随着全球工业化进程加快,大量二氧化碳被快速地排放到大气中,产生诸多环境问题。CO_(2)作为一种重要的碳资源,通过加氢制备高附加值化学品近年来逐渐受到研究人员广泛关注。芳烃作为一种基本化工原料,传统上主要靠石油裂解和石脑油重整...随着全球工业化进程加快,大量二氧化碳被快速地排放到大气中,产生诸多环境问题。CO_(2)作为一种重要的碳资源,通过加氢制备高附加值化学品近年来逐渐受到研究人员广泛关注。芳烃作为一种基本化工原料,传统上主要靠石油裂解和石脑油重整来生产,通过CO_(2)加氢制备芳烃可以有效减缓对化石能源的过度依赖。但是CO_(2)的惰性强、活化能垒高、C–C偶联精准调控难,使低温CO_(2)加氢制备芳烃的高效催化剂开发存在巨大挑战。目前,采用氧化物–分子筛复合催化剂体系可以将CO_(2)加氢合成甲醇与甲醇制芳烃反应进行耦合,实现CO_(2)加氢直接合成芳烃。本文通过共沉淀法制备了ZnZrO_(x)复合氧化物,并采用等体积浸渍法引入不同过渡金属(Fe、Cu、Co、Ni),随后将其与商用ZSM-5分子筛物理混合制备了M-ZnZrO_(x)/ZSM-5复合催化剂。在275℃、H_(2)/CO_(2)=3、空速为600 m L/(g·h)的反应条件下,采用质量分数为4%的Fe改性的Fe-ZnZrO_(x)与ZSM-5组成的复合催化剂,芳烃选择性高达80.4%,CO_(2)转化率为5.6%,CO选择性为42.2%。进一步探究了ZnZrO_(x)氧化物上Fe含量对复合催化剂性能的影响,发现Fe含量增加有助于提升反应活性与芳烃选择性;当Fe负载量为8%时,芳烃选择性提升至85.0%。这一研究为在温和条件下通过CO_(2)加氢制备芳烃工业催化剂的开发提供了新思路。展开更多
CeO_(2) based semiconductor are widely used in solar-driven photothermal catalytic dry reforming of methane(DRM)reaction,but still suffer from low activity and low light utilization efficiency.This study developed gra...CeO_(2) based semiconductor are widely used in solar-driven photothermal catalytic dry reforming of methane(DRM)reaction,but still suffer from low activity and low light utilization efficiency.This study developed graphite-CeO_(2) interfaces to enhance solar-driven photothermal catalytic DRM.Compared with carbon nanotubes-modified CeO_(2)(CeO_(2)-CNT),graphite-modified CeO_(2)(CeO_(2)-GRA)constructed graphite-CeO_(2) interfaces with distortion in CeO_(2),leading to the formation abundant oxygen vacancies.These graphite-CeO_(2) interfaces with oxygen vacancies enhanced optical absorption and promoted the generation and separation of photogenerated carriers.The high endothermic capacity of graphite elevated the catalyst surface temperature from 592.1−691.3℃,boosting light-to-thermal conversion.The synergy between photogenerated carriers and localized heat enabled Ni/CeO_(2)-GRA to achieve a CO production rate of 9985.6 mmol/(g·h)(vs 7192.4 mmol/(g·h)for Ni/CeO_(2))and a light-to-fuel efficiency of 21.8%(vs 13.8%for Ni/CeO_(2)).This work provides insights for designing graphite-semiconductor interfaces to advance photothermal catalytic efficiency.展开更多
二氧化钛(TiO_(2))的形貌与其功能化应用密切相关,其是一种电子束辐照敏感材料,但特定形貌的纳米晶在电子束辐照下结构演变动力学机制尚未明晰。本研究通过水热法合成了具有条棒状(边缘陡直)、八面体双锥状(锥尖锐利)及薄片状的锐钛矿相...二氧化钛(TiO_(2))的形貌与其功能化应用密切相关,其是一种电子束辐照敏感材料,但特定形貌的纳米晶在电子束辐照下结构演变动力学机制尚未明晰。本研究通过水热法合成了具有条棒状(边缘陡直)、八面体双锥状(锥尖锐利)及薄片状的锐钛矿相TiO_(2)纳米晶,利用透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)原位监测不同形貌样品在电子束辐照下的结构演变过程。结合反傅里叶变换(inverse fast Fourier transform,iFFT)、电子能量损失谱(electron energy loss spectroscopy,EELS)和原位电子束辐照质谱等分析发现:TiO_(2)经过电子束辐照解离出O_(2)离子从而转变为γ-TiO;条棒状与双锥状纳米晶沿[100]方向辐照过程中,锐钛矿向γ-TiO的结构转变优先发生于边缘薄区并逐渐向内部扩展;而片状纳米晶沿[001]方向辐照过程中,相变区域无显著空间分布特征,且薄区易伴随非晶化现象。本研究揭示了由位移损伤和电离损伤协同作用下,TiO_(2)的形貌依赖的电子束辐照损伤机制,为辐照环境下TiO_(2)基材料的稳定性优化及利用电子束进行TiO_(2)/TiO异质结构设计提供了依据。展开更多
文摘随着全球工业化进程加快,大量二氧化碳被快速地排放到大气中,产生诸多环境问题。CO_(2)作为一种重要的碳资源,通过加氢制备高附加值化学品近年来逐渐受到研究人员广泛关注。芳烃作为一种基本化工原料,传统上主要靠石油裂解和石脑油重整来生产,通过CO_(2)加氢制备芳烃可以有效减缓对化石能源的过度依赖。但是CO_(2)的惰性强、活化能垒高、C–C偶联精准调控难,使低温CO_(2)加氢制备芳烃的高效催化剂开发存在巨大挑战。目前,采用氧化物–分子筛复合催化剂体系可以将CO_(2)加氢合成甲醇与甲醇制芳烃反应进行耦合,实现CO_(2)加氢直接合成芳烃。本文通过共沉淀法制备了ZnZrO_(x)复合氧化物,并采用等体积浸渍法引入不同过渡金属(Fe、Cu、Co、Ni),随后将其与商用ZSM-5分子筛物理混合制备了M-ZnZrO_(x)/ZSM-5复合催化剂。在275℃、H_(2)/CO_(2)=3、空速为600 m L/(g·h)的反应条件下,采用质量分数为4%的Fe改性的Fe-ZnZrO_(x)与ZSM-5组成的复合催化剂,芳烃选择性高达80.4%,CO_(2)转化率为5.6%,CO选择性为42.2%。进一步探究了ZnZrO_(x)氧化物上Fe含量对复合催化剂性能的影响,发现Fe含量增加有助于提升反应活性与芳烃选择性;当Fe负载量为8%时,芳烃选择性提升至85.0%。这一研究为在温和条件下通过CO_(2)加氢制备芳烃工业催化剂的开发提供了新思路。
文摘CeO_(2) based semiconductor are widely used in solar-driven photothermal catalytic dry reforming of methane(DRM)reaction,but still suffer from low activity and low light utilization efficiency.This study developed graphite-CeO_(2) interfaces to enhance solar-driven photothermal catalytic DRM.Compared with carbon nanotubes-modified CeO_(2)(CeO_(2)-CNT),graphite-modified CeO_(2)(CeO_(2)-GRA)constructed graphite-CeO_(2) interfaces with distortion in CeO_(2),leading to the formation abundant oxygen vacancies.These graphite-CeO_(2) interfaces with oxygen vacancies enhanced optical absorption and promoted the generation and separation of photogenerated carriers.The high endothermic capacity of graphite elevated the catalyst surface temperature from 592.1−691.3℃,boosting light-to-thermal conversion.The synergy between photogenerated carriers and localized heat enabled Ni/CeO_(2)-GRA to achieve a CO production rate of 9985.6 mmol/(g·h)(vs 7192.4 mmol/(g·h)for Ni/CeO_(2))and a light-to-fuel efficiency of 21.8%(vs 13.8%for Ni/CeO_(2)).This work provides insights for designing graphite-semiconductor interfaces to advance photothermal catalytic efficiency.
文摘二氧化钛(TiO_(2))的形貌与其功能化应用密切相关,其是一种电子束辐照敏感材料,但特定形貌的纳米晶在电子束辐照下结构演变动力学机制尚未明晰。本研究通过水热法合成了具有条棒状(边缘陡直)、八面体双锥状(锥尖锐利)及薄片状的锐钛矿相TiO_(2)纳米晶,利用透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)原位监测不同形貌样品在电子束辐照下的结构演变过程。结合反傅里叶变换(inverse fast Fourier transform,iFFT)、电子能量损失谱(electron energy loss spectroscopy,EELS)和原位电子束辐照质谱等分析发现:TiO_(2)经过电子束辐照解离出O_(2)离子从而转变为γ-TiO;条棒状与双锥状纳米晶沿[100]方向辐照过程中,锐钛矿向γ-TiO的结构转变优先发生于边缘薄区并逐渐向内部扩展;而片状纳米晶沿[001]方向辐照过程中,相变区域无显著空间分布特征,且薄区易伴随非晶化现象。本研究揭示了由位移损伤和电离损伤协同作用下,TiO_(2)的形貌依赖的电子束辐照损伤机制,为辐照环境下TiO_(2)基材料的稳定性优化及利用电子束进行TiO_(2)/TiO异质结构设计提供了依据。
