催化学报

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利用多孔树脂制备碳掺杂纳米TiO2及其优异的光催化性能

和东亮;孟祥举;陶艳春;张琳;肖丰收

2009, 30 (2): 83-85.

摘要 ( 2035 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(261KB) ( 1088 )

采用多孔树脂和钛酸四丁酯为起始物制备出碳掺杂的纳米TiO2 (RN700A550). 该材料的SEM和比表面积测定表明, RN700A550具有与P25类似的高分散性,这归于多孔树脂的存在强烈限制了纳米粒子的团聚. 另外,多孔树脂的使用还造成了样品的碳掺杂(大约1.0%). 罗丹明B的光降解实验表明, RN700A550不仅在可见光而且在紫外光激发条件下都显示了比P25更高的光催化活性.

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2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌/NaNO2催化9,10-二氢蒽氧化脱氢

张伟;马红;周利鹏;苗虹;徐杰

2009, 30 (2): 86-88.

摘要 ( 1986 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(182KB) ( 1045 )

设计了一种由2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌(DDQ)和NaNO2组成的复合催化剂,该催化剂在9,10-二氢蒽氧化脱氢生成蒽的反应中表现出很高的催化活性和选择性. 在120 ℃和1.3 MPa O2下反应8 h, 9,10-二氢蒽转化率达到99%以上,蒽的选择性为99%. 采用红外光谱和核磁共振方法对催化氧化脱氢的反应历程进行了研究. 结果表明, 9,10-二氢蒽氧气氧化脱氢生成蒽的反应是通过DDQ/DDQH2和NO2/NO两个氧化还原对的电子传递来推动的,以DDQ/NaNO2为催化剂可以有效催化9,10-二氢蒽氧化脱氢生成蒽.

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硅溶胶负载非晶态NiB纳米团簇的制备与催化加氢性能

闫洪;李伟;张明慧;陶克毅

2009, 30 (2): 89-91.

摘要 ( 1961 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(269KB) ( 907 )

以硅溶胶为载体,通过化学还原法制备了具有超小尺寸的非晶态NiB催化剂. 采用高倍透射电镜、选区电子衍射和能量色散谱对样品的形貌和结构进行了表征. 结果表明,以硅溶胶为载体负载的非晶态NiB催化剂,其活性组分的粒径在1～2 nm, 并且活性组分Ni均匀地分布于硅溶胶载体上. 与传统的Raney Ni催化剂相比, NiB/硅溶胶表现出更为优异的催化加氢性能并极大地提高了氢化效率. 催化剂的优良活性可归因于载体硅溶胶的大表面积及其硅烷醇对活性组分的锚定功能,这使活性组分Ni以超小尺寸均匀地分散于载体上,从而使纳米粒子的表面效应得到充分发挥.

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还原温度对Co-La-Zr/AC催化剂合成气制高碳混合醇性能的影响

焦桂萍;丁云杰;朱何俊;李显明;董文达;李经伟;吕元

2009, 30 (2): 92-94.

摘要 ( 2122 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用共浸渍法制备了Co-La-Zr/AC催化剂并考察了不同温度还原的催化剂的CO加氢催化性能. 结果表明,在3.0 MPa, 495 K, H2/CO(V/V)=2和GHSV=500 h-1条件下,经703 K还原的催化剂, CO的转化率和醇的选择性分别为59.1%和42.0%, 其中C6～C18的高碳醇在总醇中占到50.4%. XRD结果显示,反应后催化剂的主要物相为金属态的钴和碳化钴(Co2C). 还原温度可影响催化剂中钴的晶粒分散度和碳化钴的生成. 碳化钴的形成可能在合成气生成醇类的反应中起重要作用.

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中温固体氧化物燃料电池Sc掺杂锰酸锶镧阴极材料

岳响玲;柳林;张敏;杨敏;董永来;程谟杰

2009, 30 (2): 95-103.

摘要 ( 2429 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用改进的柠檬酸法合成了Sc掺杂的锰酸锶镧(LSM)材料(LSMS), 即La0.8Sr0.2Mn1-xScxO3±δ(简写为LSMSx, x=0, 0.02, 0.05和0.1)复合氧化物. 采用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H2-TPR)及电化学方法分别对合成材料的结构、还原行为及以LSMSx-YSZ(即LSMSx与8%Y2O3掺杂的ZrO2复合物)为阴极的中温固体氧化物燃料电池的性能进行了表征. XRD结果表明,在焙烧温度900 ℃、Sc掺杂量较低(x<0.1)时LSMS材料能形成纯钙钛矿结构,随着掺杂量和焙烧温度提高, LSMS发生了不同程度的Sc2O3偏析现象. H2-TPR结果表明,焙烧温度对材料还原峰的形状和温度影响较大. 由于Sc的掺杂以及Sc2O3的析出在样品结构中引入了结构缺陷,提高了LSMS中Mn4+和氧空位的浓度,加快了体相氧的迁移,改善了材料的还原性. 但是随着Sc含量和焙烧温度提高, Sc掺杂对样品的还原活性改善不明显,这是由于Sc2O3偏析量增加引起的. 电化学方法表征结果表明, LSMSx-YSZ复合阴极电池性能受Sc掺杂量、操作温度及阴极焙烧温度的影响. 在本研究的掺杂范围内, Sc的掺杂显著提高了LSM基阴极低温操作的性能. 这主要是由于Sc掺杂LSMS-YSZ复合阴极中氧空位的数目增加,导致阴极对氧还原反应的电化学活性提高,改善了LSM基阴极由于氧空位不足引起低温下极化损失严重的问题.

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整体式MnOx-CeO2/ZrO2-TiO2催化剂用于NH3低温选择性催化还原NO

李伟;林涛;张秋林;龚茂初;陈耀强

2009, 30 (2): 104-110.

摘要 ( 2386 ) [Full Text(HTML)] ()

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以MnOx为活性组分, CeO2为助剂, ZrO2-TiO2为载体制备了MnOx-CeO2/ZrO2-TiO2整体式催化剂,考察了焙烧温度对该催化剂上NH3低温选择性催化还原反应(NH3-SCR)的影响. 通过X射线衍射、比表面积测定、储氧量测定和X射线光电子能谱等手段对催化剂进行了表征. 结果表明,催化剂的织构性能和储氧量对低温NH3-SCR反应有较大的影响,活性组分锰以+3价和+4价共存时具有最好的低温活性. 该催化剂经600 ℃焙烧后,在空速为36000h-1时,反应有最低的起燃温度160 ℃和很宽的反应温度窗口176～393 ℃(转化率为60%～95%). 该催化剂在固定源,尤其在移动源柴油车上催化净化氮氧化物具有良好的应用前景.

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氮气热处理对硫代硫酸铵预硫化的Mo/Al2O3催化剂的影响

葛晖;李学宽;樊卫斌;秦张峰;吕占军;王建国

2009, 30 (2): 111-118.

摘要 ( 2290 ) [Full Text(HTML)] ()

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考察了氮气预处理温度对硫代硫酸铵预硫化的Mo/Al2O3催化剂噻吩加氢脱硫(HDS)活性的影响. 采用X射线衍射、高分辨电镜、光电子能谱、热重质谱和硫分析等方法对催化剂进行了表征. 结果表明,预硫化催化剂经80 ℃低温处理并于200 ℃氢气原位活化后噻吩转化率达到最高. 对于氮气低温预处理或常温干燥的预硫化催化剂,载体氧化铝被硫酸根修饰,减少了Mo与载体的相互作用,使得催化剂活化后硫化程度高, MoS2活性相呈多层的Ⅱ型结构,因而HDS活性高. 高于200 ℃的氮气热处理造成硫代硫酸铵的分解,并有少量的多层MoS2活性相生成,但高温热处理造成硫的流失使得活性金属活化后硫化程度偏低,而且MoS2活性相呈现单层的Ⅰ型结构,因而HDS活性较低.

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用固体核磁共振研究HZSM-35分子筛的酸性

刘勇;张维萍;谢素娟;徐龙伢;韩秀文;包信和

2009, 30 (2): 119-123.

摘要 ( 2073 ) [Full Text(HTML)] ()

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分别采用氘代吡啶和三甲基膦为探针分子,利用高分辨固体核磁共振技术研究了HZSM-35分子筛与探针分子之间的相互作用以及分子筛的酸性. 结果表明,探针分子氘代吡啶能够进入分子筛的十元环孔道和八元环孔道,但需在300 ℃下长时间吸附才能扩散到八元环开口的孔穴中. 吸附氘代吡啶后的1HMAS NMR谱和吸附三甲基膦后的31PMAS NMR谱表明,这两种孔道中均具有两种酸强度不同的B酸位,并且B酸的数量多于L酸的数量.

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Cu-Ce-Zr-O复合氧化物催化剂的制备与三效催化性能

郭锡坤;贾海建;范倩玉;李文衍;刘伟明

2009, 30 (2): 124-130.

摘要 ( 2354 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用柠檬酸溶胶凝胶法制备了Cu-Ce-Zr-O复合氧化物催化剂. 当Ce∶Zr∶Cu摩尔比为2∶8∶5时,制得的Ce0.2Zr0.8Cu0.5-O2-λ催化剂具有较佳的三效催化性能和较宽的工作窗口. 当空燃比为1.33(富氧)时, CO, C3H6和NO的起燃温度分别为183, 257和236 ℃, 并且当温度高于340 ℃时都能完全转化; 催化剂经高温老化后CO, C3H6和NO的起燃温度仍较低,分别为225, 350和350 ℃. X射线衍射、X射线光电子能谱和程序升温还原的结果表明,部分Cu进入 Ce-Zr固溶体形成Cu-Ce-Zr固溶体; Cu与Ce产生协同效应使Ce0.2Zr0.8Cu0.5O2-λ催化剂的低温活性明显提高,并且在贫燃情况下具有更高的三效催化性能.

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固体氧化物燃料电池用(La,Sr)(Co,Fe)O3-δ阴极的制备及其电化学催化性能

陈静;梁凤丽;刘丽娜;蒲健;池波;李箭

2009, 30 (2): 131-136.

摘要 ( 2321 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用溶液注入法和丝网印刷法制备了(La,Sr)(Co,Fe)O3-δ(LSCF)/YSZ与LSCF/GDC复合电极,并通过扫描电镜和电化学阻抗谱研究了不同结构电极的微观形貌和电化学催化性能. 结果表明, LSCF阴极与YSZ电解质在低于800 ℃下制备时,没有新相产生; 在中温固体氧化物燃料电池的工作条件(700～750 ℃)下,溶液注入法制备的LSCF阴极与YSZ电解质有较好的化学相容性和较高的电化学催化活性,而丝网印刷法制备的LSCF阴极则表现出稳定的电化学催化性能.

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水热法合成可见光响应的B掺杂TiO2及其光催化活性

于爱敏;武光军;严晶晶;郑春明;章福祥;杨雅莉;关乃佳

2009, 30 (2): 137-141.

摘要 ( 2448 ) [Full Text(HTML)] ()

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以硼酸和钛酸丁酯为原料,采用水热法一步合成了B掺杂的纳米TiO2. 采用X射线衍射、紫外-可见光谱、透射电镜以及X射线光电子能谱对所得样品进行了表征. 结果表明,该方法制备的B-TiO2具有明显的可见光吸收,并且少量B的掺杂不会对TiO2的晶型和粒径造成很大影响. 掺杂的B以B-O-Ti的形式存在,有利于可见光活性的提高. 苯酚的光催化降解反应实验表明,水热法合成的B-TiO2在可见光下具有较好的光催化活性,反应5 h后苯酚降解率可达100%.

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磺化碳材料固载Fe2+催化甲基橙降解反应

曲振平;唐小兰;李新勇;陈锴;马丁

2009, 30 (2): 142-146.

摘要 ( 2376 ) [Full Text(HTML)] ()

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以葡萄糖为原料制备的磺化碳材料作为Fenton反应过程中固体酸及载体,研究了磺化碳材料结构对Fe2+的负载能力及其对甲基橙降解反应的催化性能. 结果表明,直接加热法制备的磺化碳材料呈致密块状结构,对Fe2+几乎没有负载能力; 而水热法制备的磺化碳材料呈相互胶联的纳米粒子,室温下对甲基橙表现出较好的降解性能(甲基橙降解率可达79%以上). 反应过程中溶液的pH=2.4～3.2, 在碳材料中引入-SO3H基实现了固体酸代替液体酸的目的.

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B掺杂对K2La2Ti3O10光催化分解水制氢活性的影响

杨亚辉;陈启元;李洁

2009, 30 (2): 147-153.

摘要 ( 2323 ) [Full Text(HTML)] ()

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通过溶胶-凝胶法制备了层状钙钛矿复合氧化物K2La2Ti3O10及B掺杂的K2La2Ti3O10, 并采用X射线衍射和紫外-可见漫反射光谱等对制得样品进行了表征. 以I-为电子给体,分别在紫外和可见光辐射下研究了所制得样品光催化分解水的产氢活性; 采用第一性原理,计算了B掺杂对K2La2Ti3O10半导体能带结构和态密度的影响,从电子结构的变化揭示了掺杂引起光催化活性差异的原因. 结果表明, B的掺入能够提高K2La2Ti3O10的光解水产氢活性且存在合适的B掺杂浓度. 当B与Ti的摩尔比为0.01∶1时,紫外光催化分解水产氢速率为151.7 μmol/(L•h), 比未掺杂B的K2La2Ti3O10产氢速率提高166%; 当B与Ti的摩尔比为0.02∶1时,可见光催化分解水产氢速率为85.2 μmol/(L•h), 为未掺杂B的K2La2Ti3O10产氢速率的5.2倍.

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铈掺杂Ti/TiO2电极的制备及催化降解油田废水性能

张翼;于婷;张玉洁;吴盛文

2009, 30 (2): 154-158.

摘要 ( 2227 ) [Full Text(HTML)] ()

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用溶胶-凝胶法制备了稀土(Ce)掺杂TiO2电极,优化了制备改性TiO2电极的稀土掺杂量、热处理温度及热处理时间. 借助于油田废水化学需氧量(COD)去除情况分析了电极的电催化氧化能力,并分析了电极结构与电催化特性之间的关系. 采用SEM, EDX和XRD分析了制备电极的表面形貌、元素组成和晶体结构. 结果表明,掺杂Ce后电极的表面凹凸感变小,表面更为平滑、致密,几乎没有裂缝,这种均匀一致的高密度小碎片结构可能具有较大的表面粗糙度和比表面积,有利于催化反应. TiO2电极的晶体结构主要为锐钛矿型. 稀土的掺入使得晶相所对应的衍射峰强度变弱且峰形宽化,说明适量Ce的掺杂使涂层表面TiO2晶粒细化了. 在掺杂比为Ti∶Ce=100∶1.5, 热处理温度为450 ℃, 热处理时间为90 min时制备的掺杂Ce元素的电极性能最好,此电极对目标有机物COD去除率达到80%, 而不掺杂稀土元素的Ti/TiO2电极为阳极时COD去除率在同样时间内仅为62%, 说明稀土的掺杂提高了电极催化性能.

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碱处理法改善Pt/ZSM-5异构化性能

宋月芹;刘锋;康承琳;冯延龙;周晓龙;董任遥;徐龙伢

2009, 30 (2): 159-164.

摘要 ( 2054 ) [Full Text(HTML)] ()

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制备了一系列不同条件下碱处理的ZSM-5样品,以调控其酸性和孔道结构. 考察了酸性和孔道结构对Pt/ZSM-5的异构化性能的影响. 样品的晶相、酸性及结构分别通过X射线衍射、NH3程序升温脱附及N2吸附-脱附表征. 结果表明,缓和的碱处理导致ZSM-5上强酸中心减少,催化剂异构化活性下降; 而苛刻条件下的碱处理使得ZSM-5上强酸中心增加、大量中孔产生及催化剂异构化活性明显提高. 催化剂的异构化活性取决于分子筛上强酸中心的量,与孔道结构无关; 而异构体的分布不仅与孔道结构有关,而且与正己烷转化率密切相关,与分子筛的酸性无关.

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钼和钨在氧化铝表面的分散特性

李会峰;李明丰;褚阳;夏国富;聂红

2009, 30 (2): 165-170.

摘要 ( 2022 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(349KB) ( 1257 )

以低温(873 K)和高温(1173K)焙烧的氧化铝为载体制备了一系列负载钼和/或钨催化剂,结合X射线衍射、红外光谱、氨溶实验、氢气程序升温还原表征以及4,6-二甲基二苯并噻吩加氢脱硫性能评价,研究了钼和钨在氧化铝表面分散的特性. 结果发现,钼倾向与碱性羟基和中性羟基作用,而钨优先与中性羟基作用. 钼的引入促进了钨的还原. 氨溶后残余的钼钨物种虽然与载体的作用较强,但经焙烧后它们在载体表面重新再分散,达到新的热力学或能量平衡.

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用XPS研究不同方法制备的CuZnAl一步法二甲醚合成催化剂

李志红;黄伟;左志军;宋雅君;谢克昌

2009, 30 (2): 171-177.

摘要 ( 2025 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(434KB) ( 814 )

(中文摘要)采用X射线光电子能谱对不同方法制备的CuZnAl二甲醚合成催化剂进行了比较研究. 结果表明,传统方法制备的催化剂表面存在Cu2+, 还原后以Cu+和Cu0共同构成催化反应的活性中心,而完全液相法制备的浆状催化剂表面Cu物种以Cu+形式存在,还原后其表面活性中心主要是Cu0. 在液相还原过程中,完全液相法制备的催化剂表面Cu和Zn组分的分散性同时得到改善,使其在浆态床中的稳定性优于传统方法制备的催化剂.(中文摘要终) (中文关键词)X射线光电子能谱; 机械混合法; 溶胶-凝胶法; 完全液相法; 铜; 锌; 铝; 复合氧化物; 二甲醚(中文关键词终)

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