Mg掺杂钙钛矿复合催化剂的CO2甲烷化催化性能研究

为促进CO₂转化与利用技术深入发展,助力“双碳”政策顺利实施,通过开展基础研究的方式,在调制具有钙钛矿复合结构的催化剂基础上,开展了一系列CO₂加氢合成甲烷(CH₄)的实验研究。对比考察了催化剂各构成要素对催化性能的影响。通过单因素变量实验,详细探究了温度与催化性能之间的关系,借助XRD、BET、SEM、CO₂-TPD、XPS等分析手段对催化剂微观结构进行详细分析和表征,解析了催化剂理化性质对催化活性的影响,明确了在钙钛矿型催化剂中掺杂Mg对调控CH₄选择性的积极作用。结果显示,催化剂La_0.9Mg_0.1Co_0.5Ni_0.5O₃在常压下具有优异的催化性能,在350～500℃内,可以获得接近100%的CH₄选择性。表征方法证明Mg的掺杂可以提供更多的CO₂吸附位点,对提升催化性能具有重要的辅助作用。     

几种金属氧化物催化臭氧氧化降解p-CBA

选择Al₂O₃,TiO₂,MnO₂,Fe₃O₄ 4种金属氧化物对溶液中的对氯苯甲酸（p-CBA）进行催化臭氧氧化降解。催化剂的表征结果显示：TiO₂具有最大的比表面积,为93.84 m²/g,Al₂O₃的比表面积最低,仅为10.28 m²/g;MnO₂和Fe₃O₄表面含有大量强酸性位,故其等电点较低,分别为1.45和1.82。4种催化剂对p-CBA的吸附能力与其比表面积相关,而催化臭氧氧化活性高低却与其等电点的高低顺序一致。Al₂O₃具有最高的等电点（6.92）,也表现出相对较强的催化臭氧氧化活性。在臭氧通量6 mg/min、p-CBA初始质量浓度40 mg/L、Al₂O₃投加量0.5 g/L、反应时间40 min的条件下,p-CBA去除率达到58.6%,远高于单独臭氧化和吸附过程的去除率。     

TiO2柱撑膨润土光催化气相甲苯的活性研究：湿度对活性的影响与催化剂结构的关系

采用溶胶法合成TiO₂柱撑膨润土复合光催化剂. N₂吸附-脱附（BET）结果表明, 573、 673、 773 K热处理后的催化剂,比表面积分别为140.15、 110.13、 88.38 m²/g. 在气相光催化甲苯的连续系统中,研究湿度对催化剂活性的影响.结果表明,在研究范围内,水分子与甲苯在催化剂表面发生竞争吸附,导致光催化活性随着湿度的增加而降低. 光催化反应符合L-H模型. 573、 673、 773 K热处理后的催化剂,对水蒸气的吸附常数分别为2.8×10^-5、 4.1×10^-5、 1.8×10^-4 m³·mg^-1. 573 K热处理后的催化剂,在较低湿度条件下其催化活性不及673 K、 773 K热处理后的催化剂,在高湿度下其活性却最佳,即它抗湿度影响的能力最强.采用热解析法测得了催化剂对甲苯的吸附性,当相对湿度从25%增至75%时, 573、 673、 773 K热处理后的催化剂对甲苯的吸附量分别从184.8、 130.5、 77.6 μg/g降到3.25、 1.92、 1.65 μg/g.随着比表面积的增加,催化剂对污染物的吸附性能增加,因而相应的表观水蒸气吸附常数减少,抗湿度影响的能力增强. 实验结果表明在TiO₂柱撑膨润土光催化气态污染物的实际应用过程中,要考虑环境湿度和催化剂结构,选择环境湿度下催化性能最佳的催化剂.     

TiO2柱撑膨润土光催化气相甲苯的活性研究:湿度对活性的影响与催化剂结构的关系

采用溶胶法合成TiO2柱撑膨润土复合光催化剂.N2吸附.脱附(BET)结果表明,573、673、773 K热处理后的催化剂,比表面积分别为140.15、110.13、88.38 m2/g.在气相光催化甲苯的连续系统中,研究湿度对催化剂活性的影响.结果表明,在研究范围内,水分子与甲苯在催化剂表面发生竞争吸附,导致光催化活性随着湿度的增加而降低.光催化反应符合L-H模型.573、673、773 K热处理后的催化剂,对水蒸气的吸附常数分别为2.8×10-5、4.1×10-5、1.8×10-4m3·mg-1.573 K热处理后的催化剂,在较低湿度条件下其催化活性不及673 K、773 K热处理后的催化剂,在高湿度下其活性却最佳,即它抗湿度影响的能力最强.采用热解析法测得了催化剂对甲苯的吸附性,当相对湿度从25%增至75%时,573、673、773 K热处理后的催化剂对甲苯的吸附量分别从184.8、130.5、77.6 μg/g降到3.25、1.92、1.65μg/g.随着比表面积的增加,催化剂对污染物的吸附性能增加.因而相应的表观水蒸气吸附常数减少,抗湿度影响的能力增强.实验结果表明在Ti02柱撑膨润土光催化气态污染物的实际应用过程中,要考虑环境湿度和催化剂结构,选择环境湿度下催化性能最佳的催化剂.