邹成龙
,
沙观宇
,
黄曜
,
牛国兴
,
赵东元
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60855-5
提出了一种(NH4)2SiF6处理提高SBA-15介孔材料水热稳定性的改良方法.采用SBA-15介孔材料中预引入Al3+离子,再进行1%SiO2计量的(NH4)2SiF6处理,最后用强酸洗脱预引入的Al3+.结果显示,由此处理的SBA-15材料,其水热稳定性明显优于相同条件下未预引入Al3+时(NH4)2SiF6处理的样品.两者在800°C、100%水蒸气处理12 h后,虽然均能很好保持其介观有序度、形貌及六方孔道结构,但前者的比表面积可高达271 m2/g,而后者仅为224 m2/g.表明Al3+离子介入能大幅度提升(NH4)2SiF6处理对SBA-15介孔材料的稳定化作用.这主要得益于预引入的骨架Al3+在保障(NH4)2SiF6处理修复SBA-15材料表面缺陷和进行表面疏水化、提升其水热稳定性的同时,能减缓(NH4)2SiF6释放的多余F-离子对SBA-15材料骨架的刻蚀破坏作用. Al3+离子介入的这种提升作用与其引入方式和SBA-15材料所经受的温度密切相关.
关键词:
SBA-15沸石介孔材料
,
水热稳定性
,
氟硅酸铵
,
Al3+离子引入
,
补硅
冯长根
,
尚海茹
,
刘霞
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60736-0
以非离子表面活性剂P123为结构导向剂,采用溶胶-凝胶与溶解热相结合方法,制备了两类介孔材料H3PW12O40/TiO2和H4SiW12O40/TiO2,并对其进行了表征.X射线粉末衍射和拉曼光谱分析表明,所制催化剂为锐钛矿晶型,体系中H3PW12O40和H4SiW12O40的Keggin结构经400℃焙烧后仍保持完整.H3PW12O40/TiO2和H4SiW12O40/TiO2的平均粒径分别为15.49和7.75nm.N2吸附-脱附和扫描电镜结果表明,P123的加入使催化剂的粒径减小,比表面积和孔体积明显增大,其中H3PW12O40/TiO2和H4SiW12O40/TiO2的比表面积分别高达252.2和250.0 m2/g.紫外漫反射吸收光谱表明,与纯TiO2相比,复合催化剂的吸收光谱发生了明显的红移,且吸收强度明显增大.催化剂对DNT降解实验表明,在最佳操作条件下降解率可高达95％.
关键词:
介孔材料
,
多金属氧酸盐
,
二氧化钛
,
结构导向剂
,
二硝基甲苯
,
光催化降解
邹成龙
,
沙观宇
,
顾海芳
,
黄曜
,
牛国兴
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60857-9
提出了一种有效改善SBA-15介孔材料水热稳定性的简单溶剂热后处理方法. SBA-15材料经环己烷、甲苯和正丁醇等有机溶剂在157和190 oC密闭容器中分别处理6–24 h后,可呈现很好的水热稳定性.它们在800 oC经100%水蒸气处理12 h,依然能保持很好的有序介孔结构,比表面积可高达192–281 m2/g.其中,经环己烷190 oC溶剂热处理24 h的样品表现出最优的水热稳定性.溶剂热处理能显著提升材料孔壁中类似Si(OSi)2(OH)2和Si(OSi)3OH结构的Si–OH基间脱水,形成稳定的Si(OSi)4结构,从而有效减少了SBA-15材料孔壁的缺陷.由此,介孔材料的水热稳定性得到明显改善.溶剂热处理对SBA-15材料水热稳定性的这种提升作用与所用溶剂性质、处理温度以及SBA-15前驱体的类型密切相关.其中,以低沸点的非极性溶剂处理焙烧后的SBA-15材料表现出最好的稳定化效果.该方法具有简单、低能耗的特点,其在制备高水热稳定的有序硅基介孔材料上有很好的潜在应用价值.
关键词:
介孔材料
,
SBA-15分子筛
,
水热稳定性
,
溶剂热处理
,
脱水
王润琴
,
林荣和
,
丁云杰
,
刘佳
,
罗文婷
,
杜虹
,
吕元
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60202-3
通过两种水热处理方式，即800 oC水汽条件和100 oC沸水处理，考察了一锅法制备的FePO4–SBA-15(OP)的水热稳定性.水热处理前后样品的结构变化通过小角X射线衍射和N2物理吸附表征.研究发现，经水热条件下原位生成FePO4修饰后的OP样品具有良好的水热稳定性，并且FePO4的担载量(5%和40%)对OP样品的水热稳定性几乎没有影响.这与文献报道的金属担载量会影响介孔材料水热稳定性的结果不同.此外，还对比研究了浸渍法制备的FePO4/SBA-15(IMP)和商品SBA-15的水热稳定性.结果表明，各样品水热稳定性由强到弱的顺序是OP>IMP>>SBA-15. OP和IMP样品水热稳定性优于纯硅分子筛SBA-15的原因可能是FePO4保护层能抑制介孔材料在水热环境下的结构塌陷. OP样品水热稳定性较IMP样品好的原因可能主要是由于OP样品中存在稳定的Si–O–Fe键和较多的微孔.
关键词:
磷酸铁
,
SBA-15
,
介孔材料
,
水热稳定性
,
水蒸气
,
金属担载量
张哲泠
,
杨正红
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60601-9
比表面积和孔径分布是表征催化剂和材料物理性质的基本参数,随着材料研究的日益广泛和深入,研究工作者对该参数的科学性和准确性要求日益提高.但是,比表面积和孔径分布的分析方法一物理吸附法,长期以来被看作一种测量方法,其准确性并不为人们所关注,在实际工作中对其的理解存在着大量的误区.本文从仪器硬件设计、实验操作及数据处理三方面对物理吸附法所涉及的准确度进行了探讨.
关键词:
物理吸附
,
比表面积
,
孔径分布
,
测量准确度
,
微孔材料
,
介孔材料
Sang Wook Han
,
Myung-Geun Jeong
,
Il Hee Kim
,
Hyun Ook Seo
,
Young Dok Kim
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(16)62514-7
采用原子层沉积法将NiO沉积到粒径约为100 mm、平均孔径为14 nm的中孔SiO2颗粒的壳层(壳层厚度11 nm)区域,并分别在450和600°C进行热处理。将制得的这两种Ni/SiO2样品用于催化甲苯分子吸附及其氧化为CO2的反应中。结果发现,在450°C热处理的样品在甲苯吸附及其随后氧化为CO2的反应中表现出更高的活性；当将该样品暴露在160°C甲苯蒸气中,然后加热到450°C时,排放出CO2,而几乎没有甲苯脱附出来。这表明该催化剂可用于在200°C以下操作的、用于消除建筑物内有味气体的设备中,且该催化剂可以在450°C下经过热处理得到再生。
关键词:
多相催化
,
化学吸附
,
热脱附
,
中孔材料
,
甲苯氧化
院士杰
,
廖年华
,
董滨
,
戴晓虎
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61066-X
近年来,随着我国经济飞速发展和城市人口快速增长,城市污水排放量不断增加,市政污泥产生量也随之增大.市政污泥含有大量有毒有害物质,如寄生虫卵、致病菌、有机污染物和重金属等,若不进行妥善处理处置将会对环境造成严重的二次污染.传统的污泥处理处置方法如卫生填埋、露天堆放和土地利用等已经无法满足日趋严格的污泥处理处置标准,研发新的污泥资源化利用方法具有重要的环境意义和经济价值.
本课题组前期以铁盐为前驱体通过简单步骤制备了以市政污泥为载体,污泥中的重金属为可见光光敏剂,铁氧化物为活性中心的稳定高效非均相光Fenton催化剂.此催化剂在制备过程中虽然已经充分利用了市政污泥中的所有成分,但是其中部分可生化的有机大分子物质在制备过程中被直接燃烧或碳化,从而造成能源流失和浪费.为了更加充分利用市政污泥中的有机物,在制备稳定高效催化剂的同时尽可能多地回收能源和资源,本文在前期研究基础上进行了如下改进和优化：(1)采用市政污泥厌氧消化后的消化污泥为载体,通过厌氧消化手段将其中可生化的有机物转化为沼气,相对于直接用市政污泥制备催化剂,减少了能量流失,更具有经济效益和环境意义；(2)通过改变焙烧温度(250,350,450,550,650和750°C)、铁盐类型((NH4)2Fe(SO4)2, FeSO4, FeCl3和Fe(NO3)3)和铁盐添加量(0,0.5,1.0,1.5,2.0和3.0 mol/L)对所制得催化材料的性能进行优化.
利用红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜和电感耦合等离子体质谱法等手段对所制备光Fenton反应催化剂结构进行了表征.结果表明,以消化污泥为原料制备的催化材料具有多孔和较高的比表面积,保证了在反应过程中催化剂与H2O2和被降解物质充分接触.样品中Fe含量较高,主要是以α-Fe2O3或无定形铁化合物形式存在,并通过Si–O–Fe键结合在污泥载体上,从而保证了催化剂较多的活性位点和较高的稳定性,因此所制材料可用作稳定高效的光Fenton反应催化剂.
以偶氮染料罗丹明B为模式污染物评价了所制催化剂对污染物的降解效果.结果表明,在焙烧温度和铁盐添加量一定时,以亚铁盐(即(NH4)2Fe(SO4)2和FeSO4)为前驱体所制催化剂性能明显优于以铁盐(FeCl3和Fe(NO3)3)为前驱体的催化剂；以(NH4)2Fe(SO4)2为前驱体且其添加量为1 mol/L,焙烧温度为350 oC时所制FAS-1-350催化剂具有较高的降解速率(0.308±0.016 min?1)和较低的Fe2+溶出率(0.94±0.24 mg/L).在紫外光照射下FAS-1-350重复使用6次,其催化性能没有明显降低,证实该样品结构稳定,可重复利用,具有良好的应用前景.
关键词:
消化污泥
,
铁基化合物
,
介孔材料
,
非均相光Fenton反应
李白滔
,
罗歆
,
黄静
,
王秀军
,
梁振兴
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62767-0
苯乙烯侧链C=C的选择性氧化一直是烯烃环氧化研究领域关注的热点之一.近几十年来,苯乙烯环氧化研究主要集中于多相过渡金属催化剂的开发与应用;以铜为主要活性物种的催化剂因具有较高的环氧苯乙烷选择性而备受瞩目.然而,采用pH调节法将铜离子引入三维六方介孔材料KIT-6阵列尚未见报道,尤其是pH值对合成材料的形貌、结构以及催化活性的影响尚未可知.基于此,本文采用pH调节法合成了铜嵌入KIT-6介孔材料Cu-KIT-6x(x代表初始溶胶的pH值,x=1.43,2.27,3.78,3.97,4.24,6.62),并将其应用于苯乙烯环氧化反应.采用X射线粉末衍射、氮气吸附脱附、透射电子显微镜以及X射线光电子能谱等手段对Cu-KIT-6x的表面结构及形貌进行了细致表征.结果表明,随着pH的变化,Cu-KIT-6x催化剂的物理特性、表面结构尤其是铜物种种类和含量均变化较大.较低的pH导致铜物种主要以Cu2+形式存在,难以引入到KIT-6骨架中,且不利于介孔材料的合成,最终导致产生无序介孔结构.当pH增大到3.78时,约有4.6 wt%的Cu(II)以?Cu?O?Si?形式成功引入KIT-6骨架中,获得了具有较高比表面积且有序的孔结构.此外,由于Cu2+的引入,骨架内部分Si4+被取代,促使Cu-KIT-63.78拥有可与载体KIT-6相媲美的大孔径.然而,当pH继续增大时,过量的Cu2+从KIT-6骨架中析出,以CuO形式存在于载体表面,从而导致Cu-KIT-6的孔径逐渐增大;同时NaOH对三维立方介孔结构的破坏,使得介孔结构坍塌及比表面积显著降低.以苯乙烯环氧化反应评价了Cu-KIT-6x系列催化剂的催化活性.当以叔丁基过氧化氢为氧化剂,乙腈为溶剂,在70 oC反应6 h后,Cu-KIT-63.78表现出最优的苯乙烯转化率(43.5%)及环氧苯乙烷选择性(86.6%).使用4次后,Cu-KIT-63.78展示了稳定的苯乙烯转化率、环氧苯乙烷选择性及有序的孔结构,充分表明其具有出色的稳定性.各表征结果揭示了在适宜pH下合成的Cu-KIT-63.78催化剂具有较高的铜含量、有序的立方Ia3d介孔结构及合适的结构参数,因而在苯乙烯环氧化反应中表现优异活性和良好稳定性.
关键词:
介孔材料
,
KIT-6
,
苯乙烯环氧化
,
pH调节
