“以废治废”方式对含NOx工业尾气的连续性综合治理方案,一方面是对NO的催化氧化处理,另一方面是赤泥对NOx的吸收,为工业化应用提供可行性方向指导和技术性数据支持。将经过催化氧化处理的尾气通入装有赤泥的吸收装置后,尾气中NOx吸收率达80%。当增加尾气湿度时,可以最大程度地延长赤泥对NOx的吸收寿命。当NO₂/NO浓度比≥1时,碱液对NOx的吸收率最大化。设计了铈锆固溶体负载铜锰催化剂,用于NO催化氧化为NO₂。在Cu、Mn物质的量比1∶9、负载量3%和200 ℃条件下,NO转化率达50%。

硫酸钙晶须是以石膏或工业副产品为原料经特定工艺及配方合成的硫酸钙纤维状单晶体,具有外形完整、尺寸稳定、横截面均匀等特点,是一种具有优良特性的无机材料。由于受生产工艺或设备的影响,硫酸钙晶须的产量较低,质量较差,使硫酸钙晶须在应用上受到一定限制。介绍国内外硫酸钙晶须的制备方法及其各方法的优缺点,阐述硫酸钙晶须晶型的调控和改性的机理,并介绍硫酸钙晶须在改性、环境保护等方面的应用,为相关研究提供一些建设性的建议。

铂基催化剂是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的关键材料之一,催化材料需具有高活性、高导电率、高稳定性、耐腐蚀等性质。目前,铂基催化剂存在耐久性差、利用率低且价格昂贵等问题,严重制约了PEMFC商业化。因此,制备高稳定性、高活性、成本低的催化剂成为研究重点。综述关于提升铂基催化剂催化活性的两个方向,一是对碳载体改性处理,从而提升电催化性能;二是负载单一类金属、双金属和金属化合物等,提升电催化性能。阐述铂基催化剂在催化过程中提升催化活性的研究与应用,提升催化活性可从两方面同时入手,通过改变催化剂组分以及载体特性以达到更好的催化效果,在提升催化活性的同时,降低铂含量,形成经济、稳定的燃料电池催化剂。

重金属污染是一个全球性的环境问题,对人类生命构成严重威胁。消除环境中的重金属污染物大多数方法受到高费用、处理时间长、地质问题等限制。金属固定化和微生物方法已被证实在处理土壤中的重金属污染物方面是切实可行的。综述了土壤重金属污染的一般状况,阐述各类修复重金属污染方法的优缺点。指出修复受污染土壤需要考虑包括修复方法、土壤污染程度、场地条件以及在不同修复阶段出现的各种可能性。

介绍制备多孔氧化铝的3种方法,即固相合成法、液相合成法和气相合成法;比较不同方法制备的氧化铝的理化性能如粒径、比表面积、分散性。多孔氧化铝因其优异的理化性能,在基建、吸附、催化、光学及医药领域均显示出良好的应用前景。

熔融KOH因更高的腐蚀温度和100%的浓度,腐蚀率达KOH溶液的56.15~790.77倍。以碳20材质和20 g·(5根)^-1的KOH用量于500 ℃腐蚀3 h的最优参数制备的费托合成Fe系催化剂基体钢管达最高10.28%的腐蚀率;其表面残留少量KOH,呈现很多不规则粗糙微坑和大量孔隙。碳20材质因含碳较316L和304更易被腐蚀,越多的KOH用量和越高腐蚀温度越易获得高腐蚀率,腐蚀5 h则形成严重的钝化膜降低腐蚀率。

分别制备V-Mo/Ti和V-W/Ti脱硝催化剂,并对两种催化剂进行650 ℃热处理。采用XRD、N₂吸附-脱附、H₂-TPR、UV-vis、NH₃-TPD和O₂-TPD表征分析各催化剂的物理化学性能,并考察催化剂热处理前后脱硝性能的变化。结果显示,650 ℃热处理没有改变钒钛基催化剂的晶型,但会导致催化剂比表面积和孔容下降。热处理后,催化剂的还原性能、酸性、化学吸附氧含量均有不同程度的下降,造成催化剂脱硝活性降低。相比V-Mo/Ti催化剂,V-W/Ti催化剂受热处理的影响相对较低。因此,V-W/Ti-T催化剂的脱硝性能优于V-Mo/Ti-T催化剂,即V-W/Ti催化剂的热稳定性强于V-Mo/Ti催化剂。

以超声波辅助-水热法合成金属有机骨架化合物Cu-BTC,采用XRD、SEM、BET、FT-IR、EDS等技术对样品进行表征分析。表征结果显示,合成的材料Cu-BTC呈现八面体结构,结晶度高,属于微孔材料。通过吸附脱除模拟油(正辛烷-二苯并噻吩)中的硫化物-二苯并噻吩,评价其吸附脱硫性能。采用溶剂洗脱法再生吸附样品,使用3次后仍保持85.46%的脱硫率,说明通过超声波辅助水热合成的金属有机骨架化合物Cu-BTC在吸附脱硫方面具有良好的应用前景。

以γ-AlOOH为原料,采用球磨法制备得到α-Al₂O₃载体,与传统焙烧法制备的α-Al₂O₃载体相比,比表面积更大,达到70.7 m²·g^-1。通过浸渍法制得Pd/α-Al₂O₃催化剂,采用XRD、氮气物理吸附、NH₃-TPD、H₂-化学吸附、TEM等方法对载体和催化剂进行表征,并在CO氧化偶联反应中对催化剂的催化活性进行评价。结果表明,制备的Pd/α-Al₂O₃催化剂在CO氧化偶联反应中具有出色的催化活性,草酸二甲酯时空收率达到2 175 g·(L·h)^-1。

针对催化裂化催化剂喷雾干燥过程,建立100 kg·h^-1单喷枪压力式喷雾干燥塔模型,对不同塔体结构下干燥塔内热风分布规律进行模拟研究,并考察热风出口位置对干燥塔内温度分布、速率分布以及气流运动轨迹的影响。结果表明,干燥塔内未设置热风分布板,热空气呈旋流下降状态,喷枪下游存在明显低温区,流场分布均匀性相对较差;设置两层开孔均匀的热风分布板,热空气呈竖直向下运动状态,温度呈梯度分布,流场分布均匀性较好;设置两层中央开孔的热风分布板,热气流呈集中分布状态,喷枪附近气流速率和温度分布呈现中间高、四周低的趋势;调整出风烟道上的出风口位置对干燥塔内流场分布存在显著影响。

建立电焙烧炉热效率计算模型,分析电焙烧炉的引风量、操作压力、密封结构等因素对热效率的影响,通过炉膛外表面喷涂阻隔性保温涂料的方法,降低炉膛热损失。运行结果表明,模型计算结果与运行结果吻合,偏差不超过2.5%,通过操作参数及设备结构的优化,焙烧炉热效率由原来的81.7%提高到85.7%,年节约运行成本21.05万元,经济效益良好。

以氧化石墨烯为结构导向剂,间苯二酚-甲醛-三聚氰胺为前驱体,其中三聚氰胺为氮源,经溶胶-凝胶法及炭化制备得到厚度均一可控、氮含量可调的三维堆叠石墨烯基氮掺杂层级孔碳纳米片(NCNS),负载Pd后的Pd/NCNS催化剂用于PTA加氢精制。与商用Pd/C催化剂相比,制备的Pd/NCNS催化剂表现出更高的活性,这可归因于其较短的扩散通道、氮掺杂及其所致的高Pd分散度。

链烷烃的加氢异构反应是生产优质调合燃料、高端白油和高端润滑油基础油等高值油品的重要加工过程。对代表加氢异构分子筛未来趋势的重要十元环分子筛,包括ZSM-22、ZSM-23和ZSM-48的改性方法、机理和效果进行综述,重点论述了碱处理,碱土元素、稀土元素改性及分子筛骨架过渡金属改性对分子筛的影响,指出了现有研究存在的潜在问题和未来发展方向。

综述了以拟薄水铝石为铝源,制备毫米级球形氧化铝载体的主要成型工艺,包括油氨柱成型法、热油柱成型法、水柱成型法、转动成型法等,具体介绍了各成型工艺的区别及制备球形氧化铝的性能差异,展望了今后γ-Al₂O₃球形载体制备研究的重点和发展方向。

对均四甲苯气相氧化制均苯四甲酸二酐催化剂进行介绍。均苯四甲酸二酐催化剂研究的重点在于催化剂反应机理、活性组分组成配方和成型工艺的优化。钒钛比例调变、金属掺杂等优化反应性能,新型成型工艺优化涂层结构与强度使均酐催化剂逐渐完善。今后还应将添加各种助剂,与催化剂制备及成型工艺优化相结合,进一步提高催化剂的收率、活性涂层的强度和运行稳定性。开发高均四甲苯进料负荷、高均苯四甲酸二酐收率兼顾长寿命的催化剂是下一步的研究重点。

测试了一系列Fe(OH)_x修饰的Pt/BN催化剂用于巴豆醛加氢的性能。与纯Pt/BN催化剂上巴豆醇的低选择性(小于5%)相比,Fe(OH)_x的修饰可显著增加巴豆醇的选择性。n(Fe)∶n(Pt)=0.1的催化剂(0.1FePt/BN)具有最佳性能,其在80 ℃液相中的巴豆醇生成速率为166.6 μmol·g_Pt^-1·s^-1,选择性为72.7%,在70 ℃气相中的转换频率(TOF)为0.042 78 s^-1,选择性为80.5%。表征结果表明,Pt-Fe(OH)_x相互作用改变了Pt物种在Pt-Fe(OH)_x界面位点的电子特性,从而促进了吸附羰基的活化,提高了对不饱和醇的选择性。此外,动力学数据的定量分析表明,在70 ℃时,界面Pt位点的TOF为0.377 53 s^-1,比非界面Pt位点(0.56×10^-3 s^-1)高出三个数量级。

为实现碳达峰、碳中和目标,除加大节能减排力度之外,还需进一步加强对CO₂、CH₄等温室气体的资源化利用,甲烷干重整(DRM)利用CO₂和CH₄生产H₂和CO合成气是一个备受关注的热点。采用“双溶剂”法制备纳米片、纳米棒和纳米颗粒三种形貌γ-Al₂O₃载体,研究了载体形貌对Ni/γ-Al₂O₃催化DRM的影响。结果表明,Ni/Al₂O₃活性受γ-Al₂O₃载体形貌影响,Ni负载于Al₂O₃纳米棒催化剂表现出优异的活性,CO₂和CH₄的初始转化率分别是84.3%和75.4%,产物中H₂/CO的比例为0.88,在反应过程中稳定性最高,没有失活迹象,与Ni负载于市售Al₂O₃催化剂相比,CO₂和CH₄的转化率提升23.6和26.8个百分点。这是由于高比表面积的Ni负载于Al₂O₃纳米棒催化剂有利于Ni金属在表面的分散,存在较多的Ni的活性位点抑制反应过程中的Ni颗粒的团聚;Ni负载于Al₂O₃纳米棒催化剂拥有最多的碱性位点,有利于CO₂在催化剂表面的吸附活化。

利用溶胶-凝胶法成功制备了Rb-Sr-Fe-TiO₂光催化剂,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射、傅里叶红外光谱对其进行表征。在可见光诱导下,利用亚甲基蓝(MB)评价其光催化性能。结果表明,在RbCl、Sr(NO₃)₂和FeCl₃的最佳掺杂比m_RbCl:$m_{Sr(NO_{3})_{2}} : m_{FeCl_{3}}: m_{TiO_{2}}$=2:1:0.2:100,最优催化剂浓度1.0 g·L^-1条件下,Rb-Sr-Fe-TiO₂对4 mg·L^-1的亚甲基蓝溶液进行光催化降解,3 h内降解率达到98.56%。Rb-Sr-Fe-TiO₂克服了传统TiO₂吸附能力差和可见光响应性差的缺陷,提高了材料的光催化活性,有望在废水处理方面得到广泛的应用。

以三嵌段共聚物F127(EO₁₀₆PO₇₀EO₁₀₆)为模板剂,Al[OCH(CH₃)₂]₃ 为铝源,活性组分前体Cu(NO₃)₂·2.5H₂O和Ce(NO₃)₂·6H₂O,采取原位合成法制备有序介孔氧化铝负载的Cu-Ce催化剂,研究合成的有序介孔氧化铝及催化剂对维埃斯(VS)的消毒效果。结果表明,VS在Al-0.05Cu-0.05Ce双金属催化剂表面的消毒降解效果最佳,产物中氧化物相对较多,主要发生S—C键和P—S键的断裂,断裂的碎片进一步氧化,反应4天,VS消毒降解率98.01%。这可能是由于CeO₂中的铈元素能受环境影响在Ce³⁺→Ce⁴⁺间发生可逆转变,催化VS发生氧化消毒反应。

研究复配催化剂对FCC回炼油催化加氢性能的影响。以NaY分子筛、拟薄水铝石分别作为原料制备HY分子筛、γ-Al₂O₃,并采用浸渍法制备P@γ-Al₂O₃改性载体。利用XRD、BET、Py-IR和SEM等对催化剂进行表征。采用高压反应釜进行FCC回炼油加氢催化实验,考察载体种类、活性组分Ni-Mo配比对催化反应性能的影响。结果表明,磷改性有利于提高γ-Al₂O₃的织构特性和B酸量。另外,将HY分子筛与P@γ-Al₂O₃复配后,其载体酸性及孔道分布得到进一步优化,在复配比为m(P@γ-Al₂O₃)∶m(HY)=8∶2、活性组分配比n(Ni)∶n(Mo)=1∶2时,催化加氢性能最好,所得产物中饱和分最多、氢碳比最高。

重质油加氢催化剂所用的拟薄水铝石要求具有较大的孔容、比表面积和特定的孔结构,工业上通常采用硫酸铝法和碳化法生产。为了提高孔容孔径,本文采用扩孔法制备超大孔拟薄水铝石,同时采用硫酸铝法和碳化法制备常规大孔拟薄水铝石,并将三种拟薄水铝石制备成氧化铝、载体和催化剂,表征分析孔结构,评价催化剂的加氢反应性能。低温N₂吸附-脱附测试表明,扩孔法拟薄水铝石制备的载体孔容孔径最大,硫酸铝法拟薄水铝石制备的载体孔径分布最集中。压汞分析测试表明,三种方法制备的拟薄水铝石主要由晶粒间孔和颗粒间孔组成,经挤压制备成载体后颗粒间的大孔全部消失,只存在晶粒间的孔。XRD分析表明,扩孔法制备的拟薄水铝石晶粒最大,是导致其具有较大孔容孔径的原因之一。SEM和TEM分析显示,硫酸铝法制备的拟薄水铝石呈现纤维状结构,碳化法拟薄水铝石具有较小的片状结构,而扩孔法拟薄水铝石具有更大的片状结构,这也是三种拟薄水铝石呈现不同孔结构的原因。固定床评价结果表明,对于重油加氢处理反应,硫酸铝法、碳化法和扩孔法拟薄水铝石在制备成催化剂以后,活性依次增大,这是由于较大的可几孔径有助于提高重油大分子扩散速率导致的。

三乙胺作为一种含氮挥发性有机物,其催化燃烧处理对相关企业及行业有重要意义。以ZSM-5及过渡金属Co、Cu、Fe改性ZSM-5分子筛为催化剂,研究催化剂表面酸性、比表面积等对催化性能的影响。结果表明,三乙胺在催化剂上完全转化所需的最低温度依次为Co-ZSM-5(220 ℃)<Cu-ZSM-5(280 ℃)<ZSM-5(300 ℃)<Fe-ZSM-5(320 ℃)。在反应温度(220~240) ℃时,Co-ZSM-5分子筛对CO₂选择性达到98%,N₂选择性达到90%,生成的废气较少。

以某水泥厂已运行4 000 h的蜂窝式脱硝催化剂为检测对象,对其几何外观、理化特性和催化性能进行研究和分析。结果表明,催化剂样品孔道结构出现堵塞,抗压强度合格但磨损率偏高。主要活性组分含量下降,催化剂存在严重的碱金属和重金属中毒,导致催化剂表面的活性位减少和化学失活。催化剂当前脱硝效率和氨逃逸指标偏低,催化性能低于设计阈值。建议及时进行换装或再生管理,以保障机组安全稳定运行。

生物质衍生物环戊酮自缩合合成2-环戊烯戊酮,可以作为高密度燃料的前驱体。对用于环戊酮自缩合合成2-环戊烯戊酮反应的催化剂进行综述,根据反应体系的相态可以分为均相催化剂和非均相催化剂。虽然均相催化剂具有较优异的催化活性,但存在腐蚀设备、污染环境、无法回收利用等缺点;在非均相催化剂中,固体碱催化剂(CaO和MgO)的催化性能最好,但该催化剂存在失活问题;其次,酸碱双功能催化剂(MgAl-HT)由于同时具有酸碱活性中心,具有较好的催化性能,但与液体催化剂相比,其催化性能还有待进一步提高。因此,开发绿色高效的固体酸碱双功能催化剂,不仅符合绿色化学的发展要求,而且为制备生物燃料奠定基础。

择型分子筛如ZSM-5由于具有独特的结构和孔道效应,以及水热稳定性高、硅铝比可调范围大、酸性强、合成成本低等优点在工业上得到了广泛应用。ZSM-11与ZSM-5同属Pentasil分子筛家族,两者结构相似,但ZSM-11分子筛孔道为十字形的交叉孔道,相比商用ZSM-5分子筛的之字形孔道具有更优异的传质扩散能力和降低焦炭的优势。本文重点聚焦ZSM-11分子筛的合成与应用,按合成目的、方式进行了分类,并对ZSM-11分子筛在催化裂化、苯的烷基化、脱硝、芳构化、甲醇制烯烃及其他新型应用方面进行阐述,提出ZSM-11分子筛只有解决其合成的成本、环保问题,向无溶剂、无模板剂、原位合成等方向发展,才能加快它在工业领域更为广泛的应用。

钒基催化剂作为一种代表性商业化氨选择性催化还原脱硝催化剂,被广泛应用于火电厂、工厂和船舶等场合的尾气处理。钒基催化剂的缺点主要在于工作温度窗口过高,为了进一步提升该催化剂性能,研究人员一直尝试采取各种方法和手段对其进行改性。本文综述了近十年来钒基催化剂的主要研究报道,从Ce、Fe、Cu等金属氧化物及非金属氧化物对活性组分的修饰改性、载体种类和结构的作用、DPF和堇青石等支撑体对催化剂效果的影响,抗碱金属中毒、抗SO₂和脱除Hg⁰性能和机理,以及反应动力学等方面进行了阐述。

为了拓宽TiO₂的光响应范围,制备了Cu、Ag掺杂的改性TiO₂光催化剂,借助傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外漫反射(UV-vis)等对光催化材料的结构和性能进行表征和分析。并以甲酸和异丙醇作为反应底物,研究了改性光催化剂对甲酸产氢异丙醇偶联合成四甲基乙二醇反应的光催化活性。结果表明,制备的光催化剂为锐钛矿相球型纳米颗粒,形貌规则,掺杂金属使得催化剂的光吸收范围变宽,光催化能力提高。Cu、Ag双掺杂光催化剂对甲酸产氢异丙醇偶联合成四甲基乙二醇反应表现出更高的催化活性。

以天然纤维素为模板,利用水热合成法制备ZnSnO₃/纤维素复合材料,并探究反应前体物浓度对复合材料制备的影响。采用SEM、XRD、TG等对合成材料进行表征,并通过光催化降解罗丹明B研究了复合材料的光催化性能。结果表明,纳米ZnSnO₃颗粒通过水热成功包覆在纤维素纤维表面,且复合材料能够完美保持滤纸纤维素独特的层级多孔网状结构。以ZnSnO₃/纤维素复合材料作为光催化剂对染料RhB进行降解时,相比于纯ZnSnO₃,复合材料表现出更优异的光催化性能,光降解效率可达98%以上,5次循环测试后,对RhB的降解仍可达94.3%,具有良好的稳定性。此外制备得到的宏观纤维结构的复合材料,能够为解决催化材料在实际应用中难以回收的问题提供思路,对光催化及能源重复利用的进一步发展具有重要意义。

采用H₂O-H₂SO₄和H₂O-NaOH顺序萃取法,考查和分析了ASC浸渍炭负载金属(Cu、Cr和Ag)在不同萃取液和残渣中的含量和分布,以及其染毒(HCN或CNCl)后样品在水相萃取液和残渣中金属离子、 {\mathrm{NH}}_4^{+}、CN^-和Cl^-离子的含量和分布。结果表明,浸渍炭负载金属氧化物的形态为CuO、CrO₃、Cr₂O₃和Ag₂O,其中金属Cr或以 (NH₄)₂CrO₄的形式存在。这些金属氧化物在防护HCN或CNCl过程中发生形态变化,即CrO₃还原为Cr₂O₃,CuO转化为水溶态的Cu²⁺(如CuCl₂)。此外,染毒浸渍炭样品表面还发现有 {\mathrm{NH}}_4^{+}离子或可离解为 {\mathrm{NH}}_4^{+}离子的氨基化合物。