樊琪
,
张帅
,
孙礼英
,
董雪
,
张澜萃
,
单文娟
,
朱再明
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61000-2
碳黑颗粒是柴油机尾气固体污染物的主要成分,是大气污染中的主要颗粒状污染物.消除碳黑颗粒物的有效方式之一是在尾气排放前安装柴油机颗粒物过滤器.然而,尾气排放温度远远低于碳黑燃烧温度,在过滤器上使用碳黑氧化催化剂能够明显降低碳黑的燃烧温度,防止过滤器堵塞.钙钛矿类催化剂由于具有良好的储氧能力,高活性的晶相氧有利于碳黑燃烧过程中气相氧和晶相氧的转换,具有较高的活性和结构稳定性,从而受到广泛关注.本课题组曾先后对LaKNiMnOx和LaMO3(M=Fe,Co,Cu)等钙钛矿体系的碳黑燃烧性能进行了系统研究,其中La-CoO3及掺杂的LaCoO3基钙钛矿在碳黑催化燃烧中表现了较高的催化活性.然而担载型钙钛矿催化剂在该领域的应用很少有报道.银基催化剂由于具有较高的低温氧活化能力在碳黑燃烧反应中具有较高的催化活性,Kiyoshi Yamazaki等发现在银表面吸附的氧物种能够迁移到银与载体的界面,并可以进一步迁移到碳黑表面氧化碳黑,但是载体的选择对催化活性有较大影响,具有较高储氧能力和氧离子传输能力的CeO2和ZrO2载体上负载银催化剂的碳黑燃烧性能明显高于以Al2O3为载体的催化剂.为了进一步提高LaCoO3基钙钛矿的碳黑氧化性能,本文结合LaCoO3基钙钛矿和银基催化剂的特点,以LaCoO3为载体制备了负载型银催化剂,考察了Ag/LaCoO3催化剂结构和催化性能随焙烧温度的变化,并对银物种分布及催化作用进行了讨论.采用X射线粉末衍射(XRD)、高分辨透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温还原(H2-TPR)和碳黑程序升温还原(soot-TPR)等表征手段研究了银物种分布及影响催化剂结构和催化活性的原因.XRD测试结果表明,经过800℃焙烧的LaCoO3催化剂具有钙钛矿结构,并有少量Co3O4,银担载在LaCoO3催化剂上,经400 ℃焙烧后XRD测试检测到Ag的特征峰,说明银物种主要为单质银而不是以氧化物形式存在.随着焙烧温度的升高(400-700℃),Ag的衍射峰减弱,同时Co3O4的衍射峰消失,说明在热处理过程中银物种发生了迁移,从表面逐渐迁移进入钙钛矿结构,进而影响Co物种的分布.继续升高焙烧温度(750-800℃),由于高温烧结,部分银物种从钙钛矿结构中析出,钴物种也发生重新分布,Co3O4的衍射峰出现.XPS结果表明银物种主要为Ag0,钴物种主要为低价钴离子,Ag/LaCoO3催化剂具有较高的吸附氧浓度.Soot-TPR结果表明,表面单质银的存在有利于活化气相氧,Ag物种进入钙钛矿的晶胞增加了氧缺陷有助于气相氧和晶相氧的转移,Ag/LaCoO3催化剂能够在低温下完全氧化碳黑.低温焙烧的Ag/LaCoO3表面形成的大量吸附氧物种是其高活性的原因.在空气气氛和NOx气氛下考察了该系列催化剂上碳黑的催化燃烧性能,发现银的担载使LaCoO3钙钛矿催化活性显著提高,在空气气氛下碳黑燃烧最大速率对应温度(Tp)降低了50-70℃,碳黑燃烧性能与催化剂的低温还原性相关.在NOx气氛下,银在低温下的高活化氧能力使碳黑燃烧温度进一步降低,其中在Ag/LaCoO3-400催化剂上碳黑的燃烧温度降低了140℃.以Ag/LaCoO3-700催化剂为例,考察了在NOx气氛下碳黑燃烧性能的稳定性,发现该催化经历3次循环实验后没有明显的失活且其结构稳定.
关键词:
碳黑燃烧
,
氮氧化物
,
银
,
钙钛矿
,
热稳定性
黄翠英
,
由万胜
,
党利琴
,
雷志斌
,
孙振刚
,
张澜萃
催化学报
采用溶胶-凝胶法制备了一系列纳米TiO2和掺杂Nd3+ 的纳米TiO2光催化剂,并通过XRD, UV-Vis, TEM和N2吸附等技术对其进行了表征和分析,考察了样品光催化分解水制氢的活性. 结果表明, Nd3+的掺杂使TiO2的相变温度从600 ℃提高到800 ℃, 同时有效抑制了TiO2的粒径增长,提高了粒子的分散性和样品的比表面积, Nd3+掺杂量越大,催化剂的比表面积越大. 掺杂Nd3+ 后, TiO2的光催化制氢活性提高,本实验中Nd3+的最佳掺杂量为0.1%, 此时催化剂的活性比未掺杂TiO2提高了3.5倍. 随着焙烧温度升高, TiO2和Nd3+/TiO2样品的光催化活性均下降,但同时一定量的金红石相与锐钛矿相共存所产生的协同效应也使样品的光催化活性有所提高.
关键词:
钕
,
氧化钛
,
光催化
,
水分解
,
氢气
杨柳
,
卢明达
,
张澜萃
,
张柏
,
孙航
,
朱再明
应用化学
doi:10.3724/SP.J.1095.2014.30653
设计合成了Keggin型钨锗酸联咪唑盐(H4biim)[H2GeW12O40] ·18H2O(1b,H2biim=2,2'-联咪唑),并将其用于催化合成环己酮乙二醇缩酮反应.通过X射线单晶衍射、红外光谱(FT-IR)、紫外光谱(UV)、热重·差热(TG-DTA)、粉末衍射(XRD)等技术手段对催化剂1b进行了表征.较系统地研究了反应物料比、催化剂用量、反应时间等因素对催化反应的影响.在n(环己酮)∶n(乙二醇)=1∶1.4,n(1b,以W计)∶n(环己酮)=1∶260,反应2h的优化反应条件下,目标化合物产率达90％,催化剂可循环使用,表现出良好的催化稳定性.
关键词:
Keggin结构
,
钨锗酸盐
,
联咪唑
,
羰基保护
,
催化
刘昭宇
,
朱浩天
,
卢明达
,
李晓辉
,
安悦
,
张澜萃
应用化学
doi:10.11944/j.issn.1000-0518.2015.02.140133
以钼酸钠、联咪唑、盐酸胍及过量的磷酸在pH值3～4的水溶液中,自组装形成1个由联咪唑和胍修饰的Strandberg型钼磷酸盐化合物1{H4(H2biim)5 (C(NH2)3)4}[H2P2Mo5O23]2 ·8H2O(H2biim=2,2'-联咪唑).通过X射线单晶衍射、红外光谱(FT-IR)、热重-差热(TG-DTA)、粉末衍射(XRD)等技术手段对化合物1进行表征,确定其具有稳定的有机-无机杂化的3D结构.将化合物1用作有机化学中酮羰基保护反应的催化剂,以环己酮缩乙二醇合成为例,分别考察了催化剂用量、物料比及反应时间对反应的影响.确定最佳反应条件为:催化剂(以Mo计)与酮的摩尔比1∶300,酮醇摩尔比1∶1.4,反应时间2.5h.在此条件下评价了化合物1对其它4种缩酮合成的催化活性,结果表明,化合物1对环己酮缩乙二醇合成反应的催化作用最佳.
关键词:
有机阳离子
,
Strandberg结构
,
钼磷酸盐
,
羰基保护
,
催化剂
黄翠英
,
张澜萃
,
李晓辉
催化学报
采用溶胶-凝胶技术制备了纳米TiO2和一系列稀土离子掺杂的TiO2光催化剂,通过X射线衍射、透射电镜及N2吸附等技术对其进行了表征,考察了样品光催化分解水制氢的性能. 结果表明,稀土离子掺杂有效抑制了TiO2粒子的生长,提高了粒子的分散性,增大了催化剂的比表面积,从而大幅度提高了其光催化分解水制氢的性能. 其中, Gd3+掺杂的TiO 2样品粒径最小,分散性最好,比表面积最大(是未掺杂TiO2的35倍). 掺杂离子的电子构型对样品的光催化制氢活性有较大影响,具有全空电子构型的La3+和半充满电子构型的G d3+掺杂的样品具有较高的光催化制氢活性(分别是未掺杂TiO2的3.69倍和3.72倍 ).
关键词:
稀土离子
,
二氧化钛
,
光催化
,
制氢
,
电子构型
