度甲烷催化燃烧反应活性的影响,采用扫描电镜(SEM)、氮气吸脱附曲线以及H_2程序升温还原(H2-TPR)技术对催化剂结构特征和化学性质进行表征和分析.针对焙烧温度、助剂添加量对催化活性的影响进行了研究,并对催化剂循环使用的催化活性进行了考察.结果表明:焙烧温度为550℃时催化效率最佳,相同催化温度下效率最高相差40%左右,双金属Pd-Ce催化剂较之单金属Pd催化剂有助于提高甲烷催化活性,但催化效果并不明显,经多次循环反应后可明显提高其催化活性,与首次实验相比,催化效率最高相差约50%左右,分析原因可能为催化剂经多次催化反应使催化活性组分Pd O与CeO_2之间的协同作用加强,提高PdO的分散度并降低催化剂表面吸附氧的脱附能,从而提高了催化剂的催化活性.     

TiO_2对In-Ag-O/γ-Al_2O_3催化剂上CO选择性还原NO的改性研究

以Ti O2、γ-Al2O3及Ti O2-γ-Al2O3复合氧化物为载体,以In-Ag-O基为活性组分,采用等体积浸渍法制备了一系列In/Ag催化剂,通过XRD、BET、SEM、H2-TPR等技术手段对催化剂表面形态进行分析,并考察了催化剂对CO选择性还原NO的反应活性和载体中Ti O2含量对催化性能的影响.结果表明,Ti O2的添加促进了活性组分铟和银物种的分散,当Ti O2的含量为载体的15%时制备的催化剂活性最高,合适的Ti O2与γ-Al2O3配比使活性组分与载体之间发生了强烈的相互作用,由此提高了CO选择性还原NO的活性.     

不同方法制备Co3O4催化剂CO-SCR性能及机制

氮氧化物(NOx)是造成细颗粒物、近地面臭氧等大气污染问题的重要前体物.随着大气污染治理行动的深入,对工业锅炉/窑炉烟气排放的NOx进行控制十分重要.采用不同方法制备了一系列Co_3O_4催化剂,考察了不同制备方法对CO选择性催化还原NO(CO-SCR)反应活性的影响,通过BET、XRD、Raman、HR-TEM和SEM等技术对该系列催化剂进行了表征.活性测试表明,以硫酸钴为前驱体用固态研磨法制备的Co_3O_4-S催化剂具有更优异的CO-SCR反应活性,且表现出较好的抗水蒸气性能,以醋酸钴为前驱体用固态研磨法制备的Co_3O_4-C催化剂显示出较好的抗水性能. NO氧化结果显示,催化剂的NO氧化效果越好,CO-SCR活性也越好. Raman表征结果显示,Co_3O_4-S表面可能含有更多的Co2+离子,从而有利于形成氧空位. H2-TPR结果表明,Co_3O_4-S催化剂的氧化还原性较好. HR-TEM表征发现Co_3O_4-S和Co_3O_4-O主要暴露(111)和(220)晶面,而更多(220)晶面的暴露可能更有利于反应的进行.     

NH_3的低温复相选择性催化氧化

采用Cu-Ag/Al2O3复合催化剂在低温下选择性催化氧化 NH3.实验结果表明,Ag/Al2O3 和 Cu/Al2O3分别具有高氧化活性和高 N2选择性的优点;一定负载量范围内,Cu-Ag/Al2O3复合催化剂既具有高氧化活性(介于Ag/Al2O3和Cu/Al2O3之间),又具有Cu/Al2O3的高N2选择性,当反应温度为280℃时,Cu5%-Ag5%/Al2O3对NH3的氧化率大于96%,N2选择性大于95%.催化剂表面上形成的Ag2O 颗粒及其大小是影响催化剂选择性的一个重要因素.     

NH3的低温复相选择性催化氧化

采用Cu-Ag/Al2O3复合催化剂在低温下选择性催化氧化NH3.实验结果表明,Ag/Al2O3 和Cu/Al2O3分别具有高氧化活性和高N2选择性的优点;一定负载量范围内,Cu-Ag/Al2O3复合催化剂既具有高氧化活性(介于Ag/Al2O3和Cu/Al2O3之间),又具有Cu/Al2O3的高N2选择性,当反应温度为280℃时,Cu5%-Ag5%/Al2O3对NH3的氧化率大于96%,N2选择性大于95%.催化剂表面上形成的Ag2O颗粒及其大小是影响催化剂选择性的一个重要因素.     

原位合成CuO/ZnO-Al2O3水滑石衍生催化剂催化湿式空气氧化苯酚

采用原位合成法在γ-Al_2O_3表面合成了锌铝水滑石,再采用浸渍法制备了CuO/ZnO-Al_2O_3水滑石衍生催化材料,并将其应用于催化湿式空气氧化苯酚.同时,采用XRD、SEM、BET、H_2-TPR和N_2O滴定等手段对催化剂进行了表征,探讨了CuO含量对CuO/ZnO-Al_2O_3催化剂催化性能的影响.结果表明,当CuO负载量为10%时,催化剂的Cu比表面积最大,催化性能最佳,在200℃、2 MPa空气、苯酚初始浓度500 mg·L~(-1)的条件下,COD去除率为95.3%.     

基于新型陶粒催化剂的H_2O_2/O_3多相催化氧化体系降解刚果红的研究

用自制陶粒催化剂与臭氧(O_3)、双氧水(H_2O_2)构建多相催化氧化体系降解水中的刚果红。采用电镜扫描、能谱分析与红外光谱等表征了陶粒催化剂,考察了反应时间、O_3浓度、H_2O_2投加量等因素下多相催化氧化体系对刚果红色度和COD去除率。结果表明:自制的陶粒催化剂表面较为粗糙,比表面积较大,反应后的陶粒催化剂表面较为平滑,比表面积较反应前减少;自制陶粒催化剂对H_2O_2催化能力差,但对O_3、H_2O_2/O_3具有较好的催化效果。当O_3浓度在1.2~3.8 mg/L时,陶粒/H_2O_2/O_3体系较O_3、H_2O_2/O_3对刚果红(100 mg/L)的脱色率分别平均提高了11.72%、15.32%,COD去除率分别提高了16.37%、24.29%,将陶粒引入O_3、H_2O_2/O_3体系中可减少O_3和H_2O_2的用量,提高体系的氧化性能,降低运行成本。     

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%.