CO₂捕获、利用与封存(CCUS)技术一直被认为是实现CO₂减排目标的最现实途径之一。但是CCUS技术的大规模推广与商业化应用受到了化学吸收剂再生过程中高昂能耗成本的制约。近年来,金属氧化物催化剂用于催化富CO₂醇胺溶液再生引起了广泛关注。综述了单一金属氧化物,改性金属氧化物和复合金属氧化物催化富CO₂醇胺溶液再生的技术研究进展,总结了在金属氧化物存在下醇胺溶液中CO₂的催化再生机理,以及影响金属氧化物催化剂性能的关键因素及其两大类改性策略。在此基础上全面剖析了金属氧化物基催化剂在醇胺溶液再生应用中所面临的主要挑战。以期为催化富CO₂醇胺溶液再生金属氧化物催化剂设计,合成工艺优化以及再生机理研究提供参考。

环氧丙烷作为一种重要的有机化工中间体,在化工、医药和食品等行业中广泛应用。环氧丙烷的合成方法主要有氯醇法、共氧化法、异丙苯氧化法、过氧化氢氧化法、氢气和氧气氧化法、氧气直接氧化法等。但随着化工行业的不断发展,绿色高效低成本化合成环氧丙烷已经成为研究热点。本文主要综述了环氧丙烷的合成方法及其相应合成方法的特点和研究进展,同时也对环氧丙烷的应用前景做了简要概述。未来环氧丙烷的合成研究可能更注重环保性、流程简化性和降本增效性。

稀土储氧材料作为汽车尾气催化剂中的重要组成部分,其性能直接影响着催化剂的效率、耐久性以及贵金属用量等。尤其是目前插电式混合动力汽车与增程式电动汽车市场的迅速扩张,对汽车尾气催化剂中的储氧材料提出了更高的要求。系统梳理了汽车尾气催化剂中铈基储氧材料的作用机理,并总结了近年来铈基储氧材料,包括CeO₂储氧材料、二元固溶体CeO₂-ZrO₂储氧材料、三元固溶体铈基储氧材料和四元或多元固溶体铈基储氧材料的研究进展,并对铈基储氧材料在汽车尾气催化剂中的发展趋势进行了讨论,分析了相关产业未来升级的重点和难点所在。

氮氧化物(NO_x)作为大气主要污染物,影响着人类的生活和健康。选择性催化还原(SCR)是当前烟气脱硝的主流技术,脱硝催化剂作为该技术的核心材料有着至关重要的作用。基于不同行业的排烟温度,可分为超低温(≤150 ℃)、低温(≤200 ℃)、中温(200~400 ℃)和高温(≥400 ℃)脱硝催化剂。综述了不同温区下脱硝催化剂的研究现状,介绍了催化剂的材料特点和应用领域,并对脱硝催化剂在不同温区和不同行业中存在的主要问题和面临的挑战进行分析,以期为后续不同温区催化剂的研究和应用提供借鉴。

通过控制水解法制备了CeMnO_x@TiO₂核壳催化剂,并通过调节钛酸四丁酯的水解时间实现了不同厚度的TiO₂壳层的包裹。利用XRD、SEM和TEM等表征手段,对催化剂的物相及其微观形貌特征进行了分析。H₂-TPR和NH₃-TPD实验结果表明,TiO₂壳层的引入一定程度上会降低催化剂的氧化还原能力,但显著增强了其表面酸性。催化剂的性能测试表明,适量的TiO₂壳层能够在不损害催化剂低温脱硝活性的同时扩宽脱硝温度窗口并提高N₂选择性,而过厚的TiO₂壳层则会抑制反应传质过程,导致催化活性下降。该研究结果为构筑稳定高效和高N₂选择性的低温SCR脱硝催化剂提供重要的理论和技术支撑。

以醋酸钴为催化剂,氧气为氧化剂,N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)为自由基引发剂,研究了催化异丁烷选择性氧化制备叔丁醇(TBA)的工艺。在优化的反应条件下(异丁烷用量20.6 mmol,醋酸钴物质的量分数为 0.72%,N-羟基邻苯二甲酰亚胺物质的量分数为5.5%,压力1.5 MPa,温度85 ℃)反应3 h后,异丁烷的转化率达到82.9%,叔丁醇的选择性为83.2%。动力学研究表明该反应为一级反应,其表观活化能为55.25 kJ·mol^-1。机理研究表明,加入的醋酸钴催化剂不仅可以活化N-羟基邻苯二甲酰亚胺,同时还可以促进叔丁基过氧化氢分解,该过程通过原位电子顺磁共振测试得到了证实。

在原料投料比n(二氧化硅)∶n(硝酸钴)∶n(硝酸钙)=3∶1∶0.02下,采用浸渍法制备了催化剂CaO-Co₃O₄/SiO₂,并用于以过氧化氢氧化环戊烯制备环戊酮反应。在自搭建分离精制装置对反应液提纯,得到环戊酮样品,并对环戊酮进行FTIR、GC、¹H-NMR和¹³C-NMR分析检测,FTIR从化学键角度揭示出五元环酮类的微观结构。GC检测出环戊酮纯度为99.981%。¹H-NMR和¹³C-NMR 波谱分析检测出氢原子数为8,碳原子数为5,与分子式C₅H₈O相吻合,本研究为技术工业集成和开拓应用提供了基础实验数据。

采用密度泛函理论(DFT)方法,系统探究了不同电子效应取代基对(^MesCCC)Co[^MesCCC=bis(mesityl-benzimidazol-2-ylidene)phenyl]络合物催化二苯乙炔选择性半氢化反应的影响机制。通过分别在配体骨架上引入强吸电子基团(—CF₃)和强给电子基团[—C(CH₃)₃],设计了(^MesCC C^{C{F}_3})Co和(^MesCC C^{C_3{\left(CH\right)}_3})Co两种催化剂。尽管取代基电子性质差异显著,但催化反应均遵循相似的机理路径,即催化体系由取代二氢钴配合物与其亚稳态的取代二氢基异构体构成动态平衡催化循环体系。更重要的是,计算结果表明给电子型—C(CH₃)₃取代能显著提升催化体系的活性和选择性,这一发现为高效炔烃半氢化催化剂的设计提供了重要的理论依据。

以尿素为原料,通过二次煅烧制备了超薄g-C₃N₄材料,并将其通过N-甲基吡咯烷酮(NMP)自腐蚀旋涂到聚偏氟乙烯(PVDF)膜上。通过XRD、FT-IR、XPS、自清洁和水通量等实验研究材料的基本结构性能,评估了g-C₃N₄光催化膜(CNM)在光芬顿协同作用下对染料污染物亚甲基蓝(MB)的光催化降解效果。实验结果表明,在光照30 min后,对MB溶液的降解率达79.44%,其主要活性自由基为羟基自由基和超氧自由基,CNM光催化膜展现出对MB较好的光催化降解效果以及抗干扰能力。

以4’-(2,4-苯二磺酸)-4,2’:6’,4”-三联吡啶(H₂tbds)为主配体,2,2’-联吡啶(2,2’-bpy)为辅配体,在二价镉盐存在下,通过水热法于pH=5.0条件下合成了Cd(tbds)(bpy)₂(H₂O)·3H₂O配合物。采用元素分析、红外光谱及单晶X射线衍射等方法对其进行了结构表征。单晶结构分析表明,该配合物呈现双重互穿的三维框架结构,拓扑类型为四连接介质网。此外,通过亚甲基蓝(MB)的光催化降解实验研究了其光催化性能,结果表明该配合物对亚甲基蓝的降解率达55.39%。

采用水热法制备了Ni/C催化剂,并在固定床反应器上研究了Ni/C催化剂催化顺酐选择性加氢制备γ-丁内酯(GBL)工艺及其性能。结果表明,Ni/C催化剂加氢活性和选择性较好,在高氢酐物质的量比、压力0.5 MPa、温度180 ℃和空速0.5 h^-1的较优工艺条件下,Ni/C催化剂具有一定的稳定性。这为高效合成γ-丁内酯提供了一种可行的催化工艺途径,并为进一步优化催化剂性能和反应条件提供了理论依据。

以浙江省金华市境内的金华江为依托,采用流量比例的采样方法采集金华江多个点位水体样品,经过处理后对其进行三维荧光光谱的测量。在测量得到的三维光谱信号中引入三维残差矩阵元素,将其分解为激发波长、发射波长和荧光强度三个维度,从而得到重构后的光谱信号。经过对水体样品三维荧光光谱重构信号的分析后得知,水环境中的氟化物呈现中等变异、具有一定分散性的分布迁移特征。

根据Fe₃O₄包覆TiO₂原理,制备了Fe₃O₄/TiO₂核壳结构,并利用X射线衍射对其进行表征,以染料废水为模型分子对其光催化降解性能研究。结果表明,以m(Fe₃O₄)∶m(TiO₂)=1∶2时制备的Fe₃O₄+2TiO₂作为催化剂,在催化剂用量2 500 mg·L^-1、染料废水溶液浓度40 mg·L^-1、pH值为3.0和反应时间250 s的最优条件下,对染料废水降解率可达100%。Fe₃O₄与TiO₂之间形成最佳协同效应时,Fe₃O₄有效增强了光生电子-空穴分离,增强了TiO₂光催化性能,提供更多活性位点,扩大了催化接触面积,提升了整体催化性能,达到高效降解染料废水的效果。