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℃。     

CuCrO_x/Al_2O_3的制备及催化燃烧甲苯的性能研究

考察了一种低成本的含Cu复合金属氧化物催化剂CuCrO_x/Al_2O_3的制备方法,并用于催化燃烧甲苯。结果表明,CuCrO_x/Al_2O_3的催化活性优于CuVO_x/Al_2O_3、CuMoO_x/Al_2O_3、CuCeO_x/Al_2O_3、CuZrO_x/Al_2O_3,其制备的最佳条件为Cu∶Cr(原子比)=1∶1、负载量8%(以活性物质质量/载体质量计)、焙烧温度500℃。该催化剂具有良好的稳定性、抗硫性和可还原性,在反应温度为300℃下连续催化燃烧77h,甲苯转化率均能保持在90%以上,在SO_2质量浓度为300mg/m~3条件下反应5h,催化活性几乎不受到影响。     

乳化液废水的均相催化湿式氧化

在2L的高温高压反应釜中,以非贵的过渡金属盐作均相催化剂,研究了高浓度难降解的乳化液废水的催化湿式氧化.试验发现,单一金属盐催化活性为Cu2 ＞Mn2 ＞Co2 ,其中Cu2 在200℃时催化效果良好,可使TOC去除率提高13.3%;Cu2 受投量影响较明显,以200mg/L为宜;混合盐催化活性为Cu2 Mn2 ≈Mn2 Co2 (＞Cu2 )＞Cu2 Co2 .     

γ-Al2O3负载金属氧化物热催化分解沙林毒剂模拟剂

为了考察负载型金属氧化物催化剂对毒剂的热催化分解性能,以γ-Al_2O_3为载体,金属氧化物(Mn、Ni、Fe、Co、Cu和Ce)为活性组分,采用等体积浸渍法制备了负载型金属氧化物催化剂,对沙林毒剂模拟剂——甲基膦酸二甲酯(DMMP)进行了热催化分解评价实验,分别研究了不同反应温度、空速条件下热催化分解性能的变化规律。结果表明,在几种负载型金属氧化物催化剂中,CuO/γ-Al_2O_3表现出了最佳的防护性能。通过调控CuO负载量(1%～20%),发现5%CuO/γ-Al_2O_3具有较高的分散度和比表面积,热催化分解性能最好。磷物种的沉积造成催化剂比表面积的降低和晶体结构的破坏,是催化剂活性下降的主要原因。     

MnxCe1-xO2／γ-Al2O3催化剂的制备及其催化甲苯的燃烧性能

以γ-Al2O3为载体,以MnxCe1-xO2为催化活性组分,采用浸渍法制备了一系列负载型MnxCe1-xO2／γ-Al2O3催化剂（x=0、0．2、0．4、0．6、0．8、0．9、1）,在固定床反应器中评价了催化剂对甲苯的催化燃烧性能。结果表明,MnxCe1-xO2／γ-Al2O3催化剂的催化活性与催化剂的焙烧温度、活性组分MnxCe1-xO2的负载量以及Mn、Ce摩尔比有显著关系,其中焙烧温度550℃、负载量为20％、Mn、Ce摩尔比为4：1时,即MnxCe1-xO2／γ-Al2O3催化剂对甲苯的催化性能最佳,反应温度为180℃时,甲苯的转化率达到95％。并在连续100h的稳定性操作后,催化剂的活性基本无变化。采用XRD、BET以及SEM等分析测试手段对催化剂的结构以及表面进行了表征。     

Fe/Ga2O3-Al2O3催化甲烷还原NO的性能

以甲烷为还原剂的选择性催化脱硝技术(SCR-CH_4)是一种很有潜力的新的脱硝方法,但催化剂的催化活性比较低。为了提高催化剂的活性以及抗水能力,可使用Fe对Al_2O_3负载的Ga_2O_3催化剂进行改性。采用共沉淀法,制备了xFe/Ga_2O_3-Al_2O_3催化剂,在固定床反应器中测试其选择性催化CH_4还原NO的性能。使用XRD、N_2吸附脱附、XPS、H_2-TPR、Py-IR等方法进行表征。结果表明:经过Fe改性后的催化剂提高了中高温的催化活性,提高了催化剂的N_2选择性,并改善了催化剂的抗水特性;5Fe/Ga_2O_3-Al_2O_3催化剂在500℃、富氧条件下,达到76%的NO转化率和100%的N_2选择性;在5%水蒸气条件下,5Fe/Ga_2O_3-Al_2O_3在500℃仍保持60%以上的NO转化率。N_2吸附脱附结果显示,引入Fe后,催化剂保持了原有比表面积,并且大大增加了催化剂孔径,可提高催化剂抗水能力。XPS与UV-vis显示,5Fe/Ga_2O_3-Al_2O_3具有高含量的游离态Fe~(3+),可提高催化剂的中高温活性。H2-TPR结果显示,Fe的引入提高了催化剂氧化还原能力,增强了原有Ga_2O_3-Al_2O_3中高温的还原活性。Py-FT-IR结果显示,催化剂表面同时存在Lewis酸和Br?nsted酸,铁的引入增加了催化剂表面的Lewis酸量。因此,Fe修饰Ga_2O_3-Al_2O_3是提高Ga_2O_3-Al_2O_3催化剂的SCR-CH_4脱硝性能的有效方法。     

金属改性Pd/Al_2O_3对煤矿乏风催化氧化性能的影响

以堇青石蜂窝陶瓷为基体的Pd/Al_2O_3催化剂,通过负载不同金属(M:Ce、Ni、Ba、Mg、Fe、La和Mn)氧化物进行改性,研究煤矿乏风中甲烷的催化氧化反应机理。结果表明,不同金属氧化物负载下M-Pd/Al_2O_3晶相存在明显差异,Ni和Mg的负载阻止了Al_2O_3高温下向稳定的α-Al_2O_3相态转变,Ni和Mg添加与Al_2O_3形成NiAl_2O_4和MgAl_2O_4能有效地提高催化剂的低温催化活性和高温热稳定性;PdO_2比PdO催化活性更高,Ni和Mg的负载能维持PdO_2相态存在,减弱PdO_2烧结发生和促进Pd的均匀分布;Ni、Mg氧化物改性Pd/Al_2O_3催化剂催化氧化煤矿乏风,具有良好的应用前景。     

储氧材料负载的钴基整体式催化剂的活性研究

以Ce-Zr-Mn三组分储氧材料(OSM)和Y2 O3、ZrO2稳定的γ-Al2 O3 (YSZ-Al2 O3)为载体,制得Co基催化剂,再以不同比例的Co/OSM和Co/YSZ- Al2 O3制得堇青石为基体的Co基整体式催化剂.上述催化剂活性用甲烷催化燃烧性能进行评估.结果表明,甲烷燃烧催化活性顺序为Co/OSM≈...     

Mn203/γ-Al2O3在超临界水氧化中催化活性的研究

采用浸渍法制备了Mn2O3/γ-Al2O3催化剂,在超临界水中催化氯化降解1,5-萘二磺酸,探索了催化剂Mn2O3活性组分负载量、催化剂空速和反应溶液pH对Mn2O3/γ-Al2O3催化剂活性的影响.结果表明:Mn2O3/γ-Al2O3的催化活性在一定范围内随Mn2O3活性组分负载量的增加而提高;在一定范围内,Mn2O3/γ-Al2O3空速越小,模拟废水的COD去除率越高;Mn2O3/γ-Al2O3催化活性在反应溶液呈酸性情况下比碱性时高.     

催化湿式过氧化法处理蒽醌-2-磺酸钠废水

以过渡金属Cu为主活性组分,通过加入第2活性组分Mn和稀土元素Ce,研制出适用于催化湿式过氧化法(CWPO)处理含高浓度蒽醌-2-磺酸钠有机废水的复合催化剂。考察了活性组分配比对催化剂的催化活性和稳定性的影响,并利用SEM和XRD表征手段,研究了掺杂Ce对催化剂表面微观结构的影响。结果表明,当Cu、Mn和Ce的质量比为-时,催化剂的催化性能最佳,在100 min内,废水COD的去除率能达到95.3%;掺杂Ce能有效提高活性组分在催化剂表面的分散程度从而改善催化剂的催化活性,并能有效抑制Cu的溶出。通过LC-MS分析该催化剂催化氧化蒽醌-2-磺酸钠降解过程中的代谢产物,推断出了催化氧化降解蒽醌-2-磺酸钠的途径。     

常温常压催化湿式氧化降解偶氮染料废水的研究

以过渡金属Fe、Mn、Cu和Zn的硝酸盐为活性组分的前驱物,以γ-Al2O3为载体,制备了负载型催化剂Fe2O3/γ-Al2O3、MnO/γ-Al2O3、CuO/γ-Al2O3和ZnO/γ-Al2O3,并分别以H2O2和NaClO为氧化剂,对比了在常温常压条件下催化湿式氧化工艺处理甲基橙模拟废水的效果.结果表明,Fe2...     

Mn2O3/γ-Al2O3在超临界水氧化中催化活性的研究

采用浸渍法制备了Mn2O3/γ-Al2O3催化剂,在超临界水中催化氧化降解1,5-萘二磺酸,探索了催化剂Mn2O3活性组分负载量、催化剂空速和反应溶液pH对Mn2O3/γ-Al2O3催化剂活性的影响。结果表明：Mn2O3/γ-Al2O3的催化活性在一定范围内随Mn2O3活性组分负载量的增加而提高;在一定范围内,Mn2O3/γ-Al2O3空速越小,模拟废水的COD去除率越高;Mn2O3/γ-Al2O3催化活性在反应溶液呈酸性情况下比碱性时高。     

纳米二氧化铈上活性氧物种的氧空穴团簇捕集位点

二氧化铈(CeO_2)是一种性能优异的催化材料,已广泛应用于大气污染物的控制,这与其优异的储放氧性能即氧空穴的形成、消除相关;研究氧空穴在上氧物种的形成及活性对设计高效的铈基催化剂具有重要意义。X射线光电子能谱(XPS)、正电子湮没寿命谱(PAS)、氢气-程序升温还原(H_2-TPR)研究结果表明,不同形貌的CeO_2纳米材料上氧空穴团簇大小、相对强度、单位面积上Ce~(3+)浓度的乘积与高活性氧物种的量之间呈线性相关,这一定量关系揭示氧空穴团簇是CeO_2纳米材料上活性氧物种的捕集位点,对认识CeO_2催化作用机制具有理论指导意义。     

双组分甲苯、氯苯的微波辅助催化氧化及机理

通过微波辅助氧化典型挥发性有机化合物甲苯与氯苯的实验,探讨了TiO2-5A分子筛复合载体负载铜、锰、铈催化剂活性组分的存在形式及其与催化氧化活性的关联,研究采用SEM、EDS、BET、XRD、XPS以及FTIR等方法对催化剂进行了表征。研究表明,双组分中甲苯的完全转化温度(T95)比单组分的要高出31℃,而单组分氯苯在双组分氯苯的T90温度下可被完全转化,催化剂上目标物的竞争吸附降低了其催化氧化效果。XRD和XPS分析表明,催化剂中的活性物质以多价态氧化物CuO/Cu2O、MnO2/MnO以及Cu1.5Mn1.5O4和CuMn2O4尖晶石形式均匀分散于载体表面,Cu2+/Cu+、Mn4+/Mn2+的相互转化促进了电子转移增强了甲苯氯苯被氧化的性能,以及有更高催化活性的CuMn2O4尖晶石的形成有利于催化剂活性的提高。CeO2/Ce2O3相互转化加强了催化剂表面储氧、输氧的能力并加快了氧化反应速率。FTIR与粉红色尾气吸收液检测结果推测:甲苯首先氧化成苯甲醛、苯甲酸类物质,而氯苯氧化成苯酚,210℃下可最终氧化成二氧化碳和水。     

MnO_x催化剂用于甲苯催化氧化反应的研究

为了考察MnO_x催化剂在典型挥发性有机物催化氧化反应中的催化性能与制备条件的关系,分别采用氧化还原沉淀法和传统溶胶凝胶法制备了MnO_x-R和MnO_x-S,用于甲苯催化氧化实验,并对催化剂结构和性能进行表征。结果发现,MnO_x-S为Mn_2O_3和Mn_5O_8的混合物,而MnO_x-R为MnO_2。MnO_x-R催化剂在甲苯催化氧化反应中表现出更高的催化活性,其甲苯转化率为50%、90%时的温度分别为210、230℃,均低于MnO_x-S的235、250℃。从表征数据来看,MnO_x-R比表面积、孔容、孔径更大,表面吸附氧含量更高,可还原性更好。     

Fe负载量对xFe/ZSM-5催化剂氨选择性催化还原NO的影响

采用旋转蒸发法,将过渡金属Fe负载到ZSM-5分子筛上,控制Fe负载量的变化,制备一系列xFe/ZSM-5(x为Fe负载量,x=0.1%(质量分数,下同)、0.7%、1.4%、2.1%,省略%)分子筛催化剂。对所制备xFe/ZSM-5的氨选择性催化还原(NH_3-SCR)NO活性进行评价,并通过不同表征技术对催化剂的结构和理化性质进行了测定。结果表明,Fe负载量对xFe/ZSM-5的NH_3-SCR活性影响较大。其中1.4Fe/ZSM-5取得最宽的活性温度窗口,在250～530℃的NH_3-SCR活性达到80%以上(以NO转化率计)。孤立Fe~(3+)物种为xFe/ZSM-5催化剂低温段的主要活性物种,而低聚态Fe_2O_3物种会促进高温段NH_3的非选择性氧化,造成高温段NH_3-SCR活性下降;负载Fe物种后催化剂的强酸位数量减少,中酸位数量增加,中酸位有利于提高催化剂NH_3-SCR性能。     

Fe添加对Mn/γ-Al2O3催化剂低温选择性催化还原NO的性能影响

为考察Fe添加量对锰基催化剂低温选择性催化还原(SCR)烟气中NO的性能,采用湿式浸渍法制备以γ-Al_2O_3为载体,以MnOx、FeOx为活性组分的系列催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)分析等手段对其进行表征。结果表明:Fe的引入对提高催化剂的SCR活性具有明显的促进作用。Fe添加量为0.04 mmol/g时制备的Mn(0.8)-Fe(0.04)/γ-Al_2O_3催化剂脱硝效率在150℃条件下即可以达到93.1%。Fe添加量为0.04mmol/g时催化剂中形成的球状结晶β-MnO_2分散最为均匀,最有利于催化反应的进行。比表面积不是影响催化剂SCR活性的决定性因素。Mn(0.8)-Fe(0.04)/γ-Al_2O_3催化剂孔径分布以2～50nm的中孔为主,活性组分也主要负载到较大的中孔中,有利于催化反应的进行。Fe的加入可以提高催化剂的抗硫性能。     

不同晶型MnOx催化还原NO活性研究

为研究低温烟气脱硝的高效选择性催化还原(SCR)催化剂的催化活性,采用湿式浸渍法制备了以γ-Al_2O_3为载体、以MnO_x为活性组分的系列MnO_x/γ-Al_2O_3催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、BET多分子层吸附模型等测试方法对催化剂进行表征,分析Mn负载量对MnO_x晶型、形貌及催化剂比表面积的影响,并进行催化还原NO实验,通过脱硝效率反映不同MnO_x晶型时催化剂的脱硝特性。结果表明,Mn负载量对MnO_x的晶型和形貌产生明显影响。Mn负载量低于0.4mmol/g时,无法形成明显晶核;Mn负载量为0.8mmol/g时,形成球状_β-MnO_2;Mn负载量为1.2mmol/g时,形成棒状α-MnO_2。球状_β-MnO_2提高了MnO_x/γ-Al_2O_3比表面积,含球状_β-MnO_2的MnO_x/γ-Al_2O_3催化剂具有最优的催化还原NO活性,175℃条件下达到84%左右的脱硝效率。H_2O(气态,下同)和SO~3 _2的存在对催化剂脱硝性能产生影响,分别持续通入600mg/mSO_2、6.000%(体积分数)H_2O 480min,脱硝效率分别下降约14百分点和10百分点。     

负载型Mn-Ce/TiO2催化剂的制备及其低温脱硝活性简

以成型TiO₂作为载体,通过浸渍法制备了Mn-Ce/TiO₂低温SCR催化剂,并系统研究了制备方法、煅烧条件、活性组分担载量、Mn含量等参数对催化剂催化还原NO性能的影响。结果表明,煅烧温度的升高会促使活性组分结晶度的提高,从而引起催化活性的降低,在500℃和600℃下所得Mn-Ce/TiO₂催化剂活性组分为无定型态,表现出较高的脱硝活性。活性组分担载量的增加有利于催化活性的提高。Mn含量对Mn-Ce/TiO₂催化剂的活性有较大影响,当Mn/（Mn+Ce）摩尔比为40%和85%时,催化剂活性最高。     

易回收Co_3O_4/氧化石墨烯/氧化纤维素的制备及其对染料降解的研究

针对Co_3O_4/氧化石墨烯(GO)纳米复合催化剂粒径小、不易回收的问题,通过溶液共混法将Co_3O_4/GO与氧化纤维素(TOCNs)复合,制备出粒径约为5mm的新型复合催化剂Co_3O_4/GO/TOCNs。采用X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等对其进行表征,并催化单过硫酸氢钾(PMS)降解酸性橙Ⅱ。实验结果表明:Co_3O_4/GO/TOCNs的催化性能与Co_3O_4/GO一致且可自沉淀回收,稳定性良好,循环使用过程中Co溶出质量浓度均保持在0.1mg/L以下;当酸性橙Ⅱ初始摩尔浓度为0.2mmol/L,PMS投加量为2.00mmol/L,Co_3O_4/GO/TOCNs投加量为0.50g/L,温度为25℃,pH=7时,酸性橙Ⅱ可在6min内完全降解。