一、铁催化剂上氮吸附态的激光喇曼光谱研究（论文文献综述）
顾少宸[1]（2020）在《MnFeOx/SiO2催化剂低温SCR脱硝性能及反应机理研究》文中研究说明氨法选择性催化还原（NH3-SCR）脱硝技术具有高选择性、高效率和经济性等特点,已成为目前世界上应用最广泛的固定源脱硝技术。但当今商用的脱硝催化剂大多为V2O5-WO3/TiO2,温度窗口处于300～400℃的中高温段,催化剂容易出现堵塞、烧结、中毒等问题,且催化剂价格高昂,其活性组分钒具有毒性,易污染环境。为此,本文选用具有高选择性、廉价、无污染的锰铁氧化物作为催化剂活性组分进行实验研究。首先,以介孔二氧化硅作为载体,采用浸渍法制备了两种不同锰前驱体（硝酸锰和醋酸锰）的MnOx/SiO2催化剂,实验研究了锰前驱体和Mn/Si比对催化剂NH3-SCR活性的影响,并通过XRD、BET、Raman光谱、XPS和H2-TPR表征分析了锰前驱体与催化剂NH3-SCR活性之间的联系。基于DFT计算,使用Material Studio（MS,version 17.1.0.48）软件中的DMol3计算模块,对比了MnO2/SiO2催化剂和Mn2O3/SiO2催化剂表面的吸附特性和NH3-SCR反应路径的活化能垒,分析影响二者NH3-SCR性能的微观机理。接着,在0.4MN催化剂的基础上加入铁氧化物制备MnFeOx/SiO2催化剂,提升催化剂在大于240℃反应温度下的NO转化率和N2选择性,使之适用于更广泛的工况,通过DFT计算研究了MnFeOx/SiO2催化剂表面的NH3-SCR吸附特性和反应路径,分析锰氧化物和铁氧化物之间的协同反应机理。最后,对MnFeOx/SiO2催化剂进行Zr掺杂改性,提高催化剂对水分和二氧化物组分的抗毒化能力,为低温高效的SCR脱硝催化剂的研发打下基础。本文取得的主要研究成果如下:（1）对于不同前驱体（硝酸锰和醋酸锰）制备的aMN和aMA催化剂进行活性测试,结果表明:当Mn/Si比达0.4时,0.4MA催化剂和0.4MN催化剂都获得了最宽的催化活性温度窗口,分别为150～330℃和120～270℃。0.4MN催化剂的低温活性更好。随着反应温度升高催化剂的N2选择性均出现不同程度的下降,0.4MN催化剂的N2选择性低于0.4MA催化剂。对0.4MN和0.4MA催化剂的表征结果表明:0.4MN催化剂表面主要形成MnO2物种,形成了一定的结晶,也含有以无定型态分散存在的Mn2O3物种。而0.4MA催化剂表面主要为少部分结晶的Mn2O3物种和无定型态分散存在的MnO2物种。结合多种表征分析的结果,可见MnO2物种和Mn2O3物种的活性差异是导致0.4MN和0.4MA催化剂性能差异的最主要因素。（2）基于DFT计算研究了NH3、NO或O2分子在MnO2/SiO2和Mn2O3/SiO2催化剂表面吸附特性,结果表明:MnO2/SiO2表面有利于NH3吸附,而Mn2O3/SiO2表面对NO和O2分子则更容易吸附,且NO的吸附能产生多种构型。所以,MnO2/SiO2催化剂表面对NH3的优异吸附性能和能够更有效地发挥基于NH3吸附的脱氢作用是MnO2/SiO2催化剂比Mn2O3/SiO2催化剂具有更高的低温NO催化脱除效率的主要原因之一。此外,催化剂表面*-NH2NO-*的分解是MnO2/SiO2和Mn2O3/SiO2催化NO形成N2的反应速率控制步骤,*-NH2NO-*分解反应在Mn2O3/SiO2催化剂上的活化能垒比在MnO2/SiO2催化剂上要高,这是低温下MnO2/SiO2比Mn2O3/SiO2具有更高的NO催化脱除效率的另一主要原因。然而Mn2O3/SiO2催化剂具有更高的N2选择性,这是因为在Mn2O3/SiO2催化剂表面,*-NH脱氢反应的活化能垒非常高,极难产生*-N物种,故N2O的形成更难。此外,快速SCR反应对于MnO2/SiO2和Mn2O3/SiO2催化剂都比较容易进行,该反应路径不是影响两种催化剂NH3-SCR性能差异的主要因素。（3）对0.4MN催化剂添加铁氧化物,制备了MnFeOx/SiO2催化剂,实验研究发现,0.4MN-0.3FN催化剂具有最佳的NO转化率,将0.4MN催化剂的活性温度窗口（120～270℃）拓宽至120～330℃,并显着提升了其N2选择性。并且,铁氧化物促使催化剂中SiO2和MnO2的结晶度下降,尤其是大大提高了MnO2的分散度,使催化剂表面的MnO2和Fe2O3主要以分散态形式存在。基于DFT计算结果,发现铁氧化物对NH3脱氢过程有一定的抑制作用,但促进了NO和O2的吸附,尤其在锰铁氧化物的共同作用下,使得O2分子更容易产生解离反应。分析反应路径发现,通过N-NO生成N2的反应过程是新出现的反应途径,大大提高了NO在中高温下的转化率,另一方面也有力提升催化剂的N2选择性。MnFeOx/SiO2催化剂中高温下的NO转化率提高和N2选择性增强的原因就在于此。（4）铁氧化物的加入能在一定程度上提高催化剂的抗水抗硫性,对0.4MN-0.3FN催化剂进行Zr掺杂改性,则进一步增强了催化剂的抗水抗硫性。实验结果表明,0.4MN-0.3FN-0.006Zr催化剂经抗硫性实验后,可保持约90%的NO转化率。通过TG实验发现,0.4MN-0.3FN-0.006Zr催化剂抗硫性主要在于抑制了硫酸氢铵在表面的沉积,其失活主要是由于活性位点的硫酸盐化引起的。DFT计算结果也表明,铁氧化物的加入减弱了催化剂表面对水分子和SO2分子的吸附能力,提升催化剂的抗水抗硫性能。Zr掺杂对催化剂的抗水性能影响较小,但能使得SO2分子倾向于优先被Zr原子吸附,减轻SO2对Mn、Fe活性组分硫酸盐化的作用。同时,SO2在Zr位点的吸附能并不太高,避免了吸附态SO2难以脱附而在催化剂表面逐渐累积。此外,Zr掺杂后硫酸氢氨会优先在Zr位点形成,也更容易发生分解,这使得硫酸氢氨难以沉积。但硫酸氢根也更难从Zr位点脱附,说明Zr位点更容易硫酸盐化,这与TG测量表明Zr掺杂催化剂硫中毒的主要原因在于活性组分硫酸盐化的结果一致。可见Zr元素有效保护了Mn、Fe活性位点,这是Zr掺杂提升催化剂抗硫性的主要机理。
王继刚[2]（2020）在《电还原二氧化碳非贵金属基纳米催化剂的表界面调控及机理研究》文中指出利用可再生能源,通过电催化还原CO2（CO2RR）制备高附加值的化工原料,可以实现碳的闭环循环,因此受到广泛关注。然而,由于CO2分子的稳定性需要施加更大的负电位才能促进其转化,在较负的电位下会发生严重的析氢反应,从而造成产物选择性的降低,同时大部分催化剂在负电位下是不稳定的。因此,设计具有高选择性、高稳定性的催化剂至关重要。本论文主要围绕设计、制备基于资源丰富、催化效果好的Sn、Cu基催化剂开展工作。具体的研究内容主要包括以下几个方面:（1）首先利用较大表面积的泡沫铜为基底,通过电沉积的方法控制不同的沉积量,进一步通过煅烧制备出具有异质结的Cu3Sn/Cu6Sn5催化剂。分别与煅烧前及纯相合金的性能对比发现,异质结的形成是性能提升的主要原因。在H型电解池中,-1.0 V vs RHE电位下,该催化剂在0.1 M Na HCO3电解液中对甲酸的选择性为82%,其分电流密度为18.9 mA cm-2并且催化剂稳定性能达到42 h。在流动电解池中（1 M KOH）,对甲酸的选择性达到90%以上同时甲酸的分电流密度能达到148 mA cm-2。通过理论计算表明,相比于纯相的Cu3Sn和Cu6Sn5合金,在Cu3Sn/Cu6Sn5异质结界面处更有利于稳定甲酸的中间体,同时对氢表现出适度的吸附,而生成甲酸的过程中需要消耗质子,因此抑制了氢气的析出,进而促进了甲酸的生成。本文制备异质结催化剂并且探究了催化活性与结构之间的关系,为制备一些具有异质结结构的催化剂提供了一些思路。（2）由于一些金属氧化物的活性位点在还原电位下是不稳定的,比如纯相的SnO2会被还原成金属态的Sn,而前期的一些实验及理论计算表明SnO2的催化活性要高于金属Sn。因此,为了在还原电位下保持氧化锡较高的活性,我们通过掺杂亲氧能力更强的金属来稳定氧化锡,即在低温条件下采用一步还原法制备了以金属氧化物In-SnOX为壳,合金In Sn4为核的核壳结构Sn-In合金催化剂。通过性能测试发现该催化剂能够在较宽的电位窗口内（0.7～1.2 V vs RHE,0.1 M KHCO3）实现CO2向甲酸的高效选择性还原（>80%）,其甲酸的分电流密度在-1.1 V vs RHE时达到最大值为34.15 mA cm-2,同时还具有较高的能量效率（61.2%）,并且稳定性能达到58 h。利用流动电解池在碱性条件下测试发现该催化剂对甲酸的选择性都在90%以上,并且在-0.98 V时,甲酸的分电流密度能达到236 mA cm-2。通过原位X射线近边吸收（XANES）、拉曼（Raman）表征技术和DFT理论计算,证明了通过引入金属In能够稳定催化剂表层中的氧,从而使氧化物在还原条件下能够稳定存在,同时还降低了甲酸生成过程中的吉布斯自由能,促进了甲酸的生成。因此本工作通过掺杂来实现了稳定金属氧化物催化剂的目的从而提高催化剂的活性,为怎样在还原电位下保留一些金属氧化物活性中心提供一些思路。（3）在CO2RR反应过程中,CO2还原为甲烷、甲酸等,需要氢质子。然而,在碱性电解液中,氢质子主要来自水的解离。因此,水解离动力学在一定程度上可能会限制CO2RR动力学及产物选择性,所以,怎样活化水分子是非常重要的。首先采用油浴的方法制备出铜纳米线,然后通过不同的有机分子对其进行修饰,通过测试发现,修饰之后的催化剂对CH4的选择性都有了提升,尤其当采用4-二甲氨基吡啶修饰之后,在-0.88V时对甲烷的选择性达到56%并且它的分电流密度为134 mA cm-2。通过对产氢速率及亲水性测试发现,对CH4高选择的原因可能是由于不同有机分子上的取代基的供电子能力的不同会改变吡啶环上氮原子与水分子中氢原子的结合强弱,进而破坏水分子中的H-O键的稳定性,加速水的裂解,从而在催化剂表面会产生大量吸附态的H*,促进了CO*加氢这一步骤的进行,进一步提高了对CH4的选择性。因此本工作采用有机分子修饰催化剂的方法,促进水分子的活化,从而提高对更深层次的C1产物的选择性。本论文工作主要围绕一些无毒、非贵金属催化剂作为研究对象,探究了催化剂结构与CO2还原活性之间的关系、催化剂结构稳定性的问题及如何通过活化水分子提升催化性能。实现了CO2分子向单一产物高效地转变,为以后制备高效稳定的催化剂提供了思路。
王雪莹[3]（2020）在《偏远地区海鸟生物传输作用对氮、磷和重金属元素生物地球化学循环的影响》文中研究指明海鸟,作为陆地和海洋之间卓越的生态系统工程师,通过生物传输的方式,一方面为栖息地生态系统提供大量的氮和磷等营养物质,另一方面增加了栖息地附近海洋源重金属等污染的风险。迄今为止,全球有关海鸟生物传输作用的研究报道非常多,但大部分集中在宏观尺度上的调查,缺乏微观尺度上的机制解读。例如,很多研究表明海鸟带来的氮等营养元素对植物生长和群落结构造成显着影响,但并未从机理上深入剖析海鸟带来的氮元素如何影响植物对氮的利用。此外,海鸟粪中包含大量的磷元素,这可能会对周围湖泊等水生生态系统中的磷循环产生显着影响,目前大多数研究关注磷的总量而缺乏磷形态的研究。在海鸟的生物传输引起的重金属污染方面,先前大多数研究关注海鸟本身组织或鸟粪中重金属元素总量的高低,而忽略了对海鸟食物的重金属含量调查,以及重金属不同形态的分析。因此,本研究将聚焦以上问题,选择远离人类直接影响的偏远地区——南极和西沙群岛海鸟活动区作为主要研究区域,通过野外考察采集土壤、植物、鸟粪土沉积、现代海鸟粪、海鸟食物（飞鱼和鱿鱼）、湖水、湖泊沉积物等不同类型环境样品,并从鸟粪土剖面中获取了鸟粪颗粒、鱼骨、鱼鳞等生物残体,从古今结合和空间对比的角度出发,围绕海鸟的生物传输对栖息地氮、磷循环以及重金属污染的影响这一关键主题,在室内开展元素总量、形态以及稳定同位素分析工作,包括单一形态氮稳定同位素方法、化学连续提取法以及31P核磁共振技术的应用,利用多学科交叉的研究方法重点解析了南极和西沙地区海鸟的生物传输作用对其栖息地生态环境的影响。主要的发现点简述如下:1.海鸟的生物传输对南极陆地和水生生态系统氮循环的影响为了评估企鹅粪带来的氮在空间上的影响范围及其对植物氮利用策略的可能影响,本研究在东南极维多利亚地企鹅巢穴区内外采集土壤、苔藓、湖水、藻类（微生物席）及沉积物样品,室内进行总氮和无机氮（铵态氮、硝态氮）的含量及其氮同位素分析。通过综合对比分析,初步构建了企鹅活动区附近生态系统中氮的循环过程,明确了企鹅粪转运来的氮是其周围生态系统非常重要的氮源。企鹅粪的输入增加了土壤中的氮含量,特别是铵态氮含量,并使得企鹅巢穴区附近的土壤、苔藓、藻类呈现富集15N的特征。结合相关文献研究结果,认为企鹅粪在空间尺度上的影响范围较大,即使是远离企鹅巢穴区（>1 km）的土壤仍然受到了来自企鹅粪挥发氨的影响。此外,企鹅活动对苔藓的氮利用策略也有显着影响。无机氮同位素分析结果表明,在无鸟粪影响的情况下,苔藓可能倾向于利用无机氮,而溶解的有机氮则成为生长在鸟粪土周围苔藓的重要氮源。企鹅活动除了对陆地生态系统的氮循环产生显着影响之外,对其栖息地附近的水生生态系统也具有较大影响。例如,水生藻类的δ15N值随着相对于企鹅巢穴区的距离呈现梯度变化,靠近企鹅巢穴区的藻类δ15N值较正（10.4±1.7‰）,远离企鹅巢穴区的藻类δ15N值较负（-11.7±1.0‰）,而位于中间位置采样点的藻类δ15N值为-0.5‰。此外,企鹅活动区周围水样和湖泊沉积物的氮同位素值也具有相似的特征,表明陆地鸟粪土中的氮通过径流、下渗和反硝化作用等途径发生流失,引起附近湖泊水体及沉积物中的氮含量（特别是铵态氮）显着增加,且明显富集较重的氮同位素信号。为了开展企鹅的生物传输作用在东、西南极之间的对比研究,野外采集了西南极乔治王岛（菲尔德斯半岛、阿德雷岛、巴顿半岛）的苔藓及其下覆土、地衣及其下覆土以及湖水样品,室内对这些环境样品中的总氮、铵态氮、硝态氮含量及其氮同位素组成开展了分析。结果表明,相比于未受企鹅活动影响的样品,受企鹅活动影响的苔藓和地衣中氮含量、氮同位素值更高,并发现这些苔藓和地衣下覆土中铵态氮是主要的无机氮形态,这与东南极的研究结果相一致。氮同位素的分析结果表明,地衣的潜在氮源并非来自土壤,地衣主要吸收大气沉降的氮,这与苔藓的氮来源明显不同。此外,东、西南极受企鹅活动影响的湖水氮含量之间也存在较大差异,西南极阿德雷岛受企鹅粪影响的湖水样品中硝态氮含量高于铵态氮,而东南极难言岛的情况则相反,受企鹅粪影响的湖水中铵态氮含量高于硝态氮,这可能与两个地区水体中微生物、气候等环境因素显着不同有关,在未来还需进一步开展研究。2.西沙不同岛屿氮状况的空间分布特征为了阐明海鸟和人类活动对西沙土壤—植物系统氮循环的可能影响,对西沙典型岛屿如七连屿、东岛和永兴岛土壤、植物的氮含量及其氮同位素组成开展了对比分析。研究结果表明,不论是否受到海鸟活动的影响,西沙岛屿土壤中硝态氮的平均含量（12.33±12.88 mg/kg,n=12）显着高于铵态氮（3.02±2.86 mg/kg,n=12）,这与南极土壤中铵态氮的平均含量高于硝态氮的结果显着不同。其原因一方面可能归因于西沙岛屿的气候、温度、土壤微生物等条件非常有利于硝化作用的发生,使得部分铵态氮转化成了硝态氮,另一方面也可能与西沙岛屿土壤中铵态氮遭受了大量流失而出现亏损有关。海鸟粪的输入增加了西沙岛屿土壤的氮含量,并造成土壤和植物叶片氮同位素值明显增加,这与南极的研究结果基本一致。对于受到人类活动影响较大的永兴岛,尽管在现代几乎很少有海鸟活动,但表层土壤中铵态氮含量及铵态氮同位素值非常高,且植物叶片的氮同位素值也非常高,这很可能与人类活动的影响有关。因此,随着人类活动在西沙岛屿的逐渐增强,人为输入的氮源对岛屿氮循环的影响应该引起重视。3.海鸟的生物传输对东南极湖泊磷循环的影响南极无冰区分布着大量的企鹅巢穴,而企鹅粪中富含丰富的磷等营养元素,这对周围的陆地和水生生态系统产生了重要影响。为了评估企鹅的生物传输对湖泊水生生态系统的影响,构建企鹅活动区磷的动力学循环过程,对东南极罗斯海难言岛企鹅活动区附近的四根湖泊沉积物中磷形态分布特征及其主要影响因素开展了深入研究。通过化学连续提取法以及液相31P核磁共振（31P-NMR）分析技术,测定了湖泊沉积物中的五种磷形态含量以及特定存在的有机磷（OP）化合物。结果表明,无机磷（IP）是四个湖泊沉积剖面中的主要磷形态,OP的比例相对较低。受鸟粪影响的沉积物中以Fe/Al-P为主,鸟粪输入显着增加了沉积物和水体中生物可利用的磷（BAP）含量。水生藻类（微生物席）的输入使得沉积物中OP含量显着增加,从而促使沉积物中磷的释放潜力增加。综合分析沉积剖面中磷形态分布与理化参数分析结果,发现有机质的来源是影响沉积剖面中磷含量和形态分布的主要因素。此外,沉积环境,如粒度、pH值和TOC含量也是影响沉积物中磷形态分布的重要因素。31P-NMR图谱分析结果表明,无机正磷酸盐是所有湖泊沉积物中磷存在的主要形态,而磷酸单酯是主要的OP形态,并且随着剖面深度的增加,检测到的磷酸单酯信号迅速减弱,这可能与沉积后的有机磷发生了矿化作用有关。4.西沙岛屿海鸟生物传输作用与重金属污染记录为了调查西沙海鸟生物传输作用带来的重金属污染的影响,本研究主要以西沙海鸟粪土层、鱼骨残体和现代鱼肉为主要环境样品,结合历史和现代过程,开展重金属污染分析工作。选取西沙南岛一个长达700年的鸟粪土沉积物（ND1）作为研究对象,并从中提取出了鱼骨这种生物残体,同时分析沉积物和鱼骨的Cu、Zn、Cd、Hg含量。结果表明,ND1沉积物中Cu、Zn、Cd、Hg的含量随时间的变化和鸟粪所占沉积物比例随时间的变化趋势相一致,且沉积物中Cu、Zn、Cd、Hg含量的峰值对应于海鸟数量较多的时期,即海鸟数量越多,传输重金属的量越多。对鱼骨样品利用傅里叶变换红外光谱技术分析其保存状况,结果表明1850年以前的鱼骨很可能因为沉积物中鸟粪的侵蚀而发生了成岩蚀变作用,不能用于重建岛屿重金属污染的历史记录,说明富含重金属元素的鸟粪对环境的影响不容忽视。而1850年以后的沉积物样品及其中保存较好的鱼骨样品的重金属含量均表明,自1850年以来西沙南岛受到的人为源重金属污染逐渐增强,特别是Zn污染较为明显。另外,从现代过程出发,重点分析了西沙海鸟的两种主要食物——飞鱼（Exocoetus volitans）和鱿鱼（Uroteuthis chinensis）的Hg 污染。结果表明,鱼肉组织中Hg含量和鱼的大小（体重和体长）及营养级之间表现出显着正相关关系,说明随着海鸟所捕食物个体大小的增加,以及食物所处营养级的增加,可能导致海鸟体内或海鸟粪中重金属含量增加,进一步通过海鸟的生物传输作用使得海鸟栖息地面临重金属污染的风险。5.南极鸟粪土中Cd相态的分布特征重点选取企鹅生物传输带来的典型重金属Cd作为目标元素,结合总量和不同相态的分析,对比分析了东南极鸟粪土和背景土壤中Cd含量的差异,与此同时,对难言岛企鹅活动区周围湖泊沉积物中Cd相态的分布特征进行了分析,初步解析了 Cd的环境地球化学过程。结果表明,企鹅粪的输入增加了土壤Cd含量,特别是铁锰氧化物结合态和有机束缚态Cd的含量,但最终Cd主要以残余态的形式长期保存在鸟粪土中。对难言岛湖泊沉积物不同Cd相态的分析发现,受鸟粪影响的沉积物中Cd残余态所占比例明显增加,表明Cd的迁移性随着鸟粪输入的增多而有可能受到抑制。值得注意的是,由于新鲜企鹅粪中的总Cd含量较高,且其中铁锰氧化物结合态和可交换态Cd的含量较高并易发生迁移,因此由海鸟的生物传输带来的Cd污染问题不容忽视。
李艳鹰[4]（2020）在《生物质活性炭制备新型铁基催化剂直接还原NO》文中提出焦炉烟气由于具有烟气温度低、烟气成分复杂等特点,综合考虑其安全性、稳定性以及成熟性,实现氮氧化物减排面临着一定的困难和挑战。选择性催化还原（SCR）是目前最为成熟的烟气净化技术并且广泛应用于实际生产当中,但它具有脱硝温度窗口较高、氨储运困难以及氨逃逸致使二次污染等问题,与焦炉烟气脱硝不符。因此,开发一种脱硝效率较高、环境友好并且成本低廉的催化剂用于脱除低温焦炉烟气中的氮氧化物是当前研究的热点。本文以椰壳活性炭作为催化剂载体,通过超声辅助等体积浸渍法植入硝酸铁,直接利用活性炭载体以及CO作为还原剂对其进行还原,制备出了纳米零价铁催化剂。实验数据表明,纳米零价铁的存在可大幅度降低脱硝温度窗口、提高低温脱硝活性。在280℃时,NO脱除效率可达100%。失活后的纳米零价铁催化剂经过炭直接还原可以完全恢复活性,但不添加还原性气体会造成载体损耗。为克服炭还原的缺点,提出了用CO作为还原剂,该方法最大限度地减少了碳损失,且制备的催化剂分散度更高、脱硝性能更好。这为后期催化剂的制备条件提供了参考,并且该催化剂符合绿色经济、循环经济的要求,在替代NH3-SCR技术中的催化剂时具有很强的经济优势。为简化传统烟气脱硝剂的制备方法,本研究提出利用硝酸铁进行活化,一步完成炭化、活化以及负载的过程。以常见的生物质玉米芯和锯末作为代表,制备出了生物质活性炭上负载纳米零价铁-碳化铁催化剂用于低温烟气脱硝。采用这种方法制备的催化剂中孔发达且外表面平整光滑,为活性组分在多孔碳表面的高度分散提供了条件。该烟气脱硝剂同样在280℃条件下能达到100%的NO脱除效率。分析原因,一方面可能是是由于介孔结构发达,为烟气扩散提供了通道;另一方面可能是由于Fe3C具有活性高、选择性好以及一定的抗烧结能力,避免了活性组分的团聚,使其粒径较小、分散度较高。根据实验数据并结合近期文献报道,对纳米零价铁以及纳米零价铁-碳化铁催化剂的脱硝机理进行了初步分析。首先NO被催化剂载体表面的活性位吸附,在活性组分的作用下N=O键断裂形成C（N）和C（O）络合物,低价铁由于具有磁性容易在载体表面发生迁移,从而被C（O）氧化为Fe3O4。若将脱硝温度进一步升高,自由态的C（N）中间体可以从碳表面解析形成N2,C（O）络合物最终以CO或CO2形式析出。当碳的活性位消耗殆尽时,Fe3O4最终被氧化为Fe2O3,从而失去直接催化还原NO的能力。因此在低温条件下,催化剂中低价态的铁具有较高活性,纳米零价铁和碳化铁作为还原剂提升了脱硝性能。
李孟辉[5]（2019）在《硼、氮掺杂石墨烯的合成及其在钌基氨合成催化剂中的应用》文中研究说明合成氨工业对国民经济与国防具有非常重大的意义,因为氨是制造化肥、促进粮食生产的主要原料,是生物所需活化态氮的主要来源,同时也是协调能源短缺和环境污染问题的重要的可再生燃料和理想氢能载体。传统的铁基合成氨催化剂需要较高的反应压力和温度,钌基催化剂作为第二代氨合成催化剂,相较于前者,在低温低压下具有更高的合成氨催化活性。由于载体和助剂可以显着改变钌活性位点的结构和电子分布,从而极大地影响钌基合成氨催化剂的性能,因此开发一种理想的载体对于构建高活性的钌基催化剂具有重要意义。石墨烯具有比表面积大、电子传输能力强等特点,作为催化剂载体被广泛使用,研究表明在石墨烯中掺入杂原子,既可以保留其原有的基本性质,又可以调节其电子结构,增加活性位点的数量,进而提高催化活性。因此本论文采用水热合成法制备掺杂石墨烯,并以掺杂石墨烯作为钌基催化剂载体,添加助剂硝酸钡,以期提高以石墨烯为载体的钌基氨合成催化剂的活性。主要的研究内容和结论如下:1.掺杂石墨烯的合成,以饱和硼酸溶液或25%的氨水分别为硼源或氮源和氧化石墨烯分散液进行水热反应,通过XPS、红外、SEM、拉曼以及XRD等表征其元素含量和形貌结构,表明水热条件下硼酸或氨水都可以有效的还原氧化石墨烯,并对其进行掺杂。通过调节硼酸或氨水与氧化石墨烯分散液的比例,得到不同掺杂含量的石墨烯,硼掺杂石墨烯硼的含量为0.22-0.54 at.%（原子分数）,氮掺杂石墨烯氮的含量为7.26-8.69 at.%（原子分数）。2.以氮掺杂石墨烯作为钌基催化剂载体时,在反应过程中催化剂损失量较大,对比反应前后元素含量,氮元素含量明显减少,推测钌在合成氨反应条件下破坏了载体中的C-N键,因此氮掺杂石墨烯不宜用做钌基催化剂的载体。以硼掺杂石墨烯作为钌基催化剂载体时,不添加助剂时,没有氨合成活性,添加助剂后氨合成速率明显提高,该催化体系中,钌的最佳负载率为1 wt%,催化剂的最佳预处理温度为300℃,助剂钡的最优添加量为Ba:Ru=8,该条件下催化剂8Ba-1%Ru/BG-12的氨合成活性最佳(0.601 mmol NH3 g-1cat h-1),约为未掺杂还原石墨烯负载Ru催化剂的活性(0.340 mmol NH3 g-1cat h-1)的两倍。3.以硼掺杂石墨烯作为钌基催化剂载体时,硼的掺杂量对催化剂的最佳活性有一定的影响。随着硼掺杂量的增多,活性组分钌更易于被还原,同时催化剂所吸附的氮气增多,使得活性组分钌与氮气的接触更充分,促进了氮氮三键的解离,增大了催化剂的氨合成速率。
朱利[6]（2016）在《钴钛及铈钛催化剂的制备及其脱硝性能研究》文中指出目前对于燃煤电厂氮氧化物（NOx）脱除最为有效的方法是以NH3为还原剂的选择性催化还原（NH3-SCR）技术。广泛应用的NH3-SCR脱硝催化剂为V2O5-WO3/TiO2,但由于该钒系催化剂仅适用于中高温工况和废弃后处理不当易对环境造成污染等原因,使得科研工作者对无钒且低温脱硝效果良好的催化剂的研究显得十分必要。本实验以探讨氧空位对NH3-SCR反应的促进作用及进一步提高钻钛和铈钛催化剂的低温脱硝活性为目的,提出制备掺杂型和负载型钴钛、铈钛催化剂的思路,并对其进行脱硝活性评价和反应过程分析。本实验采用溶胶凝胶法和浸渍法制备了钴元素掺杂TiO2催化剂（Co-Ti）和以TiO2为载体的钴负载催化剂（Co/Ti）,利用固定床测试系统测试两者的NH3-SCR脱硝活性,并结合一系列现代分析测试手段对催化剂进行系统研究。研究发现Co-Ti催化剂具有较好的低温脱硝活性。对比并分析Co-Ti和Co/Ti催化剂的X射线衍射（XRD）图谱、X射线光电子能谱（XPS）以及光致发光（PL）光谱可知,Co-Ti催化剂中Co2+掺杂进入TiO2晶格内部并取代Ti4+,促使该催化剂产生较多的氧空位,而氧空位可吸附并活化氧气产生化学吸附氧物种。结合电子顺磁共振（EPR）结果可知,由于Co-Ti催化剂中Co2+的掺杂使得该催化剂表面的超氧自由基数量增多,从而促进超氧自由基与吸附态的NO反应生成较多的SCR中间产物硝基类物种,从而促进了NH3-SCR反应的进行。因此,Co-Ti催化剂的脱硝活性优于Co/Ti催化剂的脱硝活性。基于钴钛催化剂的研究结果,实验又以提高铈钛催化剂的低温脱硝活性为目的,采用溶胶凝胶法和浸渍法制备了掺杂型铈钛催化剂（Ce-Ti）和负载型铈钛催化剂（Ce/Ti）,并对催化剂进行脱硝活性评价。研究结果表明,Ce-Ti催化剂具有较好的低温脱硝活性,在240℃时就可达到95%以上的NO脱除效率。利用一系列分析测试手段对催化剂进行分析测试。拉曼（Raman）和XPS结果表明,Ce-Ti催化剂中存在Ce-O-Ti结构,而且产生了较多对NH3-SCR反应有利的Ce3+和化学吸附氧物种。PL和EPR结果表明,Ce-Ti催化剂具有最多的Ce-口-Ti型氧空位,而且Ce-口一Ce型氧空位和Ti-口-Ti型氧空位并不能有效的产生超氧自由基,只有Ce-口-Ti型氧空位可以有效的吸附和活化氧气产生较多的超氧自由基,从而促进NH3-SCR反应的进行。
纪培栋[7]（2016）在《SCR催化剂SO2氧化机理及调控机制研究》文中指出近年来,国家对火电厂污染物排放问题不断重视。火电厂为了氮氧化物排放达到污染物排放限值,必须采用高效氮氧化物控制技术。以氨气（NH3）为还原剂的选择性催化还原（SCR）烟气脱硝技术已经成为我国当前氮氧化物控制的主流技术。催化剂是SCR脱硝技术的核心。现有SCR脱硝催化剂会导致烟气中S02氧化为S03,造成电厂设备的腐蚀和阻塞问题以及加重雾霾等问题。本文主要研究思路是首先研究了S02在钒钛SCR催化剂上的氧化机理；在此基础上研究了不同组分掺杂对催化剂脱硝活性及S02氧化的影响规律,得到低S02氧化的高效脱硝催化剂配方；并通过数值模拟方法研究SCR反应、S02氧化反应在蜂窝催化剂壁内的分布规律。本文主要研究结果如下。1、研究了钒钛催化剂的表面结构及S02在钒钛催化剂上的氧化机理。研究结果发现,在V2O5/TiO2催化剂上,分散态的钒氧化物分布于Ti02表面形成Ti-O-V位点,随着V205负载量的增加,邻近的Ti-O-V相互作用形成V-O-V位点,造成Ti-O-V位点的减少以及V-O-V的增加。通过S02程序升温脱附和原位红外实验研究了S02和钒钛催化剂之间的相互作用,结果发现,V=O对SO2的吸附和氧化起着重要作用。通过S02氧化规律和V2O5/TiO2催化剂之间的构效关系,提出了S02在V2O5/TiO2催化剂表面的氧化路径。2、研究了不同助剂添加对V2O5/TiO2催化剂脱硝及S02氧化的影响。实验结果显示,WO3、MoO3的添加能够显着提高钒钛催化剂的脱硝效率,同时也会提高S02氧化率,Mo03对钒钛催化剂SO2氧化的促进效果要明显高于W03。针对此现象,研究了不同Mo03前驱体的添加对钒钛催化剂脱硝及S02氧化的影响,发现磷钼酸作为Mo03前驱体时既可以保证脱硝效率又有较低的S02氧化率。进而比较了不同磷钼酸含量的影响,结果发现以磷钼酸为前驱体的Mo03添加量为7%时既保证了高效脱硝效果,又具有比钒钛催化剂低的S02氧化率。3、基于Eley-Rideal反应机理,对颗粒状催化剂的脱硝反应动力学进行了研究,通过实验得到了催化剂SCR反应动力学方程；同时研究了催化剂S02氧化的动力学,得到相关动力学方程。基于上述反应动力学方程,建立了成型蜂窝脱硝催化剂脱硝及S02氧化的模型,模型结果能够很好的符合相关实验结果。通过模型计算结果,发现催化剂脱硝反应仅仅发生在催化剂壁面很薄的一个薄层内,该薄层厚度只占催化剂壁厚的1/3,同时,SO2氧化反应发生在催化剂整个壁面内。
辛勤,李焕巧[8]（2015）在《第一章:催化活性中心/活性相概念的认知》文中研究说明1.1前言自1835年瑞典化学家Berzelius J J发现催化现象（Catalysis）以来,催化作用被认为是在化学反应中能够加速反应速率而反应后本身不发生变化的现象。然而催化概念的诞生从1800年到1900年历经了一个世纪,Berzelius、Faraday、Davy、Dobereiner、Dulong、Thenard、Philips、Ostwald、Henry、Wilhelmy、Kuhlmann等在不同的反应中均发现了这一现象。
陈志军[9]（2013）在《Fe1-xO基氨合成催化剂助催化剂的选择与优化》文中指出氨合成是一个高能耗的产业,通过研制高活性和高稳定性的催化剂来提高氨净值是合成氨研究的重点。熔铁催化剂是所有工业催化剂中最稳定的,也是公认的价格最便宜、制备方法最简单的催化剂之一。Fe1-xO基催化剂是一类新的催化剂体系,具有的较大的改进潜力。目前,熔铁催化剂的研究主要集中在助催化剂上,因此本论文试图通过对前人研究的结果进行优化,并寻找新的助催化剂来提高Fe1-x0催化剂的性能。本研究对已有的助催化剂配方进行了含量的优化,对几种新的助催化剂进行了重点的考察,并且完善了催化剂制备条件。此外,利用密度泛函理论对电子助催化剂K2O在还原后的α-Fe上的吸附进行了初步计算。主要得到以下结果:1、在所研究的反应条件下,助催化剂M1使催化剂425℃和400℃活性分别提高了 4.93%和6.84%,其较适宜的添加量在0.2%～0.9%之间。助催化剂M2能大幅度缩短催化剂还原时间,降低还原温度。实验结果表明Md和M2均能提高催化剂的耐热性、比表面积和孔容。同时掺入M和和M2对催化剂性能的改善具有较好的效果。0.2wt%的R可以提高催化剂的低温活性,但是催化剂的耐热稳定性变差。A的加入降低了催化剂的活性,但能够提高催化剂的还原性。2、对A1203、K2O、CaO助催化剂的含量进行了 L8（23）正交优化。A1203和K20在影响催化剂的耐热性上有很强的交互作用,正交最优组合为 1.53wt%Al203,0.7wt%K2O,1.8wt%CaO,实验结果验证了正交结果的正确性。3、通过L4（23）正交实验考察了 MgO和J助催化剂对催化剂活性的影响。结果表明,MgO能提高催化剂活性,J降低了催化剂的活性,MgO与J无交互作用。4、通过L8（27）正交实验考察了L、M1、Q三种助剂的含量及它们之间的交互作用。结果发现,M1和Q在催化剂的耐热性上有较强的交互作用。综合考虑400℃C,425℃C,450℃C耐热前后活性和耐热系数等结果,得出最优组合为:0.42wt%L,0.89wt%M1,0.6wt%Q,并且通过实验验证了正交结果的正确性。5、通过L8（27）正交实验考察了 M2、Z、X对催化剂性能的影响,得出最优组合为:0.3wt%M2,0.4wt%Z,Owt%X。X没能提高Fe1-xO催化剂的活性,反而降低催化剂的耐热性。6、在采用熔融法制备Fe1-xO基催化剂过程中,实验结果证实将熔融物料通入带水夹套冷却槽中冷却是最理想的冷却方式。原料纯度对催化剂的活性有重要影响。例如,催化剂中Na2O杂质含量超过0.85%之后活性下降31%。助催化剂金属的化合物形态（比如M1用它的铵盐代替）对催化剂的活性影响不大。7、K2O在Fe（100）和Fe（111）晶面趋向于穴位（hollow）吸附,在Fe（110）晶面趋于顶位（on-top）吸附,K20与Fe（111）晶面的作用最强。K20在Fe（111）面上吸附后的电子态密度计算结果表明,K20在Fe（111）面上吸附体系发生了电荷转移,电子从K2O向体系中Fe转移,一定程度上阐明了合成氨熔铁催化剂中电子助催化剂K20的作用机理。
任雯[10]（2010）在《硫酸亚铁SCR催化剂脱硝机理及制备研究》文中指出传统的V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂存在成本较高、钒毒性大、后处理易二次污染等问题。本工作旨在研究铁基脱硝催化剂,以达到在保证高脱硝率的同时降低成本的目的。在综合分析各种脱硝方法的基础上,提出采用FeSO4制备脱硝催化剂脱除氮氧化物的思路。本文通过固定床实验系统,测试了模拟烟气工况下FeSO4催化剂的活性和耐久性。实验表明,使用浸渍法制备的催化剂中FeSO4-NaY和FeSO4-ZSM-5的脱硝效果最好,脱硝率相比纯FeSO4可提高2035%。使用最优制备方法所制备的催化剂最佳脱硝温度由440°C降至340°C,有效温度窗口更宽,模拟烟气中的SO2和H2O对催化剂性能无明显影响。本文采用穆斯堡尔谱、XPS、XRD和原位红外等方法研究了FeSO4催化剂脱硝机理,发现所制备催化剂中主要存在形式为FeSO4、Fe（OH）SO4与Fe2O（SO4）的混合物,其具体比例与担载体和制备条件有关,参加脱硝反应后使得硫酸亚铁和分子筛之间的结合更紧密,但仍然以这三种存在形式为主,同时,Fe离子和载体上的Al产生了键合并存在少量的Fe2O3,Fe（OH）SO4的催化效果优于Fe2O（SO4）。硫酸亚铁及FeSO4-NaY催化剂仅吸附氨产生了NH4+和NH3的谱峰,推测应该遵循Eley-Rideal机理。FeSO4-ZSM-5催化剂对氨和NO都产生了较强的吸附作用,且其载体本身也具有催化效果,反应机理可能发生了较大变化。反应气体在硫酸亚铁提供的SO42-及分子筛提供的羟基处吸附产生了相应负峰,铁离子为氨和氮氧化物的氧化还原反应提供了活性位。本文使用浸渍法制备了硫酸亚铁堇青石蜂窝体催化剂模块,并研究了该方法的最佳制备工艺。分子筛具有良好的比表面,提高了FeSO4本身的脱硝催化性能,扩大了其有效温度窗口。分子筛担载物涂覆在堇青石陶瓷蜂窝体上增加了FeSO4催化剂的物理硬度,使得其工业化应用成为可能。通过小型燃煤锅炉系统,对不同工况下优化工艺制得的催化剂模块的活性及耐久性进行了测试,表明在NH3/NOx=1和SV=10000/h的条件下,催化剂模块在280380°C温度区间内的脱硝效率均在80%以上,在320°C时达到95%左右的最高值,并能适应一定程度的工况波动,200h长期运行后催化效果没有明显下降,为工业应用奠定了坚实基础。经济性分析表明,与现有商用催化剂相比,硫酸亚铁原料的来源广泛、价格低廉且无毒性,在初次安装、设备改造维护、催化剂更换以及乏催化剂后处理等方面均具有明显的优势。本文最后还对做制备催化剂模块的工业化应用做了尝试性实验。
二、铁催化剂上氮吸附态的激光喇曼光谱研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、铁催化剂上氮吸附态的激光喇曼光谱研究（论文提纲范文）
（1）MnFeOx/SiO2催化剂低温SCR脱硝性能及反应机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 氮氧化物的生成机制及危害 |
| 1.2.1 氮氧化物的生成机制 |
| 1.2.2 氮氧化物对环境和人体健康的危害 |
| 1.3 固定源NO_x排放控制技术 |
| 1.3.1 固定源NO_x排放控制的主要措施 |
| 1.3.2 NH_3-SCR脱硝基本原理 |
| 1.3.3 NH_3-SCR脱硝装置 |
| 1.3.4 NH_3-SCR脱硝催化剂 |
| 1.4 低温SCR脱硝催化剂研究进展 |
| 1.4.1 锰基SCR脱硝催化剂 |
| 1.4.2 铁基SCR脱硝催化剂 |
| 1.5 低温NH_3-SCR脱硝反应机理研究进展 |
| 1.5.1 NO和NH_3在催化剂表面的吸附与活化 |
| 1.5.2 低温NH_3-SCR反应机理 |
| 1.6 DFT在 SCR脱硝研究中的应用 |
| 1.7 本文研究目标与内容 |
| 1.7.1 本文研究目标 |
| 1.7.2 本文主要研究内容 |
| 1.7.3 本文技术路线 |
| 第二章 实验系统、催化剂制备与表征及DFT计算方法 |
| 2.1 实验设备及材料 |
| 2.1.1 催化剂活性评价实验系统 |
| 2.1.2 仪器设备及化学试剂 |
| 2.2 催化剂制备方法 |
| 2.3 催化剂表征方法 |
| 2.3.1 比表面积测定及孔隙结构分析 |
| 2.3.2 XRD物相分析 |
| 2.3.3 激光拉曼光谱(Raman)分析 |
| 2.3.4 表面元素价态及浓度(XPS)分析 |
| 2.3.5 H_2程序升温还原(H_2-TPR)分析 |
| 2.3.6 热重-微分热重分析(TG-DTG) |
| 2.4 第一性原理及计算方法 |
| 2.4.1 第一性原理简介 |
| 2.4.2 密度泛函理论 |
| 2.4.3 Materials Studio软件介绍 |
| 2.4.4 计算方法及初始参数 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 MnO_x/SiO_2催化剂NH_3-SCR性能研究 |
| 3.1 不同负载量及前驱体制备的MnO_x/SiO_2催化剂NH_3-SCR性能测试 |
| 3.2 MnO_x/SiO_2催化剂表征分析 |
| 3.2.1 晶体形态分析(XRD) |
| 3.2.2 比表面积与孔结构特征分析(BET) |
| 3.2.3 激光拉曼光谱(Raman)分析 |
| 3.2.4 表面元素价态及浓度(XPS)分析 |
| 3.2.5 H_2程序升温还原(H_2-TPR)分析 |
| 3.3 操作参数对0.4MN和0.4MA催化剂NH_3-SCR反应活性的影响 |
| 3.3.1 空速的影响 |
| 3.3.2 氨氮比的影响 |
| 3.3.3 氧含量的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于DFT的 MnO_x/SiO_2催化剂的NH_3-SCR反应机理研究 |
| 4.1 计算模型设置 |
| 4.2 反应物在MnO_2/SiO_2β-cristobalite(1 01)催化剂表面的吸附 |
| 4.2.1 NH_3的吸附特性 |
| 4.2.2 NO的吸附特性 |
| 4.2.3 O_2的吸附特性 |
| 4.3 反应物在Mn_2O_3/SiO_2β-cristobalite(1 01)催化剂表面的吸附 |
| 4.3.1 NH_3的吸附特性 |
| 4.3.2 NO的吸附特性 |
| 4.3.3 O_2的吸附特性 |
| 4.4 SCR反应路径分析 |
| 4.4.1 O_2解离反应 |
| 4.4.2 NH_3脱氢反应 |
| 4.4.3 N_2反应路径 |
| 4.4.4 NO_2反应路径 |
| 4.4.5 N_2O反应路径 |
| 4.5 MnO_x/SiO_2催化剂反应机理分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 MnFe O_x/SiO_2催化剂NH_3-SCR性能及机理研究 |
| 5.1 铁氧化物的掺杂对MnFe O_x/SiO_2催化剂NH_3-SCR性能的影响 |
| 5.2 MnFe O_x/SiO_2催化剂表征分析 |
| 5.2.1 晶体形态分析(XRD) |
| 5.2.2 比表面积与孔结构特征分析(BET) |
| 5.3 操作参数对MnFe O_x/SiO_2催化剂NH_3-SCR反应活性的影响 |
| 5.3.1 空速的影响 |
| 5.3.2 氨氮比的影响 |
| 5.3.3 氧含量的影响 |
| 5.3.4 煅烧温度的影响 |
| 5.4 基于DFT分析铁锰氧化物协同催化作用 |
| 5.4.1 MnFe O_x/SiO_2β-cristobalite(1 01)催化剂构型 |
| 5.4.2 反应物在MnFe O_x/SiO_2催化剂表面的吸附 |
| 5.4.3 SCR反应路径分析 |
| 5.4.4 锰铁氧化物协同催化反应机理 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 Zr掺杂提升0.4MN-0.3FN催化剂的抗硫抗水性能研究 |
| 6.1 0.4MN和 0.4MN-0.3FN催化剂抗硫抗水性能测试 |
| 6.1.1 抗水性测试 |
| 6.1.2 抗硫性测试 |
| 6.1.3 抗硫水性测试 |
| 6.2 Zr改性0.4MN-0.3FN催化剂的抗硫抗水性能研究 |
| 6.2.1 催化脱硝活性测试 |
| 6.2.2 抗水性测试 |
| 6.2.3 抗硫性测试 |
| 6.2.4 抗硫水性能测试 |
| 6.2.5 抗硫抗水性实验后催化剂的TG分析 |
| 6.3 基于DFT的催化剂表面抗硫抗水机理研究 |
| 6.3.1 H_2O的吸附特性 |
| 6.3.2 SO_2的吸附特性 |
| 6.3.3 硫酸氢氨分解反应 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与建议 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 下一步研究工作及建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间主要研究成果 |
（2）电还原二氧化碳非贵金属基纳米催化剂的表界面调控及机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 CO_2研究现状 |
| 1.2.1 CO_2资源化利用 |
| 1.2.2 电化学还原CO_2概述 |
| 1.2.3 反应评价标准 |
| 1.3 电还原CO_2催化剂的研究进展 |
| 1.3.1 金属催化剂 |
| 1.3.2 非金属催化剂 |
| 1.4 电还原CO_2的研究前景与面临的挑战 |
| 1.5 本论文的研究背景、意义及研究内容 |
| 1.5.1 研究背景及意义 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第二章 实验方法 |
| 2.1 实验试剂 |
| 2.2 实验仪器 |
| 2.3 材料的表征及测试 |
| 2.3.1 X射线粉末衍射(XRD) |
| 2.3.2 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.3.3 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.3.4 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.3.5 X射线吸收精细结构(XAFS) |
| 2.4 电化学性能测试 |
| 2.4.1 工作电极制备 |
| 2.4.2 电化学性能分析 |
| 第三章 异质结的金属间化合物CuSn催化剂:高效电催化还原CO_2到甲酸盐 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 具有异质结结构的CuSn金属间合金化合物催化剂的制备 |
| 3.2.2 纯相Cu_6Sn_5和Cu_3Sn金属间化合物的制备 |
| 3.2.3 理论计算 |
| 3.2.4 材料的表征 |
| 3.2.5 电化学测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 催化剂结构的表征 |
| 3.3.2 催化剂的电化学性能 |
| 3.4 本章结论 |
| 第四章 In掺杂的SnO_X稳定高效催化CO_2到甲酸 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 Sn-In纳米颗粒的制备 |
| 4.2.2 Sn纳米颗粒的制备 |
| 4.2.3 In纳米颗粒的制备 |
| 4.2.4 理论计算 |
| 4.2.5 材料的表征 |
| 4.2.6 原位同步辐射(XANES)和拉曼(Raman)测试 |
| 4.2.7 电化学测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 催化剂结构的表征 |
| 4.3.2 催化剂的电化学性能 |
| 4.4 本章结论 |
| 第五章 有机分子表面修饰铜纳米线高效电还原CO_2到甲烷 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 铜纳米线的制备 |
| 5.2.2 铜纳米线的修饰 |
| 5.2.3 材料的表征 |
| 5.2.4 电化学测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 催化剂结构的表征 |
| 5.3.2 催化剂的电化学性能 |
| 5.4 本章结论 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（3）偏远地区海鸟生物传输作用对氮、磷和重金属元素生物地球化学循环的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 生物地球化学循环与生物传输概述 |
| 1.2 海鸟的生物传输与氮循环研究进展 |
| 1.3 海鸟的生物传输与磷循环研究进展 |
| 1.4 海鸟的生物传输与重金属污染研究进展 |
| 参考文献 |
| 第2章 研究目标和研究内容 |
| 2.1 研究背景和意义 |
| 2.2 研究目标 |
| 2.3 研究内容 |
| 2.4 研究方法 |
| 参考文献 |
| 第3章 研究区域、样品采集和分析 |
| 3.1 东南极罗斯海维多利亚地 |
| 3.2 西南极乔治王岛 |
| 3.3 南海西沙群岛 |
| 3.4 样品处理与分析 |
| 参考文献 |
| 第4章 生物传输对偏远地区生态系统氮循环的影响 |
| 4.1 企鹅活动区土壤的氮含量及氮同位素特征 |
| 4.2 鸟粪输入对苔藓氮利用策略的影响 |
| 4.3 难言岛湖水、湖藻氮同位素值的梯度变化 |
| 4.4 企鹅活动区周围湖泊沉积物的氮同位素特征 |
| 4.5 东南极企鹅粪来源氮的循环过程 |
| 4.6 西南极企鹅的生物传输作用对氮循环的影响 |
| 4.7 西沙不同岛屿氮状况的空间分布特征 |
| 4.8 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 生物传输作用对东南极湖泊磷循环的影响 |
| 5.1 湖泊沉积物磷形态的分布特征 |
| 5.2 影响沉积物磷形态分布的主要控制因素 |
| 5.3 有机磷的矿化 |
| 5.4 鸟粪沉积物磷的动力学循环机制 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 生物传输与重金属污染研究 |
| 6.1 过去700年西沙粪土沉积物的重金属污染记录 |
| 6.2 热带海鸟食物的现代重金属污染调查 |
| 6.3 南极鸟粪土的Cd相态分布特征 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（4）生物质活性炭制备新型铁基催化剂直接还原NO（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1. 绪论 |
| 1.1 氮氧化物简介 |
| 1.1.1 氮氧化物危害 |
| 1.1.2 氮氧化物来源 |
| 1.1.3 氮氧化物分类 |
| 1.1.4 氮氧化物排放的控制法规 |
| 1.1.5 氮氧化物控制技术 |
| 1.2 生物质活性炭 |
| 1.2.1 不同种生物质原料制备活性炭 |
| 1.2.2 生物质活性炭材料的应用 |
| 1.3 低温烟气脱硝中常见催化剂 |
| 1.4 铁基催化剂在脱硝领域的研究 |
| 1.5 本文主要选题依据和研究内容 |
| 1.5.1 选题依据 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 2. 实验方法 |
| 2.1 实验原料及设备 |
| 2.2 催化剂制备 |
| 2.2.1 玉米芯活性炭制备 |
| 2.2.2 活性炭上负载炭化铁催化剂制备 |
| 2.2.3 活性炭上负载纳米零价铁催化剂制备及再生 |
| 2.3 脱硝实验 |
| 2.4 催化剂表征 |
| 2.4.1 热重分析 |
| 2.4.2 热重-质谱联用技术 |
| 2.4.3 傅里叶红外光谱 |
| 2.4.4 比表面积分析 |
| 2.4.5 X射线衍射 |
| 2.4.6 拉曼光谱 |
| 2.4.7 扫描电镜 |
| 2.4.8 X射线光电子能谱 |
| 2.4.9 化学吸附 |
| 2.4.10 粒径分布 |
| 2.4.11 元素分析 |
| 3. 纳米零价铁催化剂直接还原NO |
| 3.1 椰壳活性炭负载零价铁(Fe~0/CSAC)催化剂直接还原NO |
| 3.1.1 还原温度确定 |
| 3.1.2 Fe~0/CSAC催化剂低温脱硝性能 |
| 3.1.3 Fe~0/CSAC催化剂脱硝前后物相组成 |
| 3.1.4 Fe~0/CSAC催化剂表面形貌 |
| 3.1.5 对比椰壳活性炭负载Fe_2O_3催化剂脱硝特性 |
| 3.1.6 Fe_2O_3/CSAC催化剂脱硝机理分析 |
| 3.1.7 优化实验 |
| 3.2 玉米芯炭负载零价铁(Fe~0/CCC)催化剂直接还原NO |
| 3.2.1 热解温度确定 |
| 3.2.2 Fe~0/CCC催化剂低温脱硝性能 |
| 3.2.3 Fe~0/CCC催化剂脱硝前后物相组成 |
| 3.2.4 Fe~0/CCC催化剂表面形貌 |
| 3.2.5 Fe~0/CCC催化剂脱硝前后孔隙结构 |
| 3.3 纳米零价铁催化剂脱硝机理分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4.纳米零价铁-碳化铁催化剂直接还原NO |
| 4.1 锯末炭负载铁-碳化铁(Fe~0-Fe_3C/SPC)催化剂直接还原NO |
| 4.1.1 工业分析和元素分析 |
| 4.1.2 Fe~0-Fe_3C/SPC催化剂低温脱硝性能 |
| 4.1.3 Fe~0-Fe_3C/SPC催化剂脱硝前后物相组成 |
| 4.1.4 Fe~0-Fe_3C/SPC催化剂程序升温化学吸附NO |
| 4.1.5 Fe~0-Fe_3C/SPC催化剂脱硝前后孔隙结构 |
| 4.1.6 Fe~0-Fe_3C/SPC催化剂表面形貌 |
| 4.2 玉米芯炭负载铁-碳化铁(Fe~0-Fe_3C/CCC)催化剂直接还原NO |
| 4.2.1 Fe~0-Fe_3C/CCC催化剂低温脱硝性能 |
| 4.2.2 Fe~0-Fe_3C/CCC催化剂脱硝前后物相组成 |
| 4.2.3 Fe~0-Fe_3C/CCC催化剂表面形貌 |
| 4.2.4 Fe~0-Fe_3C/CCC催化剂脱硝前后孔隙结构 |
| 4.2.5 优化实验 |
| 4.3 纳米零价铁-碳化铁催化剂脱硝机理分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5.结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）硼、氮掺杂石墨烯的合成及其在钌基氨合成催化剂中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 氨的重要性 |
| 1.2 氨合成催化剂 |
| 1.2.1 氨合成催化剂的发展 |
| 1.2.2 钌基氨合成催化剂的反应机理 |
| 1.2.3 钌基氨合成催化剂的研究 |
| 1.3 掺杂石墨烯的研究现状 |
| 1.3.1 掺杂石墨烯的制备 |
| 1.3.2 掺杂石墨烯在催化领域的应用 |
| 1.4 论文的研究目的及研究内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第二章 硼掺杂石墨烯的合成 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验 |
| 2.2.1 实验试剂和仪器 |
| 2.2.2 氧化石墨烯和硼掺杂石墨烯的制备 |
| 2.2.3 氧化石墨烯和硼掺杂石墨烯的表征 |
| 2.3 结果和讨论 |
| 2.3.1 硼掺杂石墨烯和石墨烯的元素分析 |
| 2.3.2 硼掺杂石墨烯和石墨烯的形貌结构分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 氮掺杂石墨烯的合成 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验 |
| 3.2.1 实验试剂和仪器 |
| 3.2.2 氧化石墨烯和氮掺杂石墨烯的制备 |
| 3.2.3 氧化石墨烯和氮掺杂石墨烯的表征 |
| 3.3 结果和讨论 |
| 3.3.1 氮掺杂石墨烯和石墨烯的元素分析 |
| 3.3.2 氮掺杂石墨烯和石墨烯的形貌结构分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 氮或硼掺杂石墨烯负载钌催化氨合成性能评价 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验 |
| 4.2.1 实验试剂和仪器 |
| 4.2.2 钌和助剂的负载 |
| 4.2.3 催化活性测试 |
| 4.2.4 氮或硼掺杂石墨烯负载钌和助剂催化剂的表征 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 氮掺杂石墨烯负载钌催化剂的催化氨合成性能评价 |
| 4.3.2 硼掺杂石墨烯负载钌催化剂的催化氨合成性能评价 |
| 4.3.2.1 Ru负载率对氨合成活性的影响 |
| 4.3.2.2 助剂Ba添加量对氨合成活性的影响 |
| 4.3.2.3 预处理温度对氨合成活性的影响 |
| 4.3.2.4 硼掺杂量对氨合成活性的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
（6）钴钛及铈钛催化剂的制备及其脱硝性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.1.1 氮氧化物的来源与危害 |
| 1.1.2 我国燃煤电厂氮氧化物的排放现状 |
| 1.1.3 燃煤电厂氮氧化物的减排控制技术 |
| 1.2 NH_3-SCR技术 |
| 1.2.1 NH_3-SCR烟气脱硝技术原理 |
| 1.2.2 NH_3-SCR烟气脱硝技术反应过程 |
| 1.3 NH_3-SCR脱硝催化剂研究进展 |
| 1.3.1 V_2O_5-WO_3(MoO_3)/TiO_2催化剂 |
| 1.3.2 非钒基金属氧化物催化剂 |
| 1.3.3 分子筛催化剂 |
| 1.4 课题的研究目的、思路和主要内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究思路 |
| 1.4.3 研究内容 |
| 2 实验 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.1.1 主要试剂 |
| 2.1.2 主要仪器 |
| 2.2 催化剂的制备 |
| 2.2.1 钴钛催化剂的制备 |
| 2.2.2 铈钛催化剂的制备 |
| 2.3 实验采用的表征分析方法 |
| 2.3.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.3.2 高分辨透射电镜(HRTEM) |
| 2.3.3 激光拉曼光谱(Raman) |
| 2.3.4 傅立叶变换红外光谱分析(FT-IR) |
| 2.3.5 光致发光光谱(PL) |
| 2.3.6 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.3.7 氨气程序升温脱附(NH_3-TPD) |
| 2.3.8 电子顺磁共振分析(EPR) |
| 2.3.9 紫外可见漫反射光谱(UV-vis) |
| 2.4 催化剂活性评价 |
| 2.4.1 催化剂脱硝活性评价 |
| 2.4.2 催化剂NO氧化能力测试 |
| 3 掺杂型与负载型钻钛催化剂的制备及其脱硝性能研究 |
| 3.1 实验 |
| 3.2 结果和讨论 |
| 3.2.1 钴钛催化剂脱硝性能评价 |
| 3.2.2 催化剂X射线衍射分析 |
| 3.2.3 催化剂透射电镜及高倍透射电镜分析 |
| 3.2.4 催化剂拉曼光谱分析 |
| 3.2.5 催化剂傅立叶变换红外光谱分析 |
| 3.2.6 催化剂氧空位分析 |
| 3.2.7 催化剂脉冲瞬态反应 |
| 3.2.8 催化剂元素价态分析 |
| 3.2.9 氨气程序升温脱附分析 |
| 3.2.10 催化剂超氧自由基分析 |
| 3.2.11 原位红外分析 |
| 3.2.12 钴钛催化剂NO氧化能力测试 |
| 3.3 掺杂型钻钛催化剂NH_3-SCR反应促进过程分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 掺杂型与负载型铈钛催化剂的制备及其脱硝性能研究 |
| 4.1 实验 |
| 4.2 结果和讨论 |
| 4.2.1 铈钛催化剂脱硝性能分析 |
| 4.2.2 催化剂X射线衍射分析 |
| 4.2.3 催化剂UV-vis分析 |
| 4.2.4 催化剂拉曼光谱分析 |
| 4.2.5 催化剂氧空位分析 |
| 4.2.6 催化剂元素价态分析 |
| 4.2.7 催化剂超氧自由基分析 |
| 4.2.8 原位红外分析 |
| 4.2.9 铈钛催化剂NO氧化能力测试 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 主要创新点 |
| 5.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（7）SCR催化剂SO2氧化机理及调控机制研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 燃煤烟气氮氧化物控制技术 |
| 1.3 燃煤烟气SO_3的危害、形成及控制技术 |
| 1.3.1 燃煤烟气SO_3的危害 |
| 1.3.2 燃煤烟气SO_3的形成 |
| 1.3.3 燃煤烟气SO_3的控制技术 |
| 1.4 SO_2在脱硝催化剂上的氧化研究 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 2 实验技术和方法 |
| 2.1 催化剂的制备 |
| 2.2 催化剂评价系统 |
| 2.2.1 催化剂脱硝活性评价系统 |
| 2.2.2 催化剂SO_2氧化评价系统 |
| 2.3 化学试剂和仪器 |
| 2.4 催化剂的表征 |
| 2.4.1 催化剂孔结构和比表面积表征 |
| 2.4.2 X射线衍射(XRD) |
| 2.4.3 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.4.4 拉曼光谱(Raman)分析 |
| 2.4.5 H_2程序升温还原(H_2-TPR)分析 |
| 2.4.6 SO_2程序升温脱附(SO_2-TPD)分析 |
| 2.4.7 原位红外光谱(in situ DRIFTS)分析 |
| 3 V_2O_5/TiO_2脱硝催化剂SO_2氧化的机理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 V_2O_5/TiO_2脱硝催化剂的SO_2氧化规律研究 |
| 3.3 V_2O_5/TiO_2催化剂的物理化学性质研究 |
| 3.3.1 V_2O_5/TiO_2催化剂的结构性质研究 |
| 3.3.2 V_2O_5/TiO_2催化剂的氧化还原性能研究 |
| 3.3.3 V_2O_5/TiO_2催化剂的表面价态研究 |
| 3.3.4 V_2O_5/TiO_2催化剂的SO_2吸附-脱附研究 |
| 3.3.5 V_2O_5/TiO_2催化剂的原位红外研究 |
| 3.4 V_2O_5/TiO_2催化剂与SO_2氧化的构效分析 |
| 3.5 小结 |
| 4 助剂添加对V_2O_5/TiO_2催化剂脱硝及SO_2氧化的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同助剂添加对V_2O_5/TiO_2催化剂的影响 |
| 4.3 添加WO_3对V_2O_5/TiO_2催化剂的影响 |
| 4.3.1 添加WO_3对V_2O_5/TiO_2催化剂脱硝活性的影响 |
| 4.3.2 添加WO_3对V_2O_5/TiO_2催化剂SO_2氧化的影响 |
| 4.3.3 添加WO_3对V_2O_5/TiO_2催化剂结构性质的影响 |
| 4.4 添加MoO_3对V_2O_5/TiO_2催化剂的影响 |
| 4.4.1 添加MoO_3对V_2O_5/TiO_2催化剂脱硝活性的影响 |
| 4.4.2 添加MoO_3对V_2O_5/TiO_2催化剂SO_2氧化的影响 |
| 4.4.3 添加MoO_3对V_2O_5/TiO_2催化剂结构性质的影响 |
| 4.5 不同MoO_3前驱体的添加对V_2O_5/TiO_2催化剂的影响 |
| 4.5.1 不同MoO_3前驱体的添加对V_2O_5/TiO_2催化剂脱硝活性的影响 |
| 4.5.2 不同MoO_3前驱体的添加对V_2O_5/TiO_2催化剂SO_2氧化的影响 |
| 4.6 磷钼酸的添加对V_2O_5/TiO_2催化剂的影响 |
| 4.6.1 磷钼酸的添加对V_2O_5/TiO_2催化剂脱硝活性的影响 |
| 4.6.2 磷钼酸的添加对V_2O_5/TiO_2催化剂SO_2氧化的影响 |
| 4.6.3 磷钼酸的添加对V_2O_5/TiO_2催化剂结构性质的影响 |
| 4.7 小结 |
| 5 蜂窝催化剂脱硝及SO_2氧化的实验及数值模拟研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 催化剂脱硝和SO_2氧化反应的本征动力学研究 |
| 5.2.1 催化剂脱硝反应的本征动力学研究 |
| 5.2.2 催化剂SO_2氧化的本征动力学研究 |
| 5.3 蜂窝催化剂脱硝反应的实验及数值模拟研究 |
| 5.4 蜂窝催化剂SO_2氧化的实验及数值模拟研究 |
| 5.5 小结 |
| 6 全文工作总结及创新性 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 本文主要创新点 |
| 6.3 未来研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（8）第一章:催化活性中心/活性相概念的认知（论文提纲范文）
| 1. 1 前言 |
| 1. 2 经典的催化基础研究( 1900 - 1960) |
| 1. 2. 1 在金属催化剂表面化学吸附 |
| 1. 2. 2 化学吸附的分子轨道描述 |
| 1. 2. 3 研究化学吸附的主要方法 |
| 1. 2. 3. 1 氢的吸附 |
| 1. 2. 3. 2 CO的吸附 |
| 1. 2. 3. 3 烃分子的吸附 |
| 1. 2. 4 金属催化剂的d电子理论 |
| 1. 2. 4. 1 d空穴概念及其与催化的关系 |
| 1. 2. 4. 2 d% 及其与催化活性的关系 |
| 1. 2. 5 在金属氧化物催化剂表面的化学吸附 |
| 1. 2. 5. 1 氢的吸附 |
| 1. 2. 5. 2 烯烃的吸附 |
| 1. 2. 5. 3 CO的吸附 |
| 1. 2. 6 “表面键的研究”［18 － 22］ |
| 1. 3 表面科学对催化研究的推动 |
| 1. 3. 1 活性相/ 活性中心的识别 |
| 1. 3. 2 氨合成活性相研究 |
| 1. 3. 3 探针分子的红外光谱 |
| 1. 3. 4 参与反应的活性相/ 活性中心的识别［34 － 36］ |
| 1. 4 纳米科学与技术对催化科学的冲击 |
| 1. 4. 1 催化剂活性中心/ 活性相粒子大小、分布、组成、结构的控制合成和表征 |
| 1. 4. 2 催化剂活性中心/ 活性相的形貌控制［50 － 53］ |
| 1. 4. 3 在多孔材料孔中活性相的调控和表征［54 －56］ |
| 1. 4. 4 纳米反应器的设计合成［57 － 60］ |
| 1. 4. 5 全紫外- 可见区激光共振拉曼光谱［61 － 67］ |
| 1. 4. 6 多孔催化材料合成原位表征 |
| 1. 4. 7 催化中的“限域效应”［68 － 73］ |
| 1. 5 展望 |
（9）Fe1-xO基氨合成催化剂助催化剂的选择与优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 氨合成熔铁催化剂的发展 |
| 1.2.1 传统的Fe_3O_4基催化剂 |
| 1.2.2 新型Fe_(1-x)O基催化剂 |
| 1.3 国内外近几年对熔铁催化剂的研究概况 |
| 1.3.1 用于合成氨 |
| 1.3.2 用于其它领域 |
| 1.4 熔铁催化剂助催化剂类型与作用机理 |
| 1.4.1 结构型助催化剂 |
| 1.4.2 电子型助催化剂 |
| 1.4.3 助催化剂的选择与设计 |
| 1.5 密度泛函理论 |
| 1.5.1 密度泛函理论基本概念 |
| 1.5.2 密度泛函在Fe基催化剂上的应用 |
| 1.6 选题意义及研究内容 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 主要试剂及实验仪器 |
| 2.2 Fe粉的硝酸处理 |
| 2.3 Fe_(1-x)O基催化剂的制备 |
| 2.4 催化剂的性能评价 |
| 2.5 催化剂表征 |
| 2.5.1 铁比Fe~(2+)/Fe~(3+)的测定 |
| 2.5.2 X射线衍射分析 |
| 2.5.3 SEM-EDS表征 |
| 2.5.4 TG-DTG表征 |
| 2.5.5 Raman光谱表征 |
| 2.5.6 低温N_2物理吸附表征 |
| 第三章 金属氧化物助剂对Fe_(1-x)O基催化剂性能影响 |
| 3.1 A对催化剂性能的影响 |
| 3.1.1 A对催化剂活性的影响 |
| 3.1.2 A对催化剂还原性的影响 |
| 3.2 M_1和M_2对催化剂性能的影响 |
| 3.2.1 助催化剂M_1,M_2对催化剂活性的影响 |
| 3.2.2 催化剂的耐热性能 |
| 3.2.3 催化剂的还原性能 |
| 3.2.4 催化剂物相、物理结构和表面形貌 |
| 3.3 R助剂对催化剂性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 助催化剂的选择与优化 |
| 4.1 Al_2O_3、K_2O、CaO含量的L_8(2~7)正交优化 |
| 4.1.1 正交实验 |
| 4.1.2 耐热前和耐热后425℃活性及耐热系数方差分析 |
| 4.1.3 对正交实验结果的验证 |
| 4.2 J与MgO的L_4(2~3)正交实验 |
| 4.2.1 正交实验 |
| 4.2.2 方差分析 |
| 4.3 L、M_1、Q含量的L_8(2~7)正交优化 |
| 4.3.1 正交实验 |
| 4.3.2 耐热前和耐热后450℃活性及耐热系数方差分析 |
| 4.3.3 耐热前和耐热后425℃活性及耐热系数方差分析 |
| 4.3.4 耐热前和耐热后400℃活性及耐热系数方差分析 |
| 4.3.5 对正交实验结果的验证 |
| 4.4 X、Z、M_2的L_8(2~7)正交实验 |
| 4.4.1 正交实验 |
| 4.4.2 耐热前和耐热后425℃活性及耐热系数方差分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 制备条件对催化剂性能的影响 |
| 5.1 熔融时间的影响 |
| 5.2 熔融物冷却方式的影响 |
| 5.3 原料纯度对催化剂活性的影响 |
| 5.4 纯铁粉作氨合成催化剂实验 |
| 5.4.1 未处理的纯Fe粉的氨合成活性 |
| 5.4.2 硝酸处理的Fe粉氨合成活性 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 熔铁催化剂上的密度泛函初步研究 |
| 6.1 理论基础 |
| 6.2 K_2O在α-Fe(100)、(110)、(111)晶面上的吸附形态 |
| 6.2.1 K_2O的构建 |
| 6.2.2 Fe晶胞的优化 |
| 6.2.3 在优化好的α-铁上进行晶面的构建 |
| 6.2.4 K_2O在Fe (100)晶面的吸附 |
| 6.2.5 K_2O在Fe (110)晶面的吸附 |
| 6.2.6 K_2O在Fe (111)晶面的吸附 |
| 6.3 K_2O对α-Fe的电子效应 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（10）硫酸亚铁SCR催化剂脱硝机理及制备研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.1.1 NO_x 的危害及排放现状 |
| 1.1.2 NO_x 排放的环境保护要求 |
| 1.2 NO_x 的脱除 |
| 1.2.1 煤燃烧过程中NO_x 的生成 |
| 1.2.2 脱硝技术 |
| 1.3 SCR 烟气脱硝技术 |
| 1.3.1 SCR 现状 |
| 1.3.2 SCR 系统布置及组成 |
| 1.3.3 SCR 还原剂的选择 |
| 1.3.4 SCR 脱硝催化剂及其市场需求状况 |
| 1.3.5 SCR 催化剂制备方法 |
| 1.3.6 催化反应机理 |
| 1.3.7 燃煤电厂SCR 催化剂 |
| 1.4 铁基SCR 脱硝催化剂研究 |
| 1.4.1 氧化铁 |
| 1.4.2 含Fe 分子筛催化剂 |
| 1.4.3 硫酸亚铁催化剂 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 第2章 实验系统与实验方法 |
| 2.1 固定床实验系统的搭建 |
| 2.1.1 实验系统 |
| 2.1.2 反应器内温度分布 |
| 2.1.3 配气系统 |
| 2.1.4 流量计标定 |
| 2.1.5 水蒸气携带与管路保温 |
| 2.2 气体分析系统 |
| 2.2.1 分析方法选择 |
| 2.2.2 FTIR 测量原理 |
| 2.2.3 气体体积分数计算方法 |
| 2.2.4 各种气体的测量检出限 |
| 2.3 固体物性的测量仪器和方法 |
| 2.3.1 激光粒度仪 |
| 2.3.2 氮吸附仪 |
| 2.3.3 扫描电镜 |
| 2.3.4 能谱分析仪 |
| 2.3.5 X 射线衍射仪 |
| 2.3.6 穆斯堡尔谱 |
| 2.3.7 热重分析仪 |
| 2.3.8 原位红外 |
| 2.3.9 X 射线光电子能谱 |
| 2.4 实验方法 |
| 2.4.1 实验床料 |
| 2.4.2 实验步骤 |
| 2.5 实验误差分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 FeS0_4 及其担载催化剂脱硝性能研究 |
| 3.1 石英砂(Si0_2)空白实验 |
| 3.2 硫酸亚铁基本性质 |
| 3.2.1 硫酸亚铁的物理特性 |
| 3.2.2 硫酸亚铁晶体TGA 热失重曲线 |
| 3.2.3 硫酸亚铁脱硝效果 |
| 3.3 FeS0_4 担载研究 |
| 3.3.1 担载方法及担载体的选择 |
| 3.3.2 载体的基本性质 |
| 3.4 催化剂制备对脱硝效果的影响 |
| 3.4.1 FeS0_4.7H_20 和载体的比例 |
| 3.4.2 浸泡溶剂 |
| 3.4.3 天然沸石粒径 |
| 3.4.4 催化剂铁源 |
| 3.4.5 催化剂烘干温度 |
| 3.5 担载后载体研究 |
| 3.6 影响硫酸亚铁催化效果的关键因素 |
| 3.6.1 反应温度对催化效果的影响 |
| 3.6.2 空速对催化效果的影响 |
| 3.6.3 氨氮比对催化效果的影响 |
| 3.6.4 0_2 浓度对催化效果的影响 |
| 3.6.5 C0_2 浓度对催化效果的影响 |
| 3.6.6 S0_2 浓度对催化效果的影响 |
| 3.6.7 水蒸气浓度对催化效果的影响 |
| 3.7 FeS0_4 催化耐久性的考察 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 硫酸亚铁催化剂脱硝机理研究 |
| 4.1 硫酸亚铁有效担载产物的研究 |
| 4.1.1 纯硫酸亚铁热解产物穆斯堡尔谱研究 |
| 4.1.2 分子筛担载催化剂的穆斯堡尔谱研究 |
| 4.1.3 乏催化剂的穆斯堡尔谱及XPS 研究 |
| 4.2 原位红外对催化剂表面吸附的研究 |
| 4.2.1 原位红外实验方法 |
| 4.2.2 纯硫酸亚铁原位红外实验结果及分析 |
| 4.2.3 分子筛担载催化剂的原位红外分析 |
| 4.3 硫酸亚铁及其担载后催化剂的催化机理 |
| 4.3.1 Fe 对脱硝性能的影响 |
| 4.3.2 S0_4~(2-)对脱硝性能的影响 |
| 4.3.3 分子筛对脱硝性能的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 催化剂模块制备及真实烟气中的脱硝性能研究 |
| 5.1 FeS0_4 催化剂模块制备方法 |
| 5.2 燃煤锅炉实验系统介绍 |
| 5.2.1 实验系统的组成 |
| 5.2.2 烟气成分及工况参数 |
| 5.2.3 实验系统的稳定性 |
| 5.3 催化剂模块制备条件对脱硝性能的影响 |
| 5.3.1 浸渍方式和氮气保护 |
| 5.3.2 开孔尺寸 |
| 5.3.3 FeS0_4-NaY 分子筛担载量 |
| 5.4 真实烟气条件下影响催化剂模块性能的关键因素 |
| 5.4.1 催化剂工作温度 |
| 5.4.2 空速的影响 |
| 5.4.3 NH_3/NO_x 影响 |
| 5.5 催化剂模块的耐久性 |
| 5.6 FeS0_4 脱硝催化剂的技术经济分析 |
| 5.6.1 现有商用脱硝催化剂成本分析 |
| 5.6.2 FeS0_4 脱硝催化剂的生产成本核算 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 工业应用尝试 |
| 6.1 催化剂模块制备方法改进 |
| 6.1.1 浸渍法 |
| 6.1.2 混烧法 |
| 6.2 在流化床反应器中同时脱硫脱硝 |
| 第7章 结论和创新点 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新性 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
四、铁催化剂上氮吸附态的激光喇曼光谱研究（论文参考文献）
- [1]MnFeOx/SiO2催化剂低温SCR脱硝性能及反应机理研究[D]. 顾少宸. 东南大学, 2020
- [2]电还原二氧化碳非贵金属基纳米催化剂的表界面调控及机理研究[D]. 王继刚. 华南理工大学, 2020(05)
- [3]偏远地区海鸟生物传输作用对氮、磷和重金属元素生物地球化学循环的影响[D]. 王雪莹. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [4]生物质活性炭制备新型铁基催化剂直接还原NO[D]. 李艳鹰. 辽宁科技大学, 2020(02)
- [5]硼、氮掺杂石墨烯的合成及其在钌基氨合成催化剂中的应用[D]. 李孟辉. 武汉大学, 2019(06)
- [6]钴钛及铈钛催化剂的制备及其脱硝性能研究[D]. 朱利. 南京理工大学, 2016(02)
- [7]SCR催化剂SO2氧化机理及调控机制研究[D]. 纪培栋. 浙江大学, 2016(02)
- [8]第一章:催化活性中心/活性相概念的认知[J]. 辛勤,李焕巧. 工业催化, 2015(10)
- [9]Fe1-xO基氨合成催化剂助催化剂的选择与优化[D]. 陈志军. 浙江工业大学, 2013(04)
- [10]硫酸亚铁SCR催化剂脱硝机理及制备研究[D]. 任雯. 清华大学, 2010(05)