2024年, 第32卷, 第11期 刊出日期:2024-11-15
  

  • 全选
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    综述与展望
  • 张佳慧, 郑中洋, 刘诗鑫, 赵震
    工业催化. 2024, 32(11): 1-11. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2024.11.001
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    二氧化铈(CeO2)具有优异的储氧释氧性能、氧迁移率和丰富的表面缺陷,易形成金属-载体强相互作用稳定贵金属粒子,以其作为活性组分和载体的催化剂在环境污染物氧化消除中被广泛应用。单一CeO2的催化活性和热稳定性较差,常利用负载、掺杂和复合等方法对表界面性质和微观结构进行调控以改善其催化性能和热稳定性。对近年来铈基催化剂的表界面调控策略和催化机理进行综述,重点分析界面效应和离子间协同作用对小分子污染物催化氧化性能的影响。

  • 靳亚斌, 徐甜甜, 张乐, 万振杰, 方嘉宾
    工业催化. 2024, 32(11): 12-23. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2024.11.002
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    磁性纳米复合光催化剂因高效的催化活性、易回收性和稳定性在光催化领域引起广泛关注。首先综述共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热/溶剂热合成法以及化学气相沉积法等磁性纳米复合光催化剂制备方法,重点分析掺杂型、核壳结构型、氧化石墨烯对磁性复合纳米光催化剂性能的影响,讨论复合光催化剂对污染物的降解机理以及在废水处理领域的应用,对于催化剂合成过程存在的问题提出改进措施,并对磁性纳米复合光催化剂未来的研究方向进行展望。

  • 白晴云, 韩乔, 王钰佳, 孙娜, 王海彦
    工业催化. 2024, 32(11): 24-33. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2024.11.003
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    糠醛及其衍生物加氢制备戊二醇过程,作为可持续发展、绿色的生产工艺已被广泛认可。在该选择性加氢过程中,高活性和选择性催化剂的设计是技术关键。依据载体酸碱性质,详细分析金属-碱和金属-酸催化反应机理,并从催化剂的载体类型出发,综述催化剂在糠醛及其衍生物加氢制备戊二醇反应中的最新研究进展,以及不同载体与金属活性组分之间的强相互作用对催化性能的影响。同时,指出目前的研究仍存在催化机制不清晰和无法大规模生产等问题,通过调变金属相分散度和载体酸碱性进一步提高催化性能是今后的研究重点。

  • 霍苗苗, 刘小敏, 陈晓露, 王娟, 鲍威
    工业催化. 2024, 32(11): 34-42. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2024.11.004
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    氢能作为重要的绿色能源,是实现碳中和、碳达峰的重要保障。阴离子交换膜电解槽结合了碱性电解槽和质子交换膜电解槽的优势,可使用非贵金属催化剂并结合可再生能源,有望突破绿氢制备成本高的瓶颈。综述近年来阴离子交换膜电解水用非贵金属催化剂活性及稳定性方面的研究进展,探讨催化剂金属的溶解及降解行为,重点阐述催化剂上析氧反应机制。

  • 催化剂制备与研究
  • 孙琪, 周媛媛, 桑其州, 高睿, 唐贤睿, 倪兆菁, 王晓丽, 万杰, 吴功德, 周仁贤
    工业催化. 2024, 32(11): 43-51. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2024.11.005
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    铈锆复合氧化物是汽车尾气净化三效催化剂的关键组分之一。日益严格的排放法规对铈锆复合氧化物的热稳定性提出了更高的要求。通过共沉淀法合成高热稳定性CeO2-ZrO2复合氧化物,考察掺杂改性元素、前驱体盐种类、洗涤方法以及陈化条件对样品比表面积和热稳定性的影响。结果表明,采用La-Y-Nd共掺杂作为改性组分,以含Ce4+的Ce(NH4)2(NO3)6作为铈盐前驱体,采用无水乙醇洗涤,在乙醇环境陈化12 h得到的CeO2/ZrO2/La2O3/Y2O3/Nd2O3(CZLYN)样品具有最优的比表面积与热稳定性,经马弗炉1 050 ℃老化12 h后仍能维持38 m2·g-1的比表面积。将优化工艺下制备的CZLYN样品与某进口商用铈锆粉进行表征对比,发现其与商用铈锆粉具有相似的物相结构、晶粒尺寸、孔径分布和表面微观形貌,且新鲜样比表面积提高约60%;经过1 050 ℃马弗炉热老化后,优化工艺CZLYN样品比表面积较商用铈锆粉提高约20%;水热老化后,优化工艺CZLYN样品比表面积仍略高于进口商用铈锆粉,动态储放氧性能高约30%,表明其具有更为优异的热稳定性。

  • 胡文超, 刘鹏, 钱程瑶, 张京涛, 陈颖
    工业催化. 2024, 32(11): 52-59. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2024.11.006
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    制备同时具有优异本征活性和丰富活性位点的磷化物电催化剂以实现高效电解水制氢有利于氢能社会的实现。利用电化学沉积法-化学气相沉积法相结合,在静电纺丝碳纳米纤维基底上构建出一种拥有优异析氢性能的磷化钴-磷化钼块体电催化剂(Mo-Co-P/CNFs)。该Mo-Co-P/CNFs催化剂不仅展现出增强的本征活性且拥有极丰富的活性位点,可直接作为工作电极使用,在1 M氢氧化钾电解液中,仅需70 mV过电位即可实现100 mA·cm-2的电流密度。该研究有望为高性能磷化物催化剂的制备提供有益借鉴。

  • 马畅通, 韩洪宪
    工业催化. 2024, 32(11): 60-66. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2024.11.007
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    通过Zr掺杂对氧化铁进行改性,可以有效提升氧化铁光阳极的光电催化水分解效率。采用化学浴的方法制备FeOOH前驱物,进而结合浸渍和高温退火合成Zr掺杂的氧化铁光阳极。光电测试结果表明,Zr元素的掺杂显著提升氧化铁光阳极的光电流密度,电荷分离效率和电荷注入效率的提升是其光电流密度提升的主要原因。光电化学阻抗谱研究进一步表明,Zr元素的掺杂显著降低氧化铁光阳极的表面电荷复合速率krec。Zr元素的掺杂可以对氧化铁光阳极的表面态进行钝化,从而减少光生电荷表面复合,促进光生电荷分离。

  • 谢继苗, 毛娜, 张宇航, 林诗音
    工业催化. 2024, 32(11): 67-72. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2024.11.008
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    通过水热法制备纳米棒MnO2修饰g-C3N4复合异质结光催化剂。通过XRD、FT-IR和PL等表征手段证明,复合材料的分子结构和化学键没有被破坏,其空穴-电子对的复合作用得到有效抑制。在光催化-类Fenton反应的复合体系下,探究MnO2/g-C3N4对RhB溶液的降解性能和机理。结果表明,采用25 mg 11%-MnO2/g-C3N4催化剂降解50 mL RhB(20 mg·L-1)溶液,反应时间 10 min 时降解率达到95%,60 min时最大降解率达到99%。MnO2/g-C3N4在光催化-类Fenton体系中对RhB降解起主要作用的是超氧基阴离子自由基(·O2-)。

  • 朱金权, 陈永东, 赵银峰
    工业催化. 2024, 32(11): 73-79. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2024.11.009
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    通过对Zn基Silicalite-1(S-1)催化剂进行不同温度水热处理,探究高温水热处理对催化剂性质及其丙烷直接脱氢(PDH)性能的影响。高温水热处理后催化剂丙烷转化率由68.49%降低到1.42%。利用XRD、SEM、TEM、氮气物理吸附、DR UV-vis、XPS、NH3-TPD、Py-IR对样品进行表征。结果表明,ZnO与S-1分子筛键合形成Zn-O-Si键,高温水热处理会破坏Zn-O-Si键,使ZnO与分子筛相互作用减弱,ZnO颗粒发生聚集,粒径增大,同时Lewis酸(L酸)含量减少,导致催化剂PDH催化性能降低。

  • 刘红梅, 江珊, 邵芸, 刘东兵
    工业催化. 2024, 32(11): 80-86. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2024.11.010
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    以拟薄水铝石为主要原材料,采用不同的处理方式得到4种氧化铝载体并进一步制备负载型PtSnNa/Al2O3脱氢催化剂。XRD和N2吸附测试结果证明,拟薄水铝石原料经乙醇溶剂回流处理,然后在氮气气氛中焙烧,可以得到具有γ-Al2O3晶相的氧化铝载体(比表面积248 m2·g-1、总孔容0.89 mL·g-1、平均孔径15.5 nm)。而直接在空气中焙烧得到的氧化铝的比表面积、总孔容和平均孔径都相对较小。将PtSnNa/Al2O3脱氢催化剂应用于异丁烷脱氢制异丁烯反应。反应性能评价测试结果表明,优良的贵金属脱氢催化剂载体应该具备较大的孔容和孔径。具有上述结构特征的氧化铝载体能够制备性能优异的异丁烷脱氢催化剂。该催化剂的异丁烷平均转化率47.2%,异丁烯平均选择性96.3%,并且该催化剂的寿命超过100 h。反应后积炭催化剂的热分析表征结果表明,通畅的孔道结构有利于反应中间物种迁移及反应产物的脱除,同时提高催化剂的容炭能力。

  • 环境保护与催化
  • 任景行, 刘程, 李炳宏, 王治宙
    工业催化. 2024, 32(11): 87-96. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2024.11.011
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    SCR(选择性催化还原)为目前主流的氮氧化物(NOx)去除技术,商用催化剂的运行温度较高,一般为(250~350) ℃,在烟气温度较低的场合很难应用。我们开发了一种改性整体式V系脱硝催化剂,该催化剂在低温下表现出优异的脱硝性能。研究改性V系NH3-SCR脱硝催化剂的低温活性,并成功在实际烟气条件(120~160) ℃下进行了应用,中试稳定运行时间超过10个月,出口NOx浓度始终可以达标排放,并对运行后催化剂的性能进行了分析探究。中试试验验证了技术路线的可行性和催化剂可靠性,并完成工业化方案论证工作,具有开展示范工程的条件。