检索结果-南通市图书馆

作者：徐丽霞南京大学

学位级别：硕士

随着挥发性有机化合物(volatile organic compounds,简称VOCs)的持续增加及其对人类健康和生态环境的有害影响,开发高效的VOCs消除技术显得迫切而且重要。在众多的VOCs治理技术中,催化燃烧技术由于具有能耗低、起燃温度低、适用范围广... 详细信息

随着挥发性有机化合物(volatile organic compounds,简称VOCs)的持续增加及其对人类健康和生态环境的有害影响,开发高效的VOCs消除技术显得迫切而且重要。在众多的VOCs治理技术中,催化燃烧技术由于具有能耗低、起燃温度低、适用范围广、处理效率高、无二次污染等优点而成为应用最广的治理技术。开发高效低成本的催化剂则是催化燃烧技术之关键。本文选取了一种含氧VOCs异丙醇及芳香类VOCs甲苯作为探针污染物,以介孔Al2O3及TiO2纳米片为载体制备了一系列Pd基催化剂,考察了催化剂制备方法、催化剂处理气氛、载体表面酸碱性、二元金属引入等对Pd基催化剂催化异丙醇或甲苯的燃烧性能的影响。并结合了N2吸脱附、透射电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、CO吸附原位红外光谱分析、H2程序升温还原等表征技术,研究了催化剂结构与性能之间的关系,研究取得如下结果:(1)以介孔氧化铝为载体采用浸渍法制备了Pd/MA、Co/MA及Pd/Co/MA催化剂,研究了不同前处理气氛对催化剂性能的影响,同时考察了 Co与Pd之间的相互作用对异丙醇催化燃烧活性的影响。实验结果表明前处理气氛对催化剂催化活性的影响显著,经H2还原处理的催化剂对异丙醇的催化活性最佳。另外,在H2还原处理后,Co和Pd之间存在协同效应,并且Co对Pd有稳定作用。接下来,我们在介孔氧化铝载体制备过程中分别掺杂了不同酸性(Ti、W)、碱性(Ba、Mg)元素,然后负载Pd,考察不同酸碱性元素一步掺杂对甲苯催化燃烧活性的影响,结果发现,碱性元素掺杂不仅使催化剂的起燃温度低,而且使甲苯完全转化的温度要显著低于掺酸性元素的催化剂。这是因为碱性元素改性促进了Pd物种分散、改变了Pd外层电子云密度、提升了Pd物种氧化还原能力。(2)以二氧化钛纳米片为载体用不同方法(浸渍法、沉淀沉积法、光沉积法、NaBH4还原法)合成了单金属Pd/TiO2催化剂,研究了不同合成方法对催化剂催化氧化甲苯活性的影响,也考察了与普通商用P25为载体的催化剂活性的差异。结果表明TiO2纳米片载Pd催化剂催化活性优于P25载Pd催化剂,原因可能是TiO2NS主要以{001}晶面为暴露晶面。用浸渍法合成的催化剂活性效果最佳,这可能与合成过程中免去水洗步骤有关。在此基础上,我们分别用浸渍法和沉淀沉积法合成了 Pd-M(M=Cu、Co)双金属催化剂,发现在不同制备方法下,元素共掺杂对催化剂催化氧化甲苯的活性有显著差异。浸渍法中,Cu与Pd的共掺杂显著提高了甲苯催化活性,而Pd-Co/TiO2催化剂对甲苯催化燃烧有明显的抑制。而沉淀沉积法中,元素共掺杂的作用差异不太明显,活性最好的Pd-Cu/TiO2催化剂活性略高于活性其次的Pd-Co/TiO2催化剂。说明Co在TiO2表面的存在状态不同对Pd/TiO2的活性将产生不同的影响。

关键词：异丙醇甲苯催化燃烧 Pd基催化剂介孔氧化铝二氧化钛纳米片

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模板法制备介孔金属氧化物及发光材料组装

模板法制备介孔金属氧化物及发光材料组装

作者：杨泠暨南大学

学位级别：硕士

迄今为止,控制介孔材料的形貌和性能仍属难题,且尚无上转换发光介孔组装材料制备的报道。本文分别以不同的表面活性剂为模板,经由溶胶-凝胶法及改进的溶胶-凝胶法制备了无机介孔金属氧化物,对其进行发光材料组装,得到独特的介孔发光材... 详细信息

迄今为止,控制介孔材料的形貌和性能仍属难题,且尚无上转换发光介孔组装材料制备的报道。本文分别以不同的表面活性剂为模板,经由溶胶-凝胶法及改进的溶胶-凝胶法制备了无机介孔金属氧化物,对其进行发光材料组装,得到独特的介孔发光材料和介孔上转换发光材料。采用低温N吸附-脱附曲线、XRD和LAXRD、TEM和Hr-TEM、和TG-DTA等对材料进行了表征。第一章绪论。主要讲述无机介孔材料介孔材料形成机理、合成特征、无机多孔材料的应用研究进展,重点介绍介孔氧化铝的制备和应用研究进展。第二章详细介绍材料制备过程中使用到的材料和仪器、实验内容、制备流程和分析测试方法。第三章、第四章制备介孔氧化铝及组装其发光物质。第三章主要研究以表面活性剂为模板,通过溶胶.凝胶过程中的自组装过程,制备介孔氧化铝。通过改变表面活性剂的种类和浓度、反应条件和时间、后处理温度等实验条件,考察各因素对介孔结构和性能的影响。第四章以介孔氧化铝为载体,通过水热反应法,获得了Eu的介孔氧化铝组装体,研究其形貌和光谱特性,首次观察到多孔氧化铝基质对Eu的能量传递;首次尝试获得Er、Yb的介孔氧化铝组装体上转换发光材料,研究了其形貌和光谱特性。第五章、第六章仿照前述方法制备介孔二氧化锆及组装其发光物质。第五章结合无机物的溶胶-凝胶过程和表面活性剂的自组装过程,制备介孔二氧化锆。第六章以介孔二氧化锆为载体,水热合成了Eu、Gd的介孔二氧化锆组装体,研究了组装体系的形貌和光谱特性。第七章结论与展望。

关键词：介孔氧化铝介孔二氧化锆 Eu3+ Gd3+ Er3+ Yb3+ 上转换发光溶胶-凝胶水热反应

铝基氧化物吸附去除水中砷、氟效果和机制研究

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铝基氧化物吸附去除水中砷、氟效果和机制研究

作者：李永欢北京林业大学

学位级别：硕士

砷和氟存在于受污染的地下水中,长期饮用含砷／氟饮用水会严重危害人体健康。因此,开发高效的除砷降氟技术对于解决砷氟地方病安全饮水问题有着重要的现实意义。针对居住分散及小规模供水的地区,吸附法较之其他处理方法有着明显的优势... 详细信息

砷和氟存在于受污染的地下水中,长期饮用含砷／氟饮用水会严重危害人体健康。因此,开发高效的除砷降氟技术对于解决砷氟地方病安全饮水问题有着重要的现实意义。针对居住分散及小规模供水的地区,吸附法较之其他处理方法有着明显的优势。目前己报道的吸附研究侧重于新型吸附材料的开发、吸附性能评价和吸附机制解析,对于影响吸附性能的关键性表面结构特性研究较少。本研究以介孔氧化铝为研究对象,探讨了影响AS(V)吸附性能的关键性表面结构特性,及影响颗粒内传质速率的关键因素。同时制备了磁性氧化铝气凝胶,考察了其除氟性能及机制。首先,合成出了三种不同结晶度及孔结构特性的介孔氧化铝,研究了影响其对除As(V)吸附容量的关键性表面结构特性以及影响颗粒内传质速率的关键因素。其中MA1和MA2呈现无定形结构,而MA3呈现晶形结构特点。在三种介孔氧化铝中MAl除砷吸附量最高,为175.7 mg/g。结果显示介孔氧化铝除砷吸附性能与其比表面积和孔结构特性没有明显相关关系,而与对分布函数(PDF)得到的介孔氧化铝的无定形度,选择性溶解实验得到的无定形组分含量,表面滴定实验得到的Al-OH表面位密度,27Al NMR表征结果得到的A1-O配位环境(AlO4, AlO5)呈正相关关系。对于去除As(V)吸附量最高的MA1,进一步考察了制备过程中的关键参数-煅烧温度对吸附量的影响及其与样品表面结构特性的关系。研究结果显示,随着煅烧温度升高,吸附容量降低,而样品无定形程度降低,结晶度提高,无定形组分含量降低。As(V)在三种介孔氧化铝颗粒中的吸附动力学可用均向表面扩散模型(HSDM)来描述。HSDM模型拟合结果显示MA1颗粒内表面扩散系数DS为0.23×10-8cm2/s,大于0.22×10-8cm2/s (MA2)和0.18×10-8cm2/s (MA3)。采用HSDM模型进一步考察了颗粒粒径和真密度对As(V)颗粒内传质速率的影响,结果显示颗粒粒径影响程度大于真密度,颗粒粒径越小吸附传质速率越快。针对氟的去除,本研究制备了不同磁性组分含量的氧化铝气凝胶,并评价了其除氟性能,探究了除氟机制。研究结果表明磁性氧化铝气凝胶的除氟吸附容量、比表面积均随着Fe/Al摩尔比而逐渐降低,其中磁性氧化铝气凝胶除氟最高吸附量为43.9mg/g。F在吸附剂颗粒内的传质过程可用HSDM模型来描述。磁性氧化铝气凝胶吸附能力随着pH值降低而升高。共存离子实验中除HC03-和P043-外,其他共存离子对磁性氧化铝气凝胶除氟影响效果小。磁性氧化铝气凝胶对模拟实际水样中氟的实验研究结果得出,其在2 h内将氟浓度降低到WHO标准(1.0 mg/L)和我国标准(1.5 mg/L)以下,表明磁性氧化铝气凝胶在实际应用中具有极大的潜力。物相检索结果得出磁性氧化铝气凝胶中主要含有勃姆石(boehmite)和磁铁矿(magnetite)。采用XPS和FTIR表征,进一步解析了F-在磁性铝气凝胶表面的吸附,结果显示勃姆石和磁铁矿对于F-的吸附均有贡献,为化学吸附过程。磁性氧化铝气凝胶由于吸附性能强,易于分离等优点被作为一种除氟的理想磁性吸附材料。

关键词：介孔氧化铝磁性氧化铝气凝胶砷氟吸附

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超声诱导组装介孔复合功能材料

超声诱导组装介孔复合功能材料

作者：台国安南京航空航天大学

学位级别：硕士

本文研究了高强度超声波诱导组装合成介孔复合材料及对其机理进行了深入地探究。因为氧化铝可以作为催化剂和催化剂载体以及聚合物的掺杂剂等,镍/氧化铝可以作为催化剂、燃料电池的阳极材料、YAG激光器的吸附材料、具有湿度传感特性以... 详细信息

本文研究了高强度超声波诱导组装合成介孔复合材料及对其机理进行了深入地探究。因为氧化铝可以作为催化剂和催化剂载体以及聚合物的掺杂剂等,镍/氧化铝可以作为催化剂、燃料电池的阳极材料、YAG激光器的吸附材料、具有湿度传感特性以及具有优良的磁光记录特性等。因此我们选择了氧化铝及镍/氧化铝两种物质为研究对象。在合成六方相氧化铝的基础上,如果能合成出六方相取向的介孔镍/氧化铝,将会对以上性能有很大的改善。本文的研究工作主要有以下两大部分:1探讨不同超声强度,不同超声时间对合成规则取向的六方相介孔氧化铝特性的影响,比如超声对稳定性(包括离子交换特性以及热稳定性)的影响,以及形态结构的影响。从而寻找最大结晶度的条件。并对超声的作用机理进行了比较深入地探讨。结果发现在超声强度为400W,超声时间为20min合成的样品的结晶度最大。超声可以加厚孔壁,提高热稳定性,但是对离子交换特性没有影响。超声作用对形貌有很大的影响。2基于对六方相介孔氧化铝合成机理的理解以及超声对其影响的研究,首次尝试在最大结晶度条件下合成了六方相结构的介孔镍/氧化铝复合材料。在组成为铝与铝、镍总摩尔含量之比为0.625下,成功地进行了阴离子交换而脱除表面活性剂。并研究了该组分下,片层相向六角相介孔结构的转变过程;有趣的是,在组成为0.500时,在高温焙烧过程中,存在着六方相-无定型-六方相的转变过程。

关键词：介孔氧化铝介孔镍/氧化铝纳米复合材料介孔材料相转变超声波自组装

高分散Pt/介孔Al2O3催化剂的制备、成型及异丁烷脱氢性能研究

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高分散Pt/介孔Al2O3催化剂的制备、成型及异丁烷脱氢性能研究

作者：刘伟大连理工大学

学位级别：硕士

异丁烯是重要的有机化工原料,其生产路线主要包括蒸汽裂解、催化裂化和催化脱氢。其中蒸汽裂解和催化裂化路线对石油、石脑油的依赖度高,所得产物为复杂的混合物分离成本高。异丁烯需求的稳步增长、化石原料的持续枯竭以及页岩气和天然... 详细信息

异丁烯是重要的有机化工原料,其生产路线主要包括蒸汽裂解、催化裂化和催化脱氢。其中蒸汽裂解和催化裂化路线对石油、石脑油的依赖度高,所得产物为复杂的混合物分离成本高。异丁烯需求的稳步增长、化石原料的持续枯竭以及页岩气和天然气在经济、环保等方面的优势,使得开发异丁烷脱氢制异丁烯路线成为发展热点。已经在工业上得到实际应用的异丁烷直接脱氢催化剂大致有两类:Pt系和Cr系催化剂,Cr系催化剂价格低廉,但存在积碳严重、环境不友好等问题,而Pt系催化剂由于其卓越的C-H键断裂能力、较高的反应活性和稳定性仍然是低碳烷烃催化脱氢的最佳催化剂。但是铂的成本高且丰度低,因此开发稳定的高分散Pt催化剂、提升Pt利用效率成为了研究人员们的不懈追求。本论文第一部分利用溶胶-凝胶过程成功制备了一类介孔AlO固载的高分散Pt催化剂(Pt/m-AlO),当Pt含量在0.1wt%时,异丁烷催化脱氢转化率可达28.5%,异丁烯选择性达91.9%,在9 h的异丁烷脱氢反应测试中催化剂无明显失活。添加适量Sn,异丁烷转化率可进一步提升至36.6%,异丁烯选择性提升到98%。以单位铂单位时间异丁烯生成速率以及失活速率常数为基准,该催化体系无论是催化活性还是反应稳定性都高于现有文献报道值,显著提升了贵金属Pt的利用率。利用球差电镜、固体核磁、同步辐射等手段重点对催化剂活性相结构进行了表征,结果显示低维Pt团簇(～1 nm)是主导物种,介孔AlO的无定型微环境保证了Pt物种的高分散和稳定。相比传统?-AlO负载制备Pt催化剂,该方法制备的催化剂有效提高了Pt的分散性和稳定性以及催化反应性能。基于Pt/m-AlO催化剂优异的催化性能,本论文第二部分开展了成型工艺研究。结合Pt/m-AlO本身的材料特性,我们选用了能耗低、制备过程简单、操作条件温和、环境友好的水柱成型法。通过对制备工艺的优化,我们制得了直径约为1.5 mm的球形Pt/m-AlO催化剂,其抗压强度高于10 N/颗,比表面积大于200 m/g。将其应用于催化异丁烷脱氢反应,转化率达到22%,选择性为90%。总结来看,本论文的研究为制备高分散Pt脱氢催化剂提供了新方法,也为进一步开发高效高稳定Pt催化剂提供了新思路。

关键词：铂介孔氧化铝异丁烷催化脱氢成型

Al2O3负载型固体碱催化剂的制备及催化PC醇解反应研究

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Al2O3负载型固体碱催化剂的制备及催化PC醇解反应研究

作者：刘逸宇青岛科技大学

学位级别：硕士

本文首先采用溶胶凝胶法制备了介孔AlO,并通过浸渍法负载了一系列碱土金属掺杂的介孔AlO。考察了上述不同催化剂在甲醇醇解PC反应中的催化活性。发现负载型催化剂的催化活性优于相应的纯碱土金属氧化物。通过表征表明,制得的AlO为γ晶型... 详细信息

本文首先采用溶胶凝胶法制备了介孔AlO,并通过浸渍法负载了一系列碱土金属掺杂的介孔AlO。考察了上述不同催化剂在甲醇醇解PC反应中的催化活性。发现负载型催化剂的催化活性优于相应的纯碱土金属氧化物。通过表征表明,制得的AlO为γ晶型,结晶度较好,具有蠕虫状的孔结构。Ca物种的引入在一定程度上会破坏基体孔道结构的有序性,但却大幅的增强了催化剂的碱性。探究了不同负载量对催化剂结构性质以及催化活性的影响,综合考虑,较佳负载量为10%。此外,对影响PC醇解反应的工艺条件进行了优化(反应温度、时间、催化剂用量、甲醇和四氢呋喃用量),较佳反应工艺条件为:PC=5g、反应温度130℃、反应时间2 h、n(甲醇):n(PC)=8:1、m(THF):m(PC)=1.5:1以及m(10%Ca/AlO):m(PC)=6%。在此条件下,PC完全解聚且产物BPA的收率达到95%以上。通过表征证明了PC醇解产物为纯度较高的BPA。在Ca/AlO催化甲醇醇解PC反应连续使用6次后,该催化剂依然保持高效的催化活性,表明其重复利用的稳定性较好。对Ca/AlO催化PC醇解反应的动力学研究表明,该醇解反应为一级动力学,其活化能Ea为145.52 KJ/mol。对Ca/AlO催化PC甲醇醇解反应的机理进行了阐释。通过一锅法制备了一系列碱土金属改性的介孔AlO[(Ca,Mg,Ba)-AlO]。考察了上述不同催化剂在甲醇醇解PC反应中的催化活性。研究发现,负载型催化剂由于活性位高度分散在基体体相中,催化活性优于相应的纯碱土金属氧化物。表征结果表明,制备的Ca改性的介孔AlO依然保持蠕虫状的孔结构,与浸渍法相比,由于Ca物种参与了孔壁的形成,与基体深度嵌合,并未大量堆积在孔道表面。所以对孔道的破坏较小,同时碱土金属的掺杂明显提高了催化剂的碱强度和碱量。考察了不同Ca掺杂量对催化剂结构性质以及催化活性的影响,综合考虑,5%Ca-AlO为较佳催化剂,并对影响PC醇解反应的工艺条件进行了优化(反应温度、时间、催化剂用量、甲醇和四氢呋喃用量),较佳反应工艺条件为:PC=5 g、反应温度130℃、反应时间3 h、n(甲醇):n(PC)=8:1、m(THF):m(PC)=1.5:1以及m(5%Ca-AlO):m(PC)=3%。在此条件下,PC完全解聚且产物BPA的收率达到96%以上。通过表征证明了PC醇解产物为纯度较高的BPA。在Ca-AlO催化甲醇醇解PC反应连续使用6次后,该催化剂依然保持高效的催化活性,表明其重复利用的稳定性较好。对Ca-AlO催化PC醇解反应的动力学研究表明,该醇解反应为一级动力学,其活化能Ea为152.66KJ/mol。对Ca-AlO催化PC甲醇醇解反应的机理给予了合理阐释。在已制得浸渍法Ca/AlO和一锅法Ca-AlO催化剂的基础上进一步负载碱金属钾。考察了上述不同催化剂在甲醇醇解PC反应中的催化活性。研究发现,通过两次浸渍法得到的双组分催化剂K-Ca/AlO具有更好催化活性。通过表征表明,在浸渍法制得Ca/AlO的基础上负载钾物种,材料的碱性得到极大的增强,但孔道被进一步刻蚀和堵塞。考察了不同负载量对催化剂结构性质以及催化活性的影响,综合考虑,较佳负载量为10%。优化了醇解反应的工艺条件,较佳的反应工艺条件为:PC=5 g、反应温度90℃、反应时间2 h、n(甲醇):n(PC)=8:1、m(THF):m(PC)=1:1以及m(10%K-Ca/AlO):m(PC)=3%。在此条件下,PC完全解聚且BPA的收率达到95%以上。通过表征确定了PC醇解产物是纯度较高的BPA。在K-Ca/AlO催化甲醇醇解PC反应连续使用3次后,其催化活性明显减弱,通过表征发现,是由于钾物种大量流失造成。对K-Ca/AlO催化PC醇解反应的动力学研究表明,该醇解反应为一级动力学,其活化能Ea为109.35 KJ/mol。对K-Ca/AlO催化PC甲醇醇解反应的机理进行了阐释。以上研究目前未见文献报道。

关键词：聚碳酸酯双酚A 介孔氧化铝碱土金属醇解

MoO3/介孔Al2O3在燃料油氧化脱硫中的应用研究

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MoO3/介孔Al2O3在燃料油氧化脱硫中的应用研究

作者：李宇慧中国海洋大学

学位级别：硕士

近年来,随着世界各地环保法规的日益严格,燃料油的深度脱硫已经成为一个世界范围的重要课题。氧化脱硫因其反应条件温和,操作流程简单且能够脱除加氢脱硫中难以除去的硫化物,成为研究的热点。氧化脱硫中的催化剂主要包括均相催化剂和非... 详细信息

近年来,随着世界各地环保法规的日益严格,燃料油的深度脱硫已经成为一个世界范围的重要课题。氧化脱硫因其反应条件温和,操作流程简单且能够脱除加氢脱硫中难以除去的硫化物,成为研究的热点。氧化脱硫中的催化剂主要包括均相催化剂和非均相催化剂,对于均相催化剂虽然能达到高的脱硫率但催化剂不易分离回收,负载型非均相催化剂有望解决这一问题。金属氧化物是负载型催化剂常用的载体之一,其中介孔氧化铝不仅具有普通AlO材料的优异性能,而且其介孔特性,使其催化吸附性能更为优越。本文分别以硝酸铝和拟薄水铝石为铝源,采用不同方法制备氧化铝,制得的氧化铝分别记为MA和PA。氮气吸脱附表征结果显示制备的氧化铝均具有介孔结构,但前者具有更大的比表面积和更窄的孔径分布。以制备的MA和PA为载体,等体积浸渍法制备负载型催化剂用于燃料油氧化脱硫,结果表明以MA为载体制备的催化剂具有更高的催化活性。以双氧水为氧化剂,以用MA为载体制备的催化剂,N-甲基吡咯烷酮为萃取剂,考察了MoO负载量,催化剂以及氧化剂用量,氧化温度和氧化反应时间对模拟轻质油和柴油脱硫效果的影响。燃料油的氧化脱硫实验结果表明,MoO/介孔AlO催化剂的加入有助于硫化物的脱除,可以明显提高脱硫率;MoO负载量,催化剂以及氧化剂用量,氧化温度和氧化反应时间均不同程度的影响脱硫效果。燃料油的氧化脱硫率随着MoO负载量的增加出现先升高后降低的趋势,当MoO负载量为20%时燃料油脱硫率最高。要达到一定的脱硫效果氧化剂的用量要多于理论用量;升高温度有利于燃料油的氧化脱硫,但温度过高脱硫率反而降低;脱硫率随着催化剂用量的增加逐渐升高,但催化剂达一定量时继续增加催化剂用量对脱硫率影响不大。柴油氧化脱硫实验结果表明当MoO负载量为20%、催化剂用量为1.0%、氧化剂HO与柴油中硫的摩尔比为12,氧化温度为60℃反应30分钟时柴油的脱硫率最高为68.4%。对以环己烷为溶剂,二苯并噻吩(DBT)、苯并噻吩(BT)、4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)、噻吩(Th)作为模型含硫化合物配制成模拟油进行的催化氧化脱硫的研究结果表明,在MoO负载量为20%,催化剂用量为1.5%,氧化剂HO与模拟油中硫的摩尔比为4,反应温度为60℃,反应时间为40分钟时DBT脱除率最高,达99.4%,几乎可以被完全脱除;在此条件下模型化合物的氧化反应活性顺序为:DBT > 4,6-DMDBT >BT>Th,并且对于前三种的脱硫率均达到90%以上。

关键词：介孔氧化铝三氧化钼氧化脱硫柴油模拟油

介孔Al2O3、AlF3的制备和Pd/Al2O3催化剂的甲烷催化燃烧性能研究

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介孔Al2O3、AlF3的制备和Pd/Al2O3催化剂的甲烷催化燃烧性能研究

作者：郭美娜浙江师范大学

学位级别：硕士

介孔材料作为新型材料在催化、吸附与分离等领域有着潜在的应用前景。它具有比表面积大、孔径分布窄的特点,自首次合成以来一直受到广泛的关注。氧化铝（Al2O3）的晶型丰富（无定形、α、β、γ、δ相等）,价廉易得,并具有良好的物理化... 详细信息

介孔材料作为新型材料在催化、吸附与分离等领域有着潜在的应用前景。它具有比表面积大、孔径分布窄的特点,自首次合成以来一直受到广泛的关注。氧化铝（Al2O3）的晶型丰富（无定形、α、β、γ、δ相等）,价廉易得,并具有良好的物理化学性质,在工业上已被广泛应用于催化剂载体和吸附剂。介孔氧化铝（为了区别普通的Al2O3,全文用M-Al2O3来表示介孔氧化铝）不但具有普通A1203材料的优异性能,还具有介孔材料的特性,其催化、吸附性能更加优越,因此相关的制备和应用研究具有十分重要的意义。本文主要通过调变合成条件制备了比表面积高、孔道尺寸均一水热稳定性好的M-Al2O3,并将其用于CH4的催化燃烧反应。并研究了介孔β-A1F3的制备。主要研究内容如下： 1、以非离子表面活性剂P123为模板剂,异丙醇铝为铝源,采用溶胶-凝胶法在酸性条件下合成了高比表面积和高热稳定性的M-Al2O3材料。实验考察了M-Al2O3合成过程中表面活性剂用量、pH值、陈化温度、焙烧温度对M-Al2O3比表面积和孔道结构的影响。小角X射线衍射、TEM、N2吸脱附表征结果表明,合成的M-Al2O3具有典型的二维六方介孔结构。最佳合成条件下,经800℃高温焙烧后的M-Al2O3比表面积仍高达230m2/g,孔容可达0.49cm3/g。 2、以高比表面积M-Al2O3为催化剂载体,通过负载贵金属Pd制备PdO/M-Al2O3催化剂,考察了其对CH4燃烧活性和稳定性的影响。M-Al2O3负载PdO后的催化剂仍保持了良好的介孔孔道结构。在低温焙烧时,Pd物种主要以PdO颗粒形式高度分散在载体的介孔孔道内;随着焙烧温度的升高,Pd物种主要以晶相的Pd和PdO的混合形态存在。其中Pd/M-Al2O3（700）对CH4的催化氧化活性表现得最好,400℃时CH4转化率为91%。然而900℃焙烧的样品的转化率虽然降低但TOF值最大,这与Pd相和载体的相互作用及催化剂中同时存在金属Pd和PdO有关。 3、采用碳模板法,结合气相氟化法,以M-Al2O3为原料,考察了氟化温度、氟化方式等对制备纯净的具有高比表面积的介孔β-A1F3的影响。结果发现,将合成M-Al2O3的模板剂P123碳化作为氟化模板剂和直接氟化两种方式进行氟化时,可控制氟化温度使之完全转化为β-A1F3,但产物比表面积较低,分别为17m2/g和60m2/g。以蔗糖为碳模板氟化后,β-A1F3的比表面积有一定的增大,然而孔结构在除掉模板之后发生坍塌,这可能是由于具有二维六方相结构的M-Al2O3自身在氟化后不能保持原有结构的缘故。

关键词：介孔氧化铝高比表面积 Pd/Al2O3催化剂 CH4催化燃烧 β-AlF3

铝空气电池阳极缓蚀与盐藻絮凝采收耦合工艺研究

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铝空气电池阳极缓蚀与盐藻絮凝采收耦合工艺研究

作者：刘青厦门大学

学位级别：硕士

微藻采收是微藻生物质利用的重要环节,但采收的高能耗在很大程度上限制了微藻生物质的利用。与此同时,铝空气电池放电过程中,铝阳极的自腐蚀在很大程度上降低了铝的利用率。本文开发了铝空气电池絮凝杜氏盐藻的产能采收铝阳极缓蚀耦合工... 详细信息

微藻采收是微藻生物质利用的重要环节,但采收的高能耗在很大程度上限制了微藻生物质的利用。与此同时,铝空气电池放电过程中,铝阳极的自腐蚀在很大程度上降低了铝的利用率。本文开发了铝空气电池絮凝杜氏盐藻的产能采收铝阳极缓蚀耦合工艺,探究了铝空气电池采收杜氏盐藻的性能,并研究了杜氏盐藻液对铝阳极阻蚀作用的机理,并以产能絮凝采收工艺的产物为前驱体,制备出介孔γ-Al2O3。主要研究结果如下:(1)在铝空气电池采收杜氏盐藻的过程中,以杜氏盐藻藻液为电解液,铝空气电池放电产生的带正电的副产物氢氧化铝水合物是有效的絮凝剂,能与带负电的藻细胞结合形成更大的絮状体,实现絮凝采收。在放电电流强度为100 mA,藻浓度为0.8 g/L,盐浓度为2 M时,采收效率可在20 min内达到97%,并实现产能0.11 kWh/kg。与此同时,微藻与放电产生的氢氧化铝水合物的结合能够有效减少累积的氢氧化铝水合物对铝空气电池性能的影响。(2)通过测试铝阳极在不同藻浓度(0-0.8 g/L)的杜氏盐藻液中的极化曲线和阻抗,结果显示随着藻浓度的增加,腐蚀电流icorr呈下降的趋势,证明杜氏盐藻能有效的缓解铝片的自腐蚀。对杜氏盐藻液中浸泡不同时间的铝片表面进行FTIR分析,结果表明由于Al3+与盐藻藻液中的蛋白质络合以及铝片对藻液中的多糖吸附,铝阳极表面形成了一层保护膜。在放电密度为2.5 mA/cm2时,以杜氏盐藻液为电解液的铝空气电池放电时间比2 M NaCl溶液长近50 h,且杜氏盐藻液中,放电容量为223 mAh/cm2,比2 M NaCl溶液提高了 27.8%。(3)用铝空气电池放电絮凝采收盐藻的絮凝物制备氧化铝,实验结果表明,所制备的γ-Al2O3具有良好的介孔结构,呈现薄膜银耳状形貌,比表面积可达到333 m2/g,孔体积达到0.782 cm3/g。探究藻细胞和水热处理对γ-Al203形貌和比表面积的影响发现:藻细胞和水热处理均有利于形成薄膜银耳状形貌,且能使氧化铝的比表面积增大。而电絮凝产物制备的y-Al2O3也出现了银耳状,但片层更厚,且比表面积仅有201m2/g。且在有藻的条件下,制备的介孔γ-A1203与盐藻生物质之间均能够形成相互作用。

关键词：盐藻铝空气电池采收缓蚀介孔氧化铝

异丁烷脱氢Cr2O3-K2O/γ-Al2O3催化剂的研究

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异丁烷脱氢Cr2O3-K2O/γ-Al2O3催化剂的研究

作者：郑小琴大连理工大学

学位级别：硕士

异丁烷催化脱氢制取异丁烯反应系将廉价丰富的异丁烷转化为高附加值基础化工原料异丁烯,同时反应涉及到C-H键活化与控制脱氢等学术难题,是石油化工技术研究领域的重点课题,具有重要的学术研究价值和社会经济效益。本论文采用水热晶化法... 详细信息

异丁烷催化脱氢制取异丁烯反应系将廉价丰富的异丁烷转化为高附加值基础化工原料异丁烯,同时反应涉及到C-H键活化与控制脱氢等学术难题,是石油化工技术研究领域的重点课题,具有重要的学术研究价值和社会经济效益。本论文采用水热晶化法、溶胶-凝胶法、溶剂蒸发自组装法调控载体形貌及孔道结构,成功制备了有序介孔氧化铝载体。以铬氧物种为活性组分,碱金属钾为助剂,采用浸渍法制备负载型催化剂,用于异丁烷催化脱氢反应,研究了反应温度、原料流速、催化剂粒径等因素对催化性能的影响。采用X射线粉末衍射、透射电子显微镜、N2物理吸附、氢气程序升温还原及热重等表征方法探讨了载体形貌、孔道结构与催化性能的构效关系,主要研究成果如下：1.采用水热晶化法,通过调控晶化温度成功制备了三种形貌γ-Al2O3载体。三种形貌Cr基催化剂反应初期,异丁烷转化率分别为42.4%、54.3%、65.9%,异丁烯选择性分别为86.0%、89.0%、81.9%,反应500 min,三种形貌催化剂性能趋于一致,异丁烷转化率迅速下降至35.0%,异丁烯选择性缓慢下降至83.0%。2.在传统以水作为溶剂的溶胶-凝胶法基础上,首次提出乙醇作为有机溶剂进一步进行水解、缩合反应,考察了乙醇溶剂热反应对γ-Al2O3粒径、形貌的影响。采用传统溶胶-凝胶法制备的γ-Al2O3为块状团聚体,经溶剂热反应,获得了薄片状γ-Al2O3。通过添加P123,成功制备了尺寸约1μm薄片状γ-Al2O3组装体,比表面积为114.70 m2/g。薄片状γ-Al2O3组装体有效减少团聚效应,增加比表面积,减小传质阻力。组装体Cr基催化剂在异丁烷催化脱氢反应中,反应初期,异丁烷转化率为67.5%,异丁烯选择性为89.6%,反应500 min,异丁烷转化率下降至30.0%,异丁烯选择性下降至80.0%。3.针对以上催化剂稳定性差的问题,调节载体孔道结构,引入有序介孔。采用溶剂蒸发自组装法,提出低温控制水解缩聚速率,制备了热稳定性良好的有序介孔γ-Al2O3，比表面积为296.50m2/g。介孔Cr基催化剂在异丁烷催化脱氢反应中表现出优越的催化活性与稳定性,反应初期,异丁烷转化率为63.1%,异丁烯选择性为85.5%,反应700 min,异丁烷转化率维持在54.2%,异丁烯选择性维持在80.8%。前700 mmin反应时间内,相比于常规催化剂,异丁烷转化率和异丁烯收率都提高10%～15%。介孔孔道的引入,提高比表面积,增加活性组分分散性,增强催化剂容碳能力。

关键词：异丁烷脱氢异丁烯 Cr基催化剂介孔氧化铝 Cr2O3-K2O/γ-Al2O3