采用正电子湮没技术研究了13种金属离子掺杂对纳米TiO2光催化材料缺陷的影响,并讨论了离子掺杂对TiO2光催化材料平均电子密度和光催化活性的影响。结果表明,纳米TiO2光催化材料的缺陷主要是氧空位、孪晶界、位错和金属空位等。正电子湮没谱的分析表明,Fe3+、W6+和La3+高价态离子的掺杂降低纳米TiO2的平均电子密度,低价态的Zn2+、Cu2+、Pb2+、Mn2+、Co2+和Ag+掺杂增大了纳米TiO2的平均电子密度,Al3+、V5+、Ni2+和Cr3+的掺杂对纳米TiO2平均电子密度没有影响。纳米TiO2的离子掺杂寿命谱与光催化活性之间关系分析表明,Pb2+、La3+、Cr3+和Co2+掺杂时,材料中自由体积缺陷的形成不利于TiO2光催化活性的提高,而Fe3+、W6+、La3+、Cu2+、Mn2+、Ag+、Al3+、V5+和Ni2+掺杂时,则有利于TiO2光催化活性的提高。
以偏钛酸为原料,采用挤条成型的方法制备TiO2成型载体。考察焙烧温度对TiO2成型载体抗压强度、比表面积、孔容、孔径分布和晶相结构等的影响,采用XRD、BET、TG-DSC和SEM等手段对载体进行表征,并采用浸渍法制备了用于粗对苯二甲酸加氢精制的Pd/TiO2催化剂。结果表明,提高焙烧温度有利于提高成型载体的侧压强度,但会使成型载体的比表面积和孔容降低,孔径分布向大孔方向位移。焙烧温度超过800 ℃,锐钛型TiO2成型载体的晶型结构发生相变,逐步转变成金红石型。600 ℃制备的TiO2成型载体的侧压强度在110 N·cm-1以上,比表面积达60 m2·g-1。并用TiO2成型载体制备了质量分数0.5%Pd/TiO2催化剂,用于对苯二甲酸加氢精制过程,4-CBA转化率达99%以上,为对苯二甲酸加氢精制催化剂研究提供了新的载体。
酸
在固定床反应器中对Ba-Ru-K/AC催化剂在相应的工业条件下[温度(350~450) ℃,压力10 MPa,V(H2)∶V(N2)=1.0、1.5、2.0、2.5和3.0,空速(60 000~180 000) h-1],进行了系列动力学测试。采用改进的Temkin动力学方程对实验数据进行拟合,考虑到H2和NH3的吸附对催化剂作用的阻碍效应,优化得到动力学模型参数n、α、w1和w2分别为1、0.15、0.5和1.4。结果表明,在Temkin方程中加入H2和NH3的吸附项能够获得可靠的动力学模型,用Arrhenius和Van’t Hoff方程对动力学和热力学参数k、KH2和KNH3进行线性拟合,得到氨合成反应的活化能为90.2 kJ·mol-1,远低于铁基催化剂,说明Ru上N2的解离吸附活化能垒远低于传统磁铁矿基催化剂和维氏体基催化剂。H2的吸附热为76.2 kJ·mol-1,证明Ba-Ru-K/AC催化剂上H2的吸附较强烈,对N2的吸附有强烈的抑制作用。改进的Temkin动力学方程能应用于使用Ru/C催化剂的氨合成反应器的设计和操作。