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Ce-Beta分子筛的制备及其催化性能

唐波 , 戴卫理 , 孙晓明 , 武光军 , 李兰冬 , 关乃佳 , MichaelHunger

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(14)60277-1|

采用简单、易重现的两步后合成法成功制备了Ce-Beta分子筛。制备过程中, H-Beta分子筛首先经过脱铝处理得到Si-Beta分子筛,然后再以异丙醇铈为前驱体,通过干法浸渍的途径向Si-Beta分子筛引入Ce (IV)。利用XRD, FT-IR, UV-Vis和1H MAS NMR等对其结构进行了表征,结果表明, Ce(IV)物种以四配位的形式成功引入Beta分子筛的骨架, Ce原子进入分子筛骨架的机理通过DRIFT光谱得以证实。通过环氧化合物水合制备1,2-二醇反应对所制的Ce-Beta催化剂进行了催化性能评价。

关键词: Ce-Beta分子筛 , 后合成 , 脱铝 , 开环水合 , 环氧

Pd基催化剂上H_2快速选择催化还原NO_x

于青 , 孔凡晓 , 李兰冬 , 武光军 , 关乃佳

催化学报 doi:10.3724/SP.J.1088.2010.91211

首次研究了Pd基催化剂上氢快速选择催化还原NO_x反应(快速H_2-SCR反应).结果表明,Pd/Al_2O_3和Pd/SiO_2催化剂表现出极高的活性,在200℃以上时NO_x转化率可达100%;但Pd/MgO催化剂在整个考察温度范围均没有活性,这表明载体对催化剂快速H_2-SCR活性有决定性作用.与常规H_2-SCR反应相比,快速H_2-SCR反应明显提高了NO_x的消除效率.原位漫反射红外光谱结果表明,快速H_2-SCR反应活性的提高来源于加速生成的氨物种以及后续反应速率的加快.

关键词: 快速选择催化还原 , 钯 , 氢 , 一氧化氮 , 二氧化氮 , 氨

金属-ZSM-5/堇青石整体式催化剂上稀燃汽车尾气的净化

李兰冬 , 章福祥 , 关乃佳 , 冯洪庆 , 刘德新

催化学报

在原位合成的ZSM-5/堇青石整体式样品基础上制备了几种金属(Cu, In或Ag)改性的ZSM-5/堇青石催化剂,并将其应用于稀燃发动机尾气的净化. 结果表明, Cu-ZSM-5/堇青石催化性能最好,尾气中的三种主要污染物NOx, CO和HC可以同时得到净化. 用微量(0.02%)贵金属(Pd, Rh或Ir)对Cu-ZSM-5/堇青石进一步改性,所得催化剂对CO的净化能力大大增强,保持高NOx转化率的温度窗口也大大加宽,因而该催化剂在稀燃汽车尾气净化方面具有潜在的应用前景. 微量贵金属对Cu-ZSM-5/堇青石催化剂的改性作用也在文中进行了讨论.

关键词: 铜 , ZSM-5 , 堇青石 , 稀燃 , 汽车尾气 , 贵金属

五氧化二钽纳米柱的水热合成和光催化性能

李菊霞 , 戴卫理 , 闫俊青 , 武光军 , 李兰冬 , 关乃佳#

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(14)60215-1

以聚乙烯醇(PEG)为结构导向剂,利用水热法合成了形貌可控的Ta2O5纳米柱.采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、漫反射紫外-可见光谱和光致发光光谱对所制备样品进行了表征.考察了结晶时间和Ta2O5/Sr(OH)2摩尔比等合成参数对样品形貌的影响,并在此基础上对Ta2O5纳米粒可能的生长机理进行了推测.结果表明,在PEG和Sr(OH)2存在条件下可以合成形貌可控的Ta2O5纳米柱.研究了紫外光下Ta2O5纳米柱降解罗丹明B的光催化性能,发现Ta2O5的形貌对光催化性能有很大影响, Ta2O5纳米柱的光催化性能与其长度和直径比成线性关系.催化降解反应的表观速率常数最高可达0.156 min–1,且经多次循环使用后,样品仍然保持较高的催化性能.

关键词: 五氧化二钽 , 纳米结构 , 晶体生长 , 光催化性质 , 各向异性生长

Ni-Al2O3催化剂上丙烷选择性还原NO

张淑娟 , 李兰冬 , 章福祥 , 薛斌 , 关乃佳

催化学报

以机械混合法、浸渍法和共沉淀法分别制备了4%Ni-Al2O3催化剂,并用X射线衍射、程序升温还原、紫外-可见漫反射光谱和N2吸附等方法对催化剂的体相和表面结构进行了表征,系统考察了制备方法及焙烧温度对Ni-Al2O3催化剂催化丙烷选择性还原NO性能的影响. 结果表明, Ni-Al2O3中存在NiO和NiAl2O4两种镍相,前者是丙烷氧化活性中心,后者是NO选择性催化还原的活性中心. 共沉淀法制备的催化剂活性最好, 550 ℃焙烧的Ni-Al2O3催化剂在反应温度为450和500 ℃时NO转化率接近100%.

关键词: 镍 , 氧化铝 , 一氧化氮 , 选择性催化还原 , 丙烷

超细金属纳米粒子修饰的二氧化钛纳米棒：合成策略和光催化活性

代卫炯 , 闫俊青 , 戴珂 , 李兰冬 , 关乃佳

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(15)60954-8

作为一种新兴技术,半导体催化在太阳能转化、环境净化以及有机合成等多种领域中具有重要的用途,因而近年来引起了研究者的广泛关注.在众多半导体材料中, TiO2具有价廉,无毒,来源广泛和光化学稳定等优点,被认为是太阳能转化领域最有潜力的催化剂.然而,由于其相对较宽的禁带宽度和激发条件下较快的光生电子和空穴的复合率,导致TiO2在太阳能转化过程中具有较低的量子效率.为了克服以上缺陷,研究者尝试了多种方法来提高TiO2的量子效率,如TiO2的表面修饰以及元素掺杂等.其中,过渡金属尤其是贵金属(如Au，Pd和Pt等)的掺杂能有效提高其催化效率,主要原因在于大多数贵金属的费米能级低于TiO2半导体催化剂,因此,光生电子迁移到催化剂表面的同时,会被贵金属捕获,进而有效地防止电子与空穴的复合,提高其催化效率.在众多贵金属助催化剂中, Pt因具有较大的功函数和较低氢过电势而被认为是TiO2在光解水反应中最好的表面修饰剂.然而,有关贵金属负载的TiO2在光解水反应中的系列性的对比研究还相对较少,一些基础的问题还有待解决.如在相同激发条件下,不同贵金属如何影响TiO2的光催化活性？ TiO2的晶体结构对其光催化活性是否有影响？在TiO2的三种晶体结构中,金红石和锐钛矿的光催化活性得到了较多的研究,而有关板钛矿的研究却较少.基于此,本文首先采用水热法合成纳米棒状的锐钛矿和板钛矿TiO2,随后利用光沉积法在上述TiO2载体上负载不同的贵金属(Pt, Pd和Au)助催化剂,利用透射电镜(TEM),紫外可见光谱(UV-Vis),荧光光谱(PL)等手段对比研究了贵金属助催化剂和晶体结构对其催化光解水制氢反应的影响.射线衍射(XRD)结果表明,负载贵金属后的锐钛矿和板钛矿晶型保持完好,且未出现贵金属物种的衍射峰. UV-Vis结果表明,负载贵金属后的锐钛矿和板钛矿样品的紫外光吸收均略有红移,并且紫外光谱的变化趋势相同,说明TiO2的晶型对其紫外光吸收性质影响不大.此外, TEM结果发现,贵金属纳米颗粒在TiO2表面分散均匀,并且颗粒规整,没有出现团聚的现象,在锐钛矿和板钛矿表面的颗粒大小分别为1.3–1.5和1.9–2.1nm,与XRD结果吻合.最后,利用紫外光激发下的甲醇水蒸气重整制氢反应考察了不同样品的催化性能.结果表明,在无贵金属助催化剂存在的条件下,锐钛矿和板钛矿样品上的光催化活性均较低.负载贵金属后, Pt-TiO2的光催化活性最高, Pd-TiO2次之, Au-TiO2最差,与文献结果类似.结合表征结果推测,造成上述样品活性差异的主要原因在于助催化剂的本征性质,如功函数和氢过电势等. Pt, Pd和Au共催化剂的功函数分别为5.7,5.1和5.1 eV,均高于TiO2(4.2 eV).在紫外光激发下,光生电子可以有效地从TiO2载体传递到贵金属助催化剂上,并在TiO2载体表面形成肖特基势垒,进而有效地阻止光生电子和空穴的复合,提高其光催化活性.因此,负载Pt, Pd和Au后的TiO2样品上产氢效率均高于TiO2载体.不同样品的PL结果也与其催化活性数据相吻合,说明贵金属助催化剂的负载能有效地捕获光生电子,进而阻止光生电子与空穴的复合,提高其催化活性.此外,氢过电势也是影响贵金属助催化剂活性差异的主要原因：氢过电势越高,其还原质子的能力越弱,在产氢反应中的产氢效率越低.因此,三种金属中,具有最低氢过电势的Pt产氢效率最高.此外,同种贵金属负载的锐钛矿和板钛矿上的催化活性相似,表明负载型贵金属催化剂载体对其催化活性的影响较低.

关键词: 光催化剂 , 产氢 , 锐钛矿 , 板钛矿 , 共催化剂

环己烷氧化反应：有机小分子的催化作用

张义成 , 戴卫理 , 武光军 , 关乃佳 , 李兰冬

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(14)60024-3

考察了酮、醛、酯、醇与胺等几类有机小分子在环己烷氧化反应中的催化作用。结果表明，有机小分子催化剂的活性与其极性的强弱、与环己烷形成氢键的强弱、α氢的活性及清除自由基的能力有关。因此，对于环己烷氧化反应，溶剂很可能存在催化作用。三丙胺在环己烷氧化反应中表现出较高的催化活性，具有进一步开发应用的前景。

关键词: 环己烷氧化 , 有机小分子催化 , 极化作用 , 氢键 , 自由基清除

富氧条件下氢气选择催化还原氮氧化物研究的进展

武鹏 , 于青 , 严晶晶 , 武光军 , 李兰冬 , 关乃佳

催化学报 doi:10.3724/SP.J.1088.2010.00461

富氧条件下,氢气选择催化还原(H2-SCR)是消除氮氧化物的有效方法.本文介绍了H2-SCR反应特点及其研究现状,重点总结和评述了应用于H2-SCR反应的氧化物和分子筛负载的Pt或Pd催化剂,以及H2-SCR反应机理,并展望了今后H2-SCR研究的方向.

关键词: 氢气 , 选择催化还原 , 氮氧化物 , 反应机理

含氮分子筛的研究进展

武光军 , 关乃佳 , 李兰冬

催化学报 doi:10.3724/SP.J.1088.2012.10764

含氮分子筛作为一种新型的含骨架杂原子分子筛,具有择形碱催化作用和酸碱双功能催化作用,近年来引起了人们广泛的研究兴趣.本文总结了微孔和介孔含氮分子筛在制备、表征和催化性能等方面的研究现状,重点评述了氮化机理和理论计算在含氮分子筛研究中的应用,并展望了含氮分子筛今后的研究方向.

关键词: 含氮分子筛 , 表面酸碱性 , 氮含量 , 氮化机理 , 催化性能 , 理论计算

UEA对冬期制备蒸养混凝土的强度发展影响

辛运来 , 李晓

硅酸盐通报

为改善蒸养混凝土的冬期制备,研究掺加UEA对蒸养混凝土冬期制备的强度影响.不同UEA掺量的混凝土在蒸养后分别采用三种室外养护方式.其它原料配比不变,掺加UEA的蒸养混凝土在冬期制备时的各龄期抗折强度和抗压强度优于不掺的蒸养混凝土,而劣于不掺的标准养护混凝土.且随UEA掺量的增加,蒸养混凝土冬期制备的各龄期强度先增加后降低.蒸养混凝土覆膜后再转入室外养护在冬期制备中较有利于UEA的作用发挥.该养护方式下,UEA掺量为6.O％时,28 d、90 d、120 d抗折强度分别达到同龄期空白标准养护混凝土的76.8％、74.5％、77.5％,抗压强度分别达到88.3％、87.5％、83.8％.

关键词: 蒸养混凝土 , 养护 , UEA , 强度

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