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双模板法制备具有介孔孔壁的三维有序大孔二氧化铈及其改善的低温还原性能

张晗 , 张磊 , 邓积光 , 刘雨溪 , 蒋海燕 , 石凤娟 , 吉科猛 , 戴洪兴

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(10)60196-9

以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为硬模板,三嵌段共聚物F127、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)或聚乙二醇(PEG)为软模板剂(表面活性剂),柠檬酸为络合剂,硝酸铈为金属前驱体,采用双模板法成功地合成出具有介孔孔壁的三维有序大孔(3DOM)结构的立方相CeO2样品CeO2-F127,CeO2-CTAB和CeO2-PEG,并利用多种分析技术表征了它们的物化性质.结果表明,三个样品均具有3DOM结构和蠕虫状介孔孔壁,表面活性剂的种类对样品的孔结构和比表面积影响较大.在制备过程中引入表面活性剂可提高CeO2样品的比表面积,所得CeO2-F127,CeO2-CTAB和CeO2-PEG样品的比表面积分别为60.5,60.2和51.8m2/g.具有3DOM结构的CeO2样品的低温还原性显著好于无孔的体相CeO2,它们的低温还原性按照CeO2-PEG

关键词: 双模板法 , 三维有序大孔 , 二氧化铈 , 低温还原性能 , 蠕虫状介孔孔壁:表面活性剂

介孔InVO4光催化剂的合成及其光催化分解水的性能

胥利先 , 桑丽霞 , 马重芳 , 鹿院卫 , 王峰 , 李群伟 , 戴洪兴 , 何洪 , 孙继红

催化学报

关键词: 介孔材料 , 钒酸铟 , 光催化剂 , 氢气 , 可见光 , 水分解

从钯纳米溶胶出发制备Pd/Ce0.6Zr0.4-xYxO2纳米三效催化剂

李金洲 , 张桂臻 , 何洪 , 展宗城 , 刘北北 , 訾学红 , 邱文革 , 戴洪兴

中国稀土学报 doi:10.11785/S1000-4343.20130506

从Pd纳米粒子溶胶出发,采用一步沉淀法和浸渍法分别制备了0.5％(质量分数)Pd/Ce0.6Zr0.4-xYxO2(x =0,0.03,0.05,0.1)负载型三效催化剂,考察了贵金属纳米粒子的负载方法以及Y的掺杂量对三效催化活性和水热稳定性的影响.结果表明,和浸渍法制备的催化剂相比,采用一步沉淀法制备的催化剂具有更高的三效催化活性.对于一步沉淀法制备的催化剂,Y的掺杂量对新鲜样品的三效催化活性影响不大,然而,900℃水热老化后,Y的掺杂量为0.05的Pd/Ce0.6Zr0.35Y0.05O2催化剂表现出最佳的催化活性,且其三效窗口也最为稳定.以上研究结果表明,一步沉淀法是一种从贵金属纳米溶胶出发制备纳米三效催化剂的有效方法,且在铈锫储氧材料中掺杂适量的Y元素可以进一步提高催化剂的三效催化活性和水热稳定性.

关键词: 纳米三效催化剂 , 一步沉淀法 , 钯纳米溶胶 , 钇掺杂铈锆固溶体 , 水热稳定性 , 稀土

甲苯和一氧化碳氧化用介孔LaFeO3催化剂

高宝族 , 邓积光 , 刘雨溪 , 赵振璇 , 李欣尉 , 王媛 , 戴洪兴

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(12)60689-5

以KIT-6和二氧化硅纳米球为硬模板制备了比表面积分别为138和65 m2/g的正交相蠕虫状介孔LaFeO3催化剂LFO-1和LFO-2.在空速为20000 mL/(g×h)的条件下， LFO-1样品显示出最高的催化活性：对于CO氧化反应， T50%和T90%分别为155和180 oC；对于甲苯氧化反应， T50%和T90%分别为200和253 oC.该样品优异的催化性能与它具有较大的比表面积、较高的氧吸附物种浓度、较好的低温还原性以及良好的蠕虫状介孔结构有关.

关键词: 蠕虫状介孔LaFeO3 , 钙钛矿型氧化物 , 硬模板合成法 , 一氧化碳氧化 , 甲苯氧化

层状K-Fe-Ti金属氧化物上光催化分解水制氢

桑丽霞 , 李群伟 , 马重芳 , 胥利先 , 孙继红 , 戴洪兴 , 何洪

催化学报

采用高温固相反应法合成了层状K-Fe-Ti金属氧化物催化剂,用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和紫外-可见漫反射光谱等手段对催化剂进行了表征,并通过光催化分解水制氢反应对催化剂的活性进行了评价.结果表明,合成原料中K+的含量和固相反应温度都会影响催化剂的晶相结构;催化剂中八面体配位的Fe3+使其具有显著的可见光吸收特性,但增加合成原料中Fe3+的量仅增加孤立的Fe2O3物种;在草酸的偶合作用下,正交晶相的催化剂光催化分解水的产氢速率高于四方晶相的催化剂,但后者的产氢速率稳定性高于前者.

关键词: 层状金属氧化物 , 固相反应 , 光催化 , 氢

有序介孔三氧化二锰负载PdPt合金:一种高效的甲烷催化燃烧催化剂

徐鹏 , 吴志星 , 邓积光 , 刘雨溪 , 谢少华 , 郭广生 , 戴洪兴

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(16)62567-6

甲烷作为一种清洁廉价的碳氢能源,广泛应用于运输业和其它工业领域.但是其本身是一种比二氧化碳导致全球变暖效应更强的温室气体,而且甲烷直接燃烧会产生其它污染物,比如一氧化碳、氮氧化物、未充分燃烧的碳氢化合物等.因此有必要开展有关甲烷催化燃烧的研究工作,以大幅度降低起燃温度,提高燃烧效率,有效地减少污染副产物的产生.由于具有较好的低温催化活性,Pd基催化剂常用于甲烷的催化燃烧.但是Pd基催化剂也存在一些亟需解决的问题,比如在催化燃烧过程中活性相结构不稳定.PdO通常被认为是碳氢化合物催化氧化中的活性相,但是在高温下PdO分解为Pd,导致催化活性下降.PdO遇到含水或硫的化合物时会生成惰性的Pd(OH)2或稳定的硫化物,造成活性物种的流失,从而降低催化剂的性能.如果在材料中添加另一种贵金属Pt,使之与Pd一起形成贵金属合金,则可提高其低温催化燃烧的活性,增加Pd基催化剂的热稳定性以及抗水和抗硫能力.另一方面,过渡金属氧化物价格便宜,热稳定性以及抗硫性较好,也常作为甲烷燃烧的催化剂.其中三氧化二锰由于具有可变的氧化态以及较好的储氧能力受到了广泛关注.本课题组采用KIT-6作为硬模板,先合成具有有序介孔结构的Mn2O3(meso-Mn2O3)纳米催化剂,然后通过聚乙烯醇(PVA)保护的液相共还原法分别制备meso-Mn2O3担载Pd,Pt及PdPt合金的纳米催化剂(x(PdyPt)/meso-Mn2O3;x=(0.10-1.50)wt%;Pd/Pt摩尔比(y)=4.9-5.1).XRD结果表明,合成的meso-Mn2O3具有立方相晶体结构.其BET比表面积为106 m2/g.由TEM照片可观察到粒径范围为2.1?2.8 nm的贵金属纳米颗粒均匀分散在meso-Mn2O3表面.通过XPS分析可知,结合能在529.6和531.2 eV的峰可分别归属于晶格氧(Olat)和表面吸附氧(Oads).Pd0和Pd2+以及Pt0和Pt2+也均可通过曲线拟合后进行分峰确定.XPS定量分析结果表明,样品的Oads/Olat摩尔比有如下顺序:1.41(Pd5.1Pt)/meso-Mn2O3(0.77)>1.40Pd/meso-Mn2O3(0.69)>0.72(Pd5.1Pt)/meso-Mn2O3(0.65)>1.42Pt/meso-Mn2O3(0.63)>0.07(Pd4.9Pt)/meso-Mn2O3(0.53)>0.07(Pd4.9Pt)/bulk-Mn2O3(0.52)>meso-Mn2O3(0.45),这与其催化活性的顺序一相致.该结果表明,高的吸附氧物种浓度有利于甲烷催化燃烧.负载Pd,Pt或PdPt以后的样品的表面吸附氧物种浓度显著提高,催化活性最好的1.41(Pd5.1Pt)/meso-Mn2O3样品具有最高的吸附氧物种浓度.负载PdPt合金可有效提高催化剂对甲烷燃烧的催化活性.1.41(Pd5.1Pt)/meso-Mn2O3催化剂的活性最好:在空速为20000 mL/(g.h)的条件下,甲烷燃烧的T10%,T50%和T90%分别为265,345和425oC.此外,还考察了引入一定量的SO2,CO2,H2O和NO对甲烷在1.41(Pd5.1Pt)/meso-Mn2O3催化剂上氧化反应的影响,发现引入少量的Pt可提高催化剂抗SO2,CO2和H2O的能力,但是NO对甲烷燃烧的还原效应也不可忽视.基于催化剂物化性质的表征结果和活性数据,我们认为1.41(Pd5.1Pt)/meso-Mn2O3优异的催化性能与其拥有高质量的三维有序多孔结构、高的吸附氧物种浓度、优良的低温还原性以及Pd-Pt合金与meso-Mn2O3载体之间的强相互作用有关.

关键词: 有序介孔三氧化二锰 , PdPt合金纳米颗粒 , 负载贵金属催化剂 , 金属-载体强相互作用 , 甲烷燃烧

纳米分子筛MCM-41颗粒大小的控制

徐立冬 , 孙继红 , 戴洪兴 , 何洪

功能材料

采用为硅源,表面活性剂十六烷基三甲基溴化氨为结构导向剂,用室温合成方法在碱性介质中合成MCM-41中孔分子筛,基于硅酸盐的水解-缩聚机理讨论了用调节PH值、控制搅拌速率的方法来控制分子筛颗粒的大小.

关键词: 正硅酸乙酯 , 纳米颗粒 , 介孔分子筛

高效可见光光催化分解水制氢催化剂InVO4/CNTs

胥利先 , 马重芳 , 桑丽霞 , 李群伟 , 戴洪兴 , 何洪

催化学报

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,碳纳米管(CNTs)为载体,采用醇热合成法制备了InVO4/CNTs光催化剂,利用透射电镜、高分辨扫描电镜、X射线衍射、N2吸附和紫外-可见光谱等技术对样品的表面形貌、晶相组成、比表面积和吸光性等物理性质进行了表征,并考察了其在可见光(以300 W氙灯为光源)照射下分解水制氢的催化活性.结果表明,InVO4纳米粒子在CNTs表面分布均匀,粒径约为10 nm,比表面积为102 m2/g.与体相InVO4相比,InVO4/CNTs在可见光区(λ＞420 nm)的吸光性能有显著改善,在氙灯激发下催化活性很高,在纯水及20％甲醇水溶液中光催化反应4 h,平均产氢速率分别为156和217 μmol/(g·h).InVO4/CNTs的高可见光光催化活性与碳纳米管载体的电子特性有关.

关键词: 碳纳米管 , 钒酸铟 , 光催化 , 水分解 , 氢气 , 可见光

Sb-SnO₂包覆硅藻土多孔导电材料制备及表征

杜玉成 , 颜晶 , 孟琪 , 李扬 , 戴洪兴

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.01031

以硅藻土为基核采用共沉淀法, 制备Sb-SnO₂包覆前驱体, 通过焙烧制备了多孔结构导电复合材料. Sb-SnO₂包覆率影响产物导电性、焙烧温度影响Sb-SnO₂晶胞参数和晶粒大小, 进而影响产物导阻率. 采用XRD、SEM、TEM、EDS、BET、FT-IR对样品进行了表征, 采用四探针仪测试样品导电性能. 当n(Sn)/n(Sb)=8/1、包覆率为25.8%、700℃焙烧样品电阻率最低为22 Ω^.cm, 并具有介孔结构, 孔径为6 nm.     

关键词: 硅藻土 , porous structure , Sb-SnO₂ coating , conductivity , resistivity

高比表面积蠕虫状介孔SnO_2的合成与表征

蒋海燕 , 戴洪兴 , 夏云生 , 何洪

催化学报 doi:10.3724/SP.J.1088.2010.90914

以聚乙二醇(PEG)为模板剂,氯化锡为锡源,尿素为沉淀剂,采用水热法合成出高比表面积的蠕虫状介孔四方相金红石型SnO_2.考察了PEG分子量及其浓度、水热温度和焙烧温度对SnO_2孔结构和形貌的影响.采用X射线衍射、N2吸附-脱附、透射电镜、红外光谱和紫外-可见光谱等技术对样品进行了表征.结果表明,模板剂可被水洗除去,PEG分子量对介孔SnO_2的比表面积影响不大,而PEG浓度、水热温度和焙烧温度的影响较大.在以分子量为6000的PEG与Sn的摩尔比为0.01的条件下,于120℃水热处理29h后可合成出比表面积高达161m~2/g和平均孔径为2.6nm的蠕虫状介孔SnO_2.所制得样品具有较好的紫外光吸收件能,适宜用作催化剂、载体和气体传感器等.

关键词: 水热合成法 , 蠕虫状介孔二氧化锡 , 聚乙二醇 , 吸光性能