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面向氨燃料发动机废气N_(2)O去除的Cu/TiO_(2)催化剂的性能及催化机理
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作者 高宇 李坤 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第13期5681-5688,共8页
推动绿氨燃料上船应用已被普遍认为是实现全球航运业绿色低碳转型可行途径。然而,船用氨燃料发动机存在的N_(2)O排放问题已成为阻碍氨动力船舶发展的关键技术瓶颈之一。针对这一问题,采用浸渍法制备出一系列以TiO_(2)为载体的过渡金属... 推动绿氨燃料上船应用已被普遍认为是实现全球航运业绿色低碳转型可行途径。然而,船用氨燃料发动机存在的N_(2)O排放问题已成为阻碍氨动力船舶发展的关键技术瓶颈之一。针对这一问题,采用浸渍法制备出一系列以TiO_(2)为载体的过渡金属氧化物催化剂,考察了过渡金属元素类型对催化剂N_(2)O去除性能的影响,并研究获得了性能优化的Cu_(x)/TiO_(2)催化剂。结果表明,与Fe_(5)/TiO_(2)、Mn_(5)/TiO_(2)、Co_(5)/TiO_(2)、Ni_(5)/TiO_(2)催化剂相比,Cu_(5)/TiO_(2)催化剂显示出优异的催化活性,其N_(2)O转化率可在350℃达到100%。除此之外,Cu_(5)/TiO_(2)催化剂还具有良好的抗水性能。5%是最佳的铜负载量。采用X射线衍射、N_(2)吸附脱附、H_(2)程序升温还原、O_(2)程序升温脱附、原位漫反射傅里叶变换红外光谱等表征手段对性能较优的Cu_(5)/TiO_(2)催化剂的物化性质和表面反应中间体进行了表征,从多角度深入讨论了相关催化反应机理。结果显示,与其他Cu_(x)/TiO_(2)催化剂相比,Cu_(5)/TiO_(2)催化剂具有较高的活性物种分散度、比表面积、氧空位含量以及较强的氧化还原性能,有利于其展现出较优的催化活性。Cu_(5)/TiO_(2)催化剂表面的主要活性物种为Cu^(2+)和Cu^(+),N_(2)O的吸附和解离是催化反应的关键步骤。 展开更多
关键词 氨燃料发动机 废气处理 cu/Tio_(2)催化剂 N_(2)o催化分解
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醋酸铜热解制备无氯Cu2O/AC催化剂及其催化氧化羰基化 被引量:31
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作者 李忠 文春梅 +2 位作者 王瑞玉 郑华艳 谢克昌 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期2024-2031,共8页
以醋酸铜为前驱物,采用浸渍法负载后进行热处理使醋酸铜热解,获得了负载型无氯Cu2O/AC(活性炭)催化剂,并通过催化甲醇直接气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯(DMC).在氮气和惰性气体气氛下,一水合醋酸铜Cu(CH3COO)2·H2O在30... 以醋酸铜为前驱物,采用浸渍法负载后进行热处理使醋酸铜热解,获得了负载型无氯Cu2O/AC(活性炭)催化剂,并通过催化甲醇直接气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯(DMC).在氮气和惰性气体气氛下,一水合醋酸铜Cu(CH3COO)2·H2O在30~450℃范围内产生3个失重过程,其中在150—300℃范围内Cu(CH3·COO)2热解生成Cu2O;而在300~450℃范围内生成单质Cu.在200~350℃范围内,将Cu(CH3COO)2·H2O/AC加热处理4h后,催化剂上逐步形成了Cu2O,到350℃时,水合醋酸铜几乎全部转化为Cu2O,并有极少量单质Cu形成.在300~350℃热处理4h后,催化剂中铜主要以Cu2O形式存在,并表现出良好的氧化羰基化催化活性.在n(CO):n(MeOH):n(O2)=4:10:1及SV=5600h^-1条件下,于300℃热处理4h所制备的催化剂的甲醇转化率达到6.21%,DMC的时空收率为128.16mg·g^-1·h^-1,选择性为64.26%. 展开更多
关键词 醋酸铜 热解 cu2o/ac催化剂 氧化羰基化 碳酸二甲酯
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载体表面性质对Cu_2O/AC催化剂结构和活性的影响 被引量:22
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作者 李忠 文春梅 +1 位作者 郑华艳 谢克昌 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期145-152,共8页
采用活性炭(AC)载体浸渍醋酸铜,然后热分解制备甲醇气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯的无氯Cu2O/AC催化剂.用硝酸或氨水处理活性炭后,其表面的化学性质发生了变化,从而影响了Cu2O/AC催化剂的结构和催化活性.实验结果表明,硝酸或氨水改性后... 采用活性炭(AC)载体浸渍醋酸铜,然后热分解制备甲醇气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯的无氯Cu2O/AC催化剂.用硝酸或氨水处理活性炭后,其表面的化学性质发生了变化,从而影响了Cu2O/AC催化剂的结构和催化活性.实验结果表明,硝酸或氨水改性后的活性炭表面不仅有新的含氮基团产生,而且含氧基团C—O—C,C—O和CO—O增加,CO基团明显减少或消失.其中,含氮基团的供电子效应和富余的CO—O基团使负载在载体上的CuⅡ更容易被还原成CuⅠ,有利于获得组分单一且分散较好的Cu2O负载型催化剂,从而显著地提高了催化活性.氨水改性的活性炭更加有利于活性物种Cu2O的分散,能够进一步改善催化性能,在n(CO)∶n(MeOH)∶n(O2)=4∶10∶1,SV=5600h-1条件下,甲醇转化率达到7.0%,DMC的时空收率为145.1mg/(g.h),基于甲醇的选择性为68.7%. 展开更多
关键词 活性炭 醋酸铜 cu2o/ac 氧化羰基化 催化
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Fe和Cu分子筛催化剂同时催化NO_(x)还原和N_(2)O分解 被引量:3
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作者 司庆宇 樊星 +2 位作者 张玮航 苗静文 刘若雯 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期4826-4834,共9页
采用离子交换法制备了Fe-Beta和Cu-SSZ-13催化剂并采用不同混合方式制备了复合催化剂,考察了催化剂同时催化NO_(x)还原和N_(2)O分解的性能.以实现NO_(x)和N_(2)O同时高效去除、拓宽活性温度窗口为目标,优选出了上Fe下Cu分层填充、Fe-Bet... 采用离子交换法制备了Fe-Beta和Cu-SSZ-13催化剂并采用不同混合方式制备了复合催化剂,考察了催化剂同时催化NO_(x)还原和N_(2)O分解的性能.以实现NO_(x)和N_(2)O同时高效去除、拓宽活性温度窗口为目标,优选出了上Fe下Cu分层填充、Fe-Beta和Cu-SSZ-13质量比为4:1的Fe_(0.4)Cu_(0.1)催化剂,进一步考察了进气组成对NO_(x)、N_(2)O和NH_(3)转化率的影响,并采用N_(2)吸脱附、XRD、NH_(3)-TPD、UV-Vis DRS和H_(2)-TPR等手段对催化剂理化特性进行了表征.结果表明,Cu-SSZ-13和Fe-Beta分别具有更优的催化NO_(x)还原和N_(2)O分解性能.采用Fe_(0.4)Cu_(0.1)催化剂、[NH_(3)]/[NO_(x)]为1时考察的温度范围内NH_(3)仅还原NO_(x),而N_(2)O通过分解去除,450℃时NO_(x)和N_(2)O转化率分别为93.4%和100%.高温(>350℃)下NH_(3)被O_(2)氧化导致NO_(x)转化率随温度升高而降低;高温(≥350℃)下N_(2)O分解形成的氧物种可使NO_(x)在进气中无O_(2)条件下实现高效还原.进气中含2%H_(2)O对高温(450℃)下Fe_(0.4)Cu_(0.1)表面NO_(x)的还原和NH_(3)的氧化无显著影响,但对N_(2)O的转化存在一定的可逆抑制作用.Cu-SSZ-13表面存在大量孤立的Cu^(2+)离子,可为NH_(3)-SCR反应提供充足的活性中心.Fe-Beta表面同时存在能够催化NO氧化的孤立Fe^(3+)离子和催化N_(2)O分解的Fe_(x)O_(y)物种.采用上Fe下Cu分层填充的混合方式时Fe-Beta表面NO氧化过程会消耗N_(2)O分解形成的氧物种,从而有利于低温(≤450℃)下N_(2)O的转化.但由于N_(2)O分解的温度范围内NO_(x)转化率本身较高,NO氧化对于脱硝的促进作用不显著. 展开更多
关键词 No_(x)还原 N_(2)o分解 Fe-Beta cu-SSZ-13 复合催化剂
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Cu-Fe-Ru-La/γ-Al_2O_3湿式氧化催化剂的制备、表征及机理(英文) 被引量:6
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作者 张永利 韦朝海 +2 位作者 史册 黄泽城 苏晓银 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1457-1469,共13页
采用等量浸渍法以γ-Al2O3为载体,制备过渡金属Cu和Fe、贵金属Ru、稀土金属La的复合催化剂。采用催化湿式空气氧化法处理模拟印染废水,研究金属离子配比、焙烧温度对催化剂活性及稳定性的影响,并对催化剂CWAO反应机理进行探讨:权衡催化... 采用等量浸渍法以γ-Al2O3为载体,制备过渡金属Cu和Fe、贵金属Ru、稀土金属La的复合催化剂。采用催化湿式空气氧化法处理模拟印染废水,研究金属离子配比、焙烧温度对催化剂活性及稳定性的影响,并对催化剂CWAO反应机理进行探讨:权衡催化剂的活性和稳定性,催化剂的组分质量配比和焙烧温度分别为Cu∶Fe∶Ru∶La=1∶1∶1∶3、450℃。对催化剂进行XRD、XPS、孔结构、FT-IR、TG-DTA、SEM、TEM表征,结果表明:焙烧使催化剂组成物质分解为氧化物,元素Cu、Fe、Ru、La分别以CuO、Fe2O3、RuO2、La2O3形式存在;焙烧温度升高,晶粒长大结晶趋于完整,催化剂孔容孔径增大但比表面积减小,晶粒尺寸分布在5~20 nm;Cu-Fe-Ru-La/γ-Al2O3催化剂使用前后结构无明显变化且反应后溶出的金属浓度低,催化剂具有较高的稳定性。 展开更多
关键词 cu-Fe-Ru-La Γ-AL2o3 湿式氧化 催化剂 机理
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UiO-66-NH_(2)负载铜催化剂的制备及其对醇的催化氧化 被引量:1
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作者 段章圭 裴毅 +6 位作者 郑姗姗 王召阳 王勇光 王骏杰 胡杨 吕春欣 钟伟 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第3期496-506,共11页
通过溶剂热法成功制备了一种基于金属有机骨架(MOF)的复合材料Cu-Cu_(2)O/UiO-66-NH_(2),采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)对材料进行全面表征。在空气... 通过溶剂热法成功制备了一种基于金属有机骨架(MOF)的复合材料Cu-Cu_(2)O/UiO-66-NH_(2),采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)对材料进行全面表征。在空气作氧化剂条件下,以苯甲醇氧化为苯甲醛作为模型反应,系统地考察了溶剂、温度、催化剂各组分用量等因素对催化效果的影响。研究结果表明,该复合催化剂在醇选择性氧化反应中表现出优异的催化性能,60℃下反应5 h便可将苯甲醇定量转化为苯甲醛,并对其他苄基醇、烯丙基醇和杂芳基醇等底物也展现出良好活性。此外,循环利用3次后,该催化剂活性几乎不变,表明其具有良好的稳定性和重复使用性。 展开更多
关键词 cu-cu_(2)o基催化剂 Uio-66-NH_(2) 复合材料 醇选择性氧化
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甲醇气相氧化羰化合成DMCⅡ.工艺条件的研究 被引量:6
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作者 陈兴权 王丽琼 +1 位作者 赵天生 鲍晓军 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2003年第9期752-755,共4页
考察了复合载体Cu基催化剂催化甲醇气相氧化羰化合成DMC的工艺条件对催化剂活性的影响。研究结果表明 ,反应温度越高 ,甲醇转化率越高 ,DMC的选择性降低 ,当温度升高到 15 0℃后 ,DMC的选择性急剧下降 ;压力越高 ,甲醇转化率越高 ,DMC... 考察了复合载体Cu基催化剂催化甲醇气相氧化羰化合成DMC的工艺条件对催化剂活性的影响。研究结果表明 ,反应温度越高 ,甲醇转化率越高 ,DMC的选择性降低 ,当温度升高到 15 0℃后 ,DMC的选择性急剧下降 ;压力越高 ,甲醇转化率越高 ,DMC的选择性不变 ;CO/O2 摩尔比控制在 10~ 16有利于DMC的生成 ;当空速为 160 0~ 3 60 0h- 1 时 ,外扩散和接触时间的影响已被消除 ,甲醇转化率和DMC产率不再变化 ,但DMC的选择性下降。在优化的制备条件下 ,甲醇转化率超过 5 % ,DMC的选择性近 10 0 %。 展开更多
关键词 复合载体 氧化羰化 碳酸二甲酯 cu基催化剂 甲醇 一氧化碳 氧气 工艺条件 催化剂活性
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