一、铁系催化剂结构的x射线研究(论文文献综述)
蒋翀[1](2021)在《用于电化学领域的MOFs/MXenes材料研究》文中研究表明
李肖平[2](2021)在《基于原电池原理的零价铁腐蚀强化过硫酸盐活化的研究》文中认为亚铁离子(Fe2+)由于其廉价、无毒等特性,被广泛应用于活化过氧化氢(H2O2)、过硫酸盐等氧化剂前驱体实现有机污染物的降解。然而,该类反应存在着一些显着缺陷,制约了相关技术在实际工艺过程中的应用。首先,由于Fe2+本身较强的还原性,反应初期相对过量的Fe2+会导致体系产生的氧化性物种被淬灭;其次,Fe2+的大量投加会显着提高Fe(OH)3化学污泥的产量,处理难度较大。因此,使用零价铁(ZVI)作为催化剂并以一定速率释放Fe2+可部分避免上述问题。然而,ZVI在实际使用中Fe2+释放速率过低,尽管缓慢的Fe2+释放速率有效避免了Fe2+对氧化性物种的淬灭效应,但是同时也导致氧化剂的活化效率显着降低,导致体系氧化性能受到抑制。因此,促进Fe2+的释放是提升催化反应速率的最佳方式。本研究针对上述问题,以铁基金属有机框架(Fe-MOF)为前驱体制备了一种铁碳原电池阵列催化剂(GCA)用于过一硫酸盐(PMS)的活化。通过利用铁碳两极之间1.2V的电位差,有效促进负极ZVI的腐蚀,实现Fe2+与电子的释放,从而有利于PMS的活化过程;同时,正极的原电池反应还会形成具有强还原性的活性氢H*,强化PMS的分解;表征分析进一步表明GCA负极和正极的短接有效地强化了上述过程。使用内分泌干扰物——双酚A(BPA)作为特征污染物来评价GCA/PMS体系的氧化性能。通过与ZVI以及普通铁碳微电解体系(ZVI/AC)的对照分析,表明GCA可以高效活化PMS,其反应速率远高于ZVI与ZVI/AC体系的活化性能。使用电化学分析对其较强的自腐蚀行为进行了详细分析与验证,并对GCA/PMS体系影响因素及反应机理进行了详细评估。结果表明,GCA/PMS体系具有较好的p H适应范围,酸性条件下降解性能更好;PMS以及GCA的最佳投加量分别为0.4 m M和0.1 g L-1;GCA在多次循环使用后催化性能会有明显的下降,但通过惰性气氛热处理后性能可以得到再生;此外还考察了水体水质对GCA催化过程的影响。通过密度泛函理论(DFT)深入分析了GCA活化PMS的反应机理,发现铁-碳结构可以有效地吸附PMS,并使PMS结构中的O-O键被拉长,使其更容易分裂形成氧化性物种。通过自由基淬灭实验以及自由基捕获实验验证了反应体系中存在的氧化性物种类型,并结合X射线光电子能谱分析详细揭示了GCA/PMS体系降解BPA的反应机理。结果表明SO4·-、·OH、1O2以及FeIV=O等活性物质对BPA的降解都有巨大贡献,此外Fe3+的表面微絮凝作用以及GCA-PMS*复合体等非自由基途径对BPA的降解也起到重要作用。
武微[3](2021)在《KMF3(M=Co,Ni)和K3FeF6纳米材料的控制合成及电催化析氧性能研究》文中研究指明随着社会的快速发展,能源消耗与环境污染等问题日渐突显。化石能源作为主要能源供应的不可再生能源,它无法满足社会经济发展的需求,同时化石燃料的使用伴随严重的环境污染问题。因此发掘新型能源代替不可再生能源成为研究的热点之一。在众多先进技术中,碱性介质中电解水是一种具有广泛应用前景的制氢工艺。电解水包括阳极析氧反应(OER)和阴极析氢反应(HER)两种半反应,与HER相比OER发生更加困难,其反应涉及四电子转移及共价键氧-氧(O-O)键的形成,反应过程中速率缓慢、需要更高的过电位。为了提高OER的效率,人们开发的众多新型催化剂中,铁系(Fe、Co、Ni)催化剂因具有潜在的电催化活性、高稳定性、储量丰富、成本低等优势成为最有前途的OER催化剂。目前铁系(Fe、Co、Ni)过渡金属氟化物在电催化方面的研究还欠缺,但其满足电催化剂设计的两个基本原则,因此本文旨在开发具有低成本、产量高、OER性能优异的铁系(Fe、Co、Ni)过渡金属氟化物催化剂。本论文的主要研究内容如下:(1)利用溶剂热法,通过调节KF、KOH等反应物的量、反应时间、反应温度等反应条件,在OA/HA体系下合成一种以上立方相KCoF3纳米晶催化剂,研究了它们对KCoF3纳米晶晶相、形貌和OER性能的影响。研究结果表明,KF浓度为3 mmol、KOH浓度为8 mmol、反应时间为12 h、反应温度为180℃下制备的KCoF3纳米晶具有最佳的OER性能,在10 mA cm-2的电流密度下其过电势值为270 mV,Tafel斜率值为77.68 mV dec-1。(2)利用溶剂热法,通过调节KF、KOH等反应物的量、反应时间、反应温度等反应条件,在OA/HA体系下合成一种以上立方相KNiF3纳米晶催化剂,研究了它们对KNiF3纳米晶晶相、形貌和OER性能的影响。研究结果表明,KF浓度为2 mmol、KOH浓度为2 mmol、反应时间为48 h、反应温度为200℃下制备的KNiF3纳米晶具有最佳的OER性能,其过电势值为370 mV,Tafel斜率值为17.52 mV dec-1。(3)利用溶剂热法,通过调节KF、KOH等反应物的量、反应时间、反应温度等反应条件,在OA/HA体系下合成一种以上立方相K3FeF6纳米晶催化剂,研究了它们对K3FeF6纳米晶晶相、形貌和OER性能的影响。研究结果表明,KF浓度为5 mmol、KOH浓度为2 mmol、反应时间为12 h、反应温度为180℃下制备的K3FeF6纳米晶具有最佳的OER性能,在10 mA cm-2电流密度时其过电势值为290 mV,Tafel斜率值为99.21 mV dec-1。
曹云鹏[4](2021)在《生物炭负载纳米铁系金属去除地下水硝酸盐的研究》文中进行了进一步梳理随着我国城市化进程的加快和工农业的快速增长,城市生活废水,工业废水的不达标排放以及农业中氮肥的过度使用,我国的地下水资源遭到了不同程度的污染,其中硝酸盐是一种广泛存在的污染物,能诱导人体产生各种肿瘤等疾病发生。为有效去除水中的硝酸盐,开发了不同类型的技术,主要有生物反硝化法、物理化学法、化学还原法。纳米零价铁(n ZVI)因为具有优于微米级零价铁的活性,通过n ZVI化学还原水中硝酸盐是目前研究的热点,但单独的纳米零价铁存在稳定性较差,易团聚,易受p H影响等问题。本文通过生物炭为载体,制备了负载型纳米零价铁复合材料、纳米铜钯催化剂复合材料、负载型纳米铁系复合材料。通过实验探究其对于硝酸盐的去除能力,还原产物,采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)以及X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等分析手段对复合材料的结构、组成进行了表征。通过实验研究了这些复合材料去除硝酸盐的能力以及硝酸盐的还原途径,探究了这些复合材料还原硝酸盐的机理和还原特性,本论文的主要内容和结果如下:(1)负载型纳米零价铁复合材料用于去除硝酸盐的研究。通过SEM的表征发现纳米铁颗粒粒径主要分布在50-200nm之间,呈比较规则的圆形和项链状分布于生物炭表面;不同铁炭比例下对于硝酸盐的去除能力不同,在铁炭为1:2的条件下制备的纳米零价铁复合材料对于硝酸盐的去除率最佳;在4.05~9.88的p H范围内,硝酸盐的去除率均可达到94%以上。负载型Fe/BC复合材料能够减少纳米铁颗粒的团聚,提高纳米铁的反应活性,从而提高硝酸盐的去除率。(2)负载型纳米零价铁与铜钯催化剂体系下去除硝酸盐的研究。通过XRD检测到了单质Fe0、铁氧化物的衍射峰,反应前后的XPS图谱中,铁形态含量和价铁价态发生改变,TEM图表明铜钯均匀分布在生物炭上面,颗粒呈松散的面状分散;Fe/BC-(Cu-Pd)催化体系中,在Cu:Pd比例为1:4条件下的氮气选择性为48%;在4.05~9.88的p H范围内,硝酸盐的去除率均达到了98%以上;在共存阴离子条件下,抑制硝酸盐氮的还原速率的大小顺序为:PO43->CO32->SO42-。铜钯催化剂的加入,提高了硝酸盐的去除速率,在Fe/BC-(Cu-Pd)催化体系中,NO2-会被吸附到Cu或Pd的表面,进一步被Cu或Pd的表面活性点位吸附的活性氢转化为为氮气和氨氮,从而提高氮气的选择性。(3)负载型纳米铁系金属复合材料去除硝酸盐的研究。从SEM图中观察到纳米铜颗粒聚集于纳米铁颗粒的表面;在反应15 min时,铜的负载量为2.5%-10%范围内,硝酸盐的去除率均可达99.3%;p H值对于负载型纳米铁铜复合材料去除硝酸盐的影响较小,在反应30 min时硝酸盐的去除率均可达到98%以上;铁系复合材料总氮去除率在13.8%-18.7%,负载型铁系复合材料总氮去除率在25.8%-29.5%。负载型铁系复合材料中得金属铜或钯,提高了纳米铁的反应活性,能够有效的去除硝酸盐和缩短反应时间。
武玉泰[5](2021)在《铁系金属基电极材料的制备及其电解水性能的研究》文中研究表明为了满足现代社会对能源的巨大需求,人们需要不断地探索开发可持续的、绿色的新能源。氢气以高能量密度和可再生性成为替代传统化石能源的理想选择。目前,电解水因其资源丰富、无温室气体排放、转化效率高等优点被认为是最有前景的工业制氢技术之一。设计与制备高催化活性和稳定性的电解水催化剂是该技术的关键。铂、钌等贵金属是最理想的电解水催化剂,但受限于它们的高成本和低储量。所以,非贵金属的电催化剂成为近年来人们研究的焦点。铁系金属基电极材料因其储量丰富、价格低廉和良好的电化学性能受到科学家们的青睐。传统的铁系金属基电极材料的研究仅局限于催化剂的本征活性,近年来通过增加催化剂活性位点的策略,包括构筑缺陷、掺杂、异质结等来进一步提高电极材料的催化活性成为研究工作者关注的热点。本文首先以酸刻蚀法在泡沫镍上原位制备出了具有丰富边缘的超薄的氢氧化镍纳米片阵列结构。随后通过离子掺杂、构筑缺陷等手段制备了以下三种性能优良的电解水催化材料:(1)采用原位酸刻蚀的方法在泡沫镍(NF)上制备出超薄的Ni(OH)2纳米片阵列前驱体,随后在柯肯达尔效应和奥斯瓦尔德熟化理论指导下,制备出了Ni2P纳米颗粒镶嵌的多孔Ni2P纳米片阵列。通过HRTEM、SEAD、XRD等物理表征证实了催化剂的形貌结构。该催化剂由于具备丰富的活性位点表现出优异的HER和OER电催化活性和良好的稳定性,其析氧性能可与贵金属Ru O2相媲美。在两电极体系中,Ni2P/NF作为阴极和阳极组装的全解水电解槽在1.63 V即可获得10 mA cm-2的电流密度。(2)采用离子掺杂的方法制备了Co掺杂Ni(OH)2/NF和Fe掺杂Ni(OH)2/NF纳米片阵列作为高效的非对称电解槽中的电极材料。由于Ni(OH)2与高价态Co和Fe之间的协同效应,大幅度降低了水分解的过电位,提升了动力学效率,表现出极高的催化活性。在两电极体系中,将其组装为非对称电解槽表现出与Pt C//Ru O2相媲美的催化活性和良好的稳定性,能够在1.59 V即可达到10 mA cm-2的电流密度,并且可以稳定运行24 h以上无明显性能衰退,展现出良好的应用的前景。(3)结合酸刻蚀、离子掺杂和静态气相磷化的方法合成了富晶界双金属磷化物Ni2P/NiFeP/NF纳米片阵列。通过在本征活性较高的NiFe基催化剂上构筑富晶界。使Ni2P/NiFeP/NF催化剂表现出优异的析氧活性,仅需240 m V过电位即可达到50mA/cm2电流密度。为了找出磷化物催化剂在长期服役过程中活性下降的影响因素。我们通过XRD、HRTEM、SEAD等物理表征结合电化学性能测试探究了过渡金属磷化物长期稳定性测试后失活的原因和机理。
张磊[6](2021)在《基于绿色纳米铁的类芬顿法去除甲氧苄啶和左氧氟沙星》文中研究指明抗生素广泛应用在医药、食品、农业、畜牧业及养殖业等方面。由于抗生素的难降解性,导致环境中残留的抗生素也日益增加,危害自然生态环境,也对人类健康造成威胁。高级氧化技术可以有效降解有机物,其中Fenton或类Fenton法是常用的高级氧化技术,本文采用以葡萄籽为原料合成的纳米铁(铁/铈)为催化剂的非均相类Fenton法降解水中的抗生素。该法与传统Fenton法比较,具有pH适用范围宽,产生的铁泥量少等优点。研究选取两种典型抗生素甲氧苄啶(TMP)和左氧氟沙星(LVFX),其中TMP是一种常见的磺胺增效剂,LVFX是第三代氟喹诺酮类的抗生素。研究结果如下:在以葡萄籽为原料合成了纳米铁(Fe-NPs)的基础上,引入了稀土金属铈对其改性,绿色合成纳米铁/铈(Fe/Ce-NPs),兼顾效率性和经济性,选择铁铈摩尔比为4:1为合成Fe/Ce-NPs的最佳比例。利用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)技术对Fe/Ce-NPs反应前后的样品进行表征。SEM显示Fe/Ce-NPs反应前的颗粒粒径为60~200 nm,部分颗粒之间存在粘接,形成块状,但整体呈多孔结构,反应后发生明显团聚。FTIR、XRD和XPS表明,Fe/Ce-NPs中存在零价铁和铁氧化物,而铈元素以氧化物Ce2O3和Ce O2的形式存在,Fe/Ce-NPs颗粒表面覆盖的有机物可以起到分散和稳定的作用。对比Fe-NPs和Fe/Ce-NPs联用H2O2去除水中TMP,结果表明Fe/Ce-NPs催化更高效。同时考察了反应温度、H2O2浓度、Fe/Ce-NPs投加量、TMP初始浓度和溶液初始pH对去除的影响。采用绿色Fe/Ce-NPs/H2O2去除TMP,在TMP浓度30 mg/L,Fe/Ce-NPs投加量0.27 g/L,H2O2浓度0.6 mol/L,35℃和pH 4.0的条件下,反应50 min时,TMP的去除率可达100%。伪一级(0.9521~0.9800)和伪二阶动力学(0.9856~0.9980)模型均能有效拟合该类Fenton法对TMP的降解过程,但伪二级拟合效果更优,表明该反应过程以化学反应为主,表观活化能Ea为70.54 k J/mol,说明该反应是表面控制的反应。Fe/Ce-NPs/H2O2催化去除TMP,主要起氧化作用是·OH。两个催化还原体系(Fe2+(?)Fe3+和Ce3+(?)Ce4+)同时催化H2O2分解产生·OH。同时,由于Ce4+直接或间接促进Fe2+/Fe3+之间的转化,促进·OH的释放,提高了绿色合成Fe-NPs催化性能。为了进一步了解引入Ce对原有绿色合成Fe-NPs的外貌、结构、特性和化学应用的影响,对比研究了绿色合成纳米铁和铁铈双金属类芬顿法去除水中LVFX。利用SEM、FTIR、XRD和XPS技术对反应前后的绿色合成Fe-NPs和Fe/Ce-NPs进行表征。SEM对比显示,反应前的绿色Fe/Ce-NPs的颗粒比Fe-NPs颗粒大,但均因为磁力等作用粘连成块状,但Fe/Ce-NPs呈多孔结构,说明铈的掺入改善了催化剂结构,反应后两者都发生团聚。FTIR、XRD和XPS对比表明,绿色合成Fe-NPs含有起保护作用有机物、零价铁及其氧化物,而Fe/Ce-NPs中除了以上物质之外,还有Ce2O3和Ce O2。类Fenton反应后,Fe-NPs中Fe发生价态转化,而Fe/Ce-NPs中Fe和Ce的价态均发生转化。考察了溶液初始pH、催化剂投加量、H2O2浓度、LVFX浓度和反应温度因素。结果表明,绿色Fe/Ce-NPs类Fenton和Fe-NPs类Fenton分别在pH为3.0~11.0和3.0~9.0范围内,LVFX都保持80%以上的去除率。在LVFX初始浓度30 mg/L、pH 5.5、30℃、1.0 mol/L H2O2和投加量0.27 g/L催化剂的条件下,Fe-NPs/H2O2体系完全去除LVFX所需要时间为60 min,而Fe/Ce-NPs/H2O2体系所需要40 min,明显缩短了反应所需时间。伪一级和伪二级动力学模型均能较好拟合两种类Fenton体系对LVFX的去除过程,表明两者反应过程都包括化学氧化和吸附,且都以化学反应为主。绿色合成Fe-NPs和Fe/Ce-NPs对LVFX的类Fenton降解活化能分别为53.65 k J/mol和35.31 k J/mol。将Fe-NPs/H2O2和Fe/Ce-NPs/H2O2类Fenton体系应用到实际水样中LVFX的去除实验显示,LVFX初始浓度为30 mg/L、pH 5.5、35℃、1.0 mol/L H2O2和投加量0.27 g/L Fe-NPs的条件下,反应30 min,Fe-NPs/H2O2对LVFX去除率达到98.39%(去离子水中为96.22%);相同条件下采用Fe/Ce-NPs/H2O2法完全去除实际水样中LVFX的时间缩短至20 min。同时实验探究了实际水样中Cl-、NO3-和HCO3-三种常见阴离子对Fe/Ce-NPs/H2O2体系去除LVFX的影响。结果发现低浓度Cl-和NO3-能加快反应,但高浓度Cl-和NO3-对反应有抑制作用,HCO3-高低浓度都会对抑制反应的进行。
杨祖进[7](2021)在《高性能全水解铁系金属磷化物复合催化剂的构筑及其调控研究》文中进行了进一步梳理传统化石能源的过度开采和使用不仅造成了一系列的环境问题,而且严重制约了当今世界经济的发展,因此,开发可持续而且无污染的新能源是当今世界经济发展的迫切需要。氢气由于高热值、无污染和可持续等特点被认为是21世纪最具发展潜力的绿色新能源。电解水技术由于制氢纯度高、只消耗电能和不产生有害副产物,被认为是最有潜力的制氢技术。目前,在电解水技术中,贵金属铂/碳和二氧化铱/铷是分别用于阴极和阳极的高效电催化剂,但储量匮乏和高成本限制了它们在电解水制氢领域的大规模应用。尽管在各种用于电解水催化剂的制备已经取得了巨大的进步,但仍很少报道既有成本效益又在宽的p H范围内具有高活性和稳定性的双功能电催化剂。在这项工作中,利用磷掺杂垂直石墨烯阵列(phosphorus-doped vertically aligned graphene arrays,P-VG)和铁系金属磷化物(Iron-based transition metal phosphides IMPs)制备了一系列用于广p H范围内电解水反应的IMPs/P-VG高性能复合催化剂,并通过调整工艺条件来调控催化剂的形态结构和成分来进一步改善催化活性,本文主要的研究内容有以下两点:(1)本文采用一步定向冷冻铸造工艺成功制备了P-VG,研究了石墨烯浓度等工艺条件对P-VG表面多孔形态和内部垂直结构的影响,探索了一种制备具有大比表面积和高度有序的P-VG的方法。将P-VG作为基底材料,采用简单温和的化学沉积法分别制备负载单金属、双金属和三金属磷化物纳米颗粒的复合催化剂,利用多种先进表征技术研究了IMPs/P-VG复合催化剂中磷化物纳米颗粒的粒径大小、分布情况和成分,由此建立了一种负载多元金属磷化物的可控制备方法来合成高性能IMPs/P-VG复合催化剂。最后,利用电化学测试技术,研究了IMPs/P-VG复合催化剂的形态结构和成分在广p H范围内对HER和OER催化活性的影响,通过性能的对比分析揭示了复合催化剂的形态结构和成分与催化性能之间的关系,并探讨了高性能FeCoNiP/P-VG的催化反应机理。(2)采用化学沉积法制备了一系列具有不同金属阳离子比例的复合电催化剂(IMPs/P-VG)。利用多种先进表征技术分析复合电催化剂的表面元素和磷化物的物相结构和价态,结果表明成功制备了具有不同金属阳离子比例的IMPs/P-VG复合催化剂。利用电化学测试手段,对制备的材料在1 M KOH中的HER和OER性能进行测试,重点分析了磷化物中金属阳离子比例对电催化性能的影响,证明了金属阳离子比例的调控对提高磷化物的本征活性具有积极作用。进一步,利用X射线电子能谱等表征技术对进行了HER和OER稳定性测试后催化剂的成分定量分析和物相结构分析、研究了对于具有最佳催化性能的复合催化剂(Fe0.5Co1.5Ni0.5P/P-VG)的HER和OER催化机理。
朱世俊[8](2021)在《给水厂铁泥基催化剂制备及活化过硫酸盐效能与机制》文中认为给水厂铁泥是在净水工艺中使用铁盐作为混凝剂所产生的副产物,其主要成分为铁盐水解产物[Fe(OH)3]、胶体颗粒、腐殖质以及藻类等杂质。具有原料来源广、产量大、化学官能团丰富等特点,而不恰当的处置方式很可能对生态环境造成二次污染,因此,铁泥具有典型的“污染”与“资源”双重属性。基于过硫酸盐的高级氧化技术被认为是去除难降解有机物的有效方法,过渡金属铁是活化过硫酸盐使用最广泛的催化剂之一。铁泥中含有大量铁元素,对于活化过硫酸盐有较大的应用潜能。因此,如何充分利用铁泥中的有效成分,通过简单、易行的改性方法进行无害化处理的同时实现废物资源化,研制出高效的过硫酸盐催化剂,目前尚未有研究报道。针对以上问题,本研究以实际给水厂铁泥为原料,充分利用其有效成分和结构形态,通过简单、易行的改性方法,实现铁泥的资源化利用,研制了低成本、高活性的铁泥基催化剂,构建了高效过硫酸盐催化氧化体系,以典型抗生素——环丙沙星(CIP)为目标污染物,研究了催化剂活化效能与催化机制。课题首先分析了给水厂铁泥的元素组成与物化性质,初步探究了铁泥对环丙沙星的吸附去除效果以及活化过硫酸盐的氧化降解效能,表明原铁泥的吸附和催化能力均有限,对环丙沙星的去除效果不佳。通过溶剂热还原法改性铁泥成功制备出了磁性催化剂Fe3O4@SiO2,提高了对过一硫酸盐(PMS)的催化活性,相比原铁泥,反应60 min时CIP的去除率由44.7%提高至82.8%。这是由于溶剂热处理使铁泥中部分Fe(Ⅲ)还原成Fe(Ⅱ),一定程度上提高了对PMS的催化活性。为了进一步提高催化氧化反应速率,利用铁泥作为铁源和载体,通过溶剂热法负载过渡金属钴(Co),制备出了钴-铁层状双氢氧化物(Co-Fe/SiO2 LDH)。其微观形貌呈现出中空腔体片层结构,拥有较大的比较面积(145.9 m2/g)、较稳定的Co/Fe-O和Co/Fe-Si官能团结构以及良好磁性特征。对PMS有极强的催化活性,反应20 min时CIP的去除率可达99.6%,同时保持较低的金属流失量。Co-Fe/SiO2LDH在多次循环利用中保持了较好的稳定性,并且在不同p H值、共存阴离子、天然有机物以及实际水环境背景条件下均能保持较好的活化性能。为了更充分利用铁泥中铁和有机碳成分,通过一步碳热还原法对铁泥进行改性,制备出零价铁/碳化铁(Fe0/Fe3C)催化剂。随着碳化过程温度的升高,铁泥中铁组分与有机碳之间发生自还原反应,Fe(OH)3被逐步还原为Fe3O4、Fe0和Fe0/Fe3C。其中,Fe0/Fe3C表面形成直径约为25 nm的微球,纳米Fe0均匀地包覆在石墨化碳基材料中,具有良好的磁性特征(35.3 emu/g)。Fe0/Fe3C对PMS表现出最好的催化活性,20 min时CIP的去除率达到98.2%。Fe0/Fe3C有着较好的重复利用性和可再生性,同时也对多种典型有机污染物的降解有着较好的普适性。Fe3O4@SiO2中主要通过Fe(Ⅱ)活化PMS产生SO4·-和·OH,实现有机物的降解。Co-Fe/SiO2 LDH中的Co(Ⅱ)和Fe(Ⅱ)可直接活化PMS产生SO4·-和·OH。催化剂固体表面Co和Fe之间存在协同作用,Fe(Ⅱ)与Co(Ⅲ)之间的电子转移促进了Co(Ⅱ)的再生。根据两种自由基的共同作用机制,建立了催化反应动力学模型,较好地拟合了有机物氧化降解规律。Fe0/Fe3C中Fe0与石墨化碳之间存在协同作用。Fe0可以直接活化PMS产生自由基,同时促进了Fe(Ⅲ)到Fe(Ⅱ)的转化,维持较高的催化活性。Fe3C中石墨化碳通过电子转移机制也可以活化PMS。该体系中同时产生SO4·-、·OH、O2·-和1O2四种氧化活性物种。CIP的降解主要通过哌嗪环裂解、羟基化反应和氟取代反应,并伴随脱氨基、脱醛基以及脱羧基等作用机制。通过对含铁污泥简单易行的改性方法实现了铁泥的资源化回收再利用,不仅可以减少给水厂对于污泥处理处置费用,同时还可以变废为宝,节约原材料及合成制备成本,体现了“以废物治废水”的核心理念。为铁泥资源化提供理论依据和科学方案。
刘昌伟[9](2021)在《钼基催化剂作用下煤油共炼反应研究》文中指出煤油共炼技术不仅能够降低煤液化工艺的操作难度,又能提高重油的加工利用率。在煤油共炼领域,目前应用最为广泛的是Fe基催化剂,但Mo系催化剂活性更高,且对煤中C-C、C-H、C-O键选择性更高,应用前景更为广阔。此外,探索煤显微组分富集物在煤油共炼反应中的液化规律对扩大煤油共炼煤种的选择范围具有指导意义。本论文设计制备了非负载型Mo基催化剂,研究了不同改性制备方式对Mo基催化剂物化性质的影响。以凉水井煤和FCC油浆为原料,考察了催化剂在煤油共炼反应中的催化性能。此外,以凉水井煤的不同显微组分富集物为实验用煤,研究了Mo基和Fe基催化剂体系下煤显微组分富集物在煤油共炼体系中的液化规律。主要研究结果如下:(1)制备了三种NiMo催化剂:镍钼酸铵(NM催化剂)以及分别经搅拌、水热的方式对其进行CTAB改性制得的NMO、NMH催化剂。研究发现两种改性方式均提升了催化剂的比表面积和孔容。水热改性法新形成了HMoO3·H2O物种,硫化后得到了尺寸更小,分散性更佳的(Ni)MoS2片晶,CTAB的包覆也有利于增加其亲油性。在NMH催化剂作用下,煤转化率最高,达到了60.40%,HDS、HDN及轻质化效果也明显优于NMO和NM催化剂。(2)制备了三种硫化型Mo基催化剂:四硫代钼酸铵(ATTM催化剂)以及分别采用CTAB和CTAB&PVP复配体系对其进行改性制得的C-ATTM和CP-ATTM催化剂。通过对催化剂热分解物MoS2的表征分析发现,改性后引入有机配体不仅使MoS2的比表面积和孔容大幅提升,而且得到了尺寸和堆叠层数更小的MoS2片晶;此外,CTAB&PVP复配体系有利于降低CP-ATTM催化剂颗粒尺寸,进一步增大比表面积和孔容。在CP-ATTM催化剂作用下,煤转化率最高,达到了77.12%,在液体产物轻质化方面也体现出更佳的催化活性。(3)通过表征分析了凉水井煤不同显微组分富集物(富惰煤、原煤、富镜煤)在结构及组成上的差异。并在不同催化剂体系中进行了煤油共炼反应,得到了煤显微组分富集物在煤油共炼体系中的液化规律。在Mo基催化剂(CP-ATTM)体系中,煤转化率结高低顺序为富镜煤>原煤>富惰煤,随着煤样中镜质组含量的增加,煤转化率大幅提升,相比较富惰煤,富镜煤的煤转化率从69.51%增加至90.00%,同时降低了氢耗。在Fe基催化剂(FC-OA)体系中,煤中矿物质含量对煤油共炼反应结果影响较大。比较分析不同煤显微组分富集物与重油共炼的液体产物品质发现,随着煤样中镜质组含量的增加,液体产物轻质化效果提升。
桂文莹[10](2021)在《三价锰系金属氧化物催化剂在对氯苯酚邻位甲基化反应中的研究》文中研究表明对氯邻甲酚是一种重要的精细有机化工原料,主要用做防腐剂、消毒剂、杀菌剂及合成植物生长调节剂的中间体等。传统合成对氯苯酚衍生物的方式主要为酚类物质的氯化,此工艺在生产的过程中存在氯原子利用率低、副产物污染严重和设备维护成本高等问题。我国煤炭资源丰富,甲醇产能大,价格稳定。对氯苯酚与甲醇气相邻位甲基化生产对氯邻甲酚同时具备生产成本低廉、利于进一步扩大生产、环境友好型的绿色合成工艺和原子利用率高等优点,可以替代传统的氯代工艺成为大批量合成对氯邻甲酚的新选择。因此,设计和开发具备原料转化率高、单邻位选择性高、循环次数多和使用寿命长的催化剂是实现此工艺工业化的关键。本论文以不同方法合成了一系列Mn2O3系催化剂,评价了催化剂在对氯苯酚与甲醇气相邻位甲基化反应的活性。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、N2吸附脱附、扫描电子显微镜、NH3/CO2程序升温脱附、H2程序升温还原、固体紫外和热重-差热等系列表征,对反应前后、不同焙烧温度和不同元素配比的催化剂进行了细致研究。将这些表征结果同目标反应中的催化活性和产物选择性相关联,并解释了脱氯反应的机理。讨论了不同反应条件对催化活性和产物选择性的影响。本论文的主要研究工作如下:一、沉淀法制备Mn2O3催化剂在对氯苯酚与甲醇气相邻位甲基化反应中的研究采用氨水沉淀法制备了Mn2O3催化剂。经过不同温度焙烧,制备了不同结晶度、酸碱位丰度、比表面积、孔径和孔容的催化剂样品。在固定床反应器中评价了其反应性能,产物分析结果表明,脱氯为该反应的主要副反应。我们对脱氯进行细致的研究。将载气由N2换为H2/Ar混合气,证明了甲醇分解产生的H2不会使对氯苯酚脱氯。将甲基化试剂由甲醇换为甲醛溶液,脱氯反应受到抑制,说明甲醇是对氯苯酚类物质脱氯的主要原因。XRD、XPS和TG-MS表征表明反应过程中Mn3+被还原为Mn2+且催化剂表面氧物种分布发生了变化。在总结对氯苯酚和甲醇的反应历程和反应机理后,提出了一种甲醇使对氯苯酚类物质脱氯的机理。通过XRD和TG-DTA表征分别对不同反应阶段催化剂的晶相和表面积碳情况进行了分析。对反应温度、酚醇比、液时体积空速等反应条件进行了优化,并讨论了反应条件如何影响了催化剂的催化活性和反应产物的选择性。二、α-Mn2O3纳米线材料在对氯苯酚与甲醇气相邻位甲基化反应中的研究通过水热法合成了α-Mn2O3纳米线材料,经过不同温度焙烧制备了不同结晶度、酸碱位丰度、比表面积、孔径和孔容的催化剂样品,并在固定床反应器中评价了其催化性能。SEM显示催化剂介孔结构源于α-Mn2O3纳米线的烧结和堆叠,随着焙烧温度的提高烧结加剧。XRD、N2吸附脱附、NH3/CO2-TPD表征结果表明,在考察的焙烧温度范围内,所合成的纳米线材料结构稳定,晶相不会发生转变。较沉淀法合成的Mn2O3具有更大的比表面积、更多的活性位点。XRD、XPS和TG-MS表征表明反应过程中Mn3+被还原为Mn2+且表面氧物种分布发生了变化。H2-TPR表征说明α-Mn2O3纳米线催化剂体相晶格氧更易于迁移至催化剂表面。通过XRD和TG-DTA表征分别对不同反应阶段催化剂的晶相和表面积碳物种进行了分析。同时对反应温度、酚醇比、液时体积空速等反应条件进行了优化,探讨了α-Mn2O3纳米线材料在高液时空速下具有高活性的原因。三、尖晶石型Zn1-xCuxMn2O4催化剂在对氯苯酚与甲醇气相邻位甲基化反应中的研究通过共沉淀法合成了含有不同锌铜含量的Zn1-xCuxMn2O4(x=0,0.25,0.5,0.75,1)尖晶石催化剂。并通过XRD、固体紫外光谱、XPS、SEM、N2吸附脱附、H2-TPR、NH3/CO2-TPD、TG-DTA等表征手段对催化剂的结构形态和表面性质进行了研究。研究了不同锌铜比、不同焙烧温度对催化剂的结构和反应的影响,以及反应前后催化剂的结构组成变化。对反应条件进行了优化,在x=0.25,反应温度390 oC、酚醇比1:20时,对氯邻甲酚的单程收率最大为46.8%。虽然尖晶石结构的Zn0.75Cu0.25Mn2O4比表面积较小,但是由于其表面氧物种活性高,因此在高体积空速下可维持较高的转化率。四、钙钛矿结构Sr掺杂的锰酸镧催化剂在对氯苯酚与甲醇气相邻位甲基化反应中的研究通过溶胶凝胶法先制备了不同Mn含量(LM1,LM2,LM3)的锰酸镧催化剂。并在LM3的基础上引入了不同量的Sr2+,制备了一系列钙钛矿型催化剂。通过对催化剂进行表征和对对氯苯酚与甲醇邻位甲基化反应的反应评价。结果表明,当Mn的含量较大时(LM2,LM3),由于阳离子富集作用,会生成无定形的氧化锰。且Mn含量越大,Mn的结晶度和平均价态越低。Sr2+的引入会使钙钛矿的晶格发生畸变,产生氧空位。在反应过程中,会加快催化剂内部晶格氧的迁移速率。但不会对催化剂的表面性质(酸碱性、比表面积)等产生太大影响。Sr2+的加入使催化剂体相晶格氧更易迁移至催化剂表面,促进了甲醇到甲醛的氧化过程,使催化剂在一定时间内维持较好的活性。
二、铁系催化剂结构的x射线研究(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、铁系催化剂结构的x射线研究(论文提纲范文)
(2)基于原电池原理的零价铁腐蚀强化过硫酸盐活化的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1.绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 BPA的危害 |
1.1.2 基于·OH的芬顿氧化技术 |
1.1.3 基于SO_4~(·-)的高级氧化技术 |
1.1.4 基于过渡金属的过硫酸盐活化技术 |
1.1.5 铁活化过硫酸盐的研究进展 |
1.2 本研究的研究目的及意义 |
1.3 本研究的创新点 |
1.4 课题来源及研究内容 |
2.实验材料与实验方法 |
2.1 实验试剂 |
2.2 实验仪器及设备 |
2.3 材料制备与合成 |
2.4 材料表征方法 |
2.4.1 热重-差示扫描量热分析 |
2.4.2 X射线衍射分析 |
2.4.3 扫描式电子显微镜分析 |
2.4.4 透射电子显微镜分析 |
2.4.5 氮气吸附脱附分析 |
2.4.6 X射线光电子能谱分析 |
2.5 实验方法 |
2.5.1 BPA降解实验及检测方法 |
2.5.2 苯基甲基亚砜(PMSO)降解实验及检测方法 |
2.5.3 电化学曲线测定方法 |
2.5.4 密度泛函理论计算 |
3.材料的表征及性能探究 |
3.1 材料的表征 |
3.1.1 TG-DSC分析 |
3.1.2 XRD分析 |
3.1.3 FESEM及 EDS能谱分析 |
3.1.4 TEM分析 |
3.1.5 N_2 吸附脱附分析 |
3.2 基于零价铁的强化腐蚀体系催化性能的研究 |
3.2.1 GCA、ZVI/AC与 ZVI催化性能的比较 |
3.2.2 GCA、ZVI/AC与 ZVI腐蚀电位的比较 |
3.3 不同反应条件对GCA/PMS体系催化性能的影响 |
3.3.1 初始pH值的影响 |
3.3.2 催化剂及氧化剂投加量的影响 |
3.3.3 水中阴离子以及天然有机物的影响 |
3.3.4 催化剂循环使用及再生性能的研究 |
3.4 TOC及其他污染物的去除效果 |
3.5 本章小结 |
4.反应过程及机理的分析 |
4.1 反应过程的分析 |
4.1.1 Fe~(2+)对催化反应的贡献 |
4.1.2 R-e~-的证明 |
4.1.3 H*的证明 |
4.1.4 Fe~(IV)=O的证明 |
4.1.5 溶解氧及GCA表面微絮凝的作用 |
4.2 GCA催化降解机理的分析 |
4.2.1 DFT计算 |
4.2.2 自由基淬灭实验分析 |
4.2.3 自由基捕获实验分析 |
4.2.4 XPS分析及可能的反应机理 |
4.2.5 飞行时间质谱分析及BPA可能的降解途径 |
4.3 本章小结 |
5.结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
硕士研究生学习阶段发表论文 |
(3)KMF3(M=Co,Ni)和K3FeF6纳米材料的控制合成及电催化析氧性能研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 析氧反应(OER) |
1.2.1 电解水反应原理 |
1.2.2 析氧反应机理 |
1.2.3 析氧反应电催化剂的研究进展 |
1.3 析氧反应催化剂评价方法 |
1.3.1 过电位 |
1.3.2 塔菲尔斜率 |
1.3.3 电化学阻抗 |
1.3.4 稳定性 |
1.3.5 法拉第效率 |
1.4 电解水析氧材料的合成方法 |
1.4.1 溶胶凝胶法 |
1.4.2 电沉积法 |
1.4.3 水热法 |
1.5 本课题的选题意义和研究内容 |
2 KCoF_3纳米晶的控制合成及OER性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验药品 |
2.2.2 实验仪器 |
2.2.3 实验步骤 |
2.2.4 材料的表征 |
2.2.5 电化学性能的表征 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 研究合成KCoF_3纳米晶的最佳KF浓度 |
2.3.2 研究合成KCoF_3纳米晶的最佳KOH浓度 |
2.3.3 研究合成KCoF_3纳米晶的最佳反应时间 |
2.3.4 研究合成KCoF_3纳米晶的最佳反应温度 |
2.3.5 最佳反应条件下KCoF_3纳米晶的控制合成 |
2.4 本章小结 |
3 KNiF_3纳米晶的控制合成及OER性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验药品 |
3.2.2 实验仪器 |
3.2.3 实验步骤 |
3.2.4 表征方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 研究合成KNiF_3纳米晶的最佳KF浓度 |
3.3.2 研究合成KNiF_3纳米晶的最佳KOH浓度 |
3.3.3 研究合成KNiF_3纳米晶的最佳反应时间 |
3.3.4 研究合成KNiF_3纳米晶的最佳反应温度 |
3.3.5 最佳反应条件下KNiF_3纳米晶的控制合成 |
3.4 本章小结 |
4 K_3FeF_6纳米晶的控制合成及OER性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验药品 |
4.2.2 实验仪器 |
4.2.3 实验步骤 |
4.2.4 表征方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 研究合成K_3FeF_6纳米晶的最佳KF浓度 |
4.3.2 研究合成K_3FeF_6纳米晶的最佳KOH浓度 |
4.3.3 研究合成K_3FeF_6纳米晶的最佳反应时间 |
4.3.4 研究合成K_3FeF_6纳米晶的最佳反应温度 |
4.3.5 最佳反应条件下K_3FeF_6纳米晶的控制合成 |
4.4 本章小结 |
5 结论和展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
硕士期间发表的论文 |
致谢 |
(4)生物炭负载纳米铁系金属去除地下水硝酸盐的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 意义 |
1.2 地下水硝酸盐的修复技术 |
1.2.1 物理化学法 |
1.2.2 生物反硝化 |
1.2.3 化学还原法 |
1.3 纳米铁技术去除硝酸盐的研究进展 |
1.3.1 零价铁技术 |
1.3.2 纳米零价铁技术 |
1.3.3 生物炭在水处理中的应用研究 |
1.4 研究目的及内容 |
1.4.1 研究目的 |
1.4.2 研究内容 |
1.4.3 技术路线 |
第二章 材料与方法 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验装置 |
2.3 分析方法 |
2.3.1 各类氮指标分析 |
2.3.2 材料的表征 |
第三章 生物炭负载纳米铁(Fe/BC)去除硝酸盐作用及影响因素研究 |
3.1 引言 |
3.2 材料表征 |
3.2.1 X射线衍射(XRD)表征结果分析 |
3.2.2 扫描电镜(SEM)表征结果分析 |
3.2.3 BET表征结果分析 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 不同纳米材料的影响 |
3.3.2 不同铁碳比例的影响 |
3.3.3 pH值的影响 |
3.3.4 初始硝酸盐浓度的影响 |
3.3.5 Fe/BC复合材料去除硝酸盐的产物分析及机理探讨 |
3.4 小结 |
第四章 Fe/BC-(Cu-Pd)催化体系下去除硝酸盐作用及影响因素研究 |
4.1 引言 |
4.2 材料表征 |
4.2.1 X射线衍射(XRD)表征结果分析 |
4.2.2 透射电镜(TEM)与EDX表征结果分析 |
4.2.3 X射线光电子能谱(XPS)表征结果分析 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 不同纳米复合材料的影响 |
4.3.2 不同铜钯比例的影响 |
4.3.3 pH的影响 |
4.3.4 初始硝酸盐浓度的影响 |
4.3.5 溶解氧(DO)的影响 |
4.3.6 溶液中共存阴离子的影响 |
4.3.7 Fe/BC-(Cu-Pd)催化体系去除硝酸盐的产物分析及机理探讨 |
4.4 小结 |
第五章 生物炭负载纳米铁系金属去除硝酸盐作用及影响因素研究 |
5.1 引言 |
5.2 材料表征 |
5.2.1 X射线衍射(XRD)表征结果分析 |
5.2.2 扫描电镜(SEM)表征结果分析 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 负载型纳米铁铜还原硝酸盐的研究 |
5.3.2 负载型纳米铁系金属复合材料还原硝酸盐的研究 |
5.4 小结 |
第六章 结论与建议 |
6.1 结论 |
6.2 建议 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士期间取得的科研成果 |
(5)铁系金属基电极材料的制备及其电解水性能的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 制氢技术分类 |
1.2.1 化石原料制氢 |
1.2.2 生物质制氢 |
1.2.3 光解水制氢 |
1.2.4 电解水制氢 |
1.3 电解水制氢 |
1.3.1 电解水制氢机理 |
1.3.2 电解水催化剂活性的评估参数 |
1.4 电解水催化剂研究现状 |
1.4.1 贵金属催化剂 |
1.4.2 非贵金属催化剂 |
1.5 铁系金属基催化剂研究现状 |
1.5.1 硫化物电催化剂 |
1.5.2 硒化物电催化剂 |
1.5.3 磷化物电催化剂 |
1.6 电解水催化剂的改进措施和策略 |
1.6.1 尺寸控制 |
1.6.2 掺杂调控 |
1.6.3 形貌控制 |
1.6.4 缺陷调控 |
1.7 本课题选题意义和内容 |
1.7.1 选题意义 |
1.7.2 研究内容 |
第2章 Ni_2P富晶界电极材料的制备及其电解水性能的研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验药品与仪器设备 |
2.2.2 样品制备 |
2.2.3 材料的物理表征 |
2.2.4 催化剂的电化学表征 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 物理表征 |
2.4 本章小结 |
第3章 Co,Fe掺杂Ni(OH)_2电极材料的制备及其电解水性能的研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验药品与仪器设备 |
3.2.2 样品制备 |
3.2.3 材料的物理表征 |
3.2.4 催化剂的电解水性能测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.4 本章小结 |
第4章 Ni_2P/NiFeP富晶界电极材料的制备及其析氧性能的研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验原料及仪器设备 |
4.2.2 样品制备 |
4.2.3 材料的物理表征 |
4.2.4 催化剂的电解水性能测试 |
4.3 结果与讨论 |
4.4 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文及专利 |
(6)基于绿色纳米铁的类芬顿法去除甲氧苄啶和左氧氟沙星(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 抗生素的研究现状 |
1.2.1 抗生素的使用及其问题的产生 |
1.2.2 环境中抗生素的种类 |
1.2.3 甲氧苄啶和左氧氟沙星简介 |
1.3 去除水体中抗生素的方法 |
1.3.1 物理法 |
1.3.2 生物法 |
1.3.3 化学法 |
1.3.4 新型处理技术 |
1.4 纳米铁及改性纳米铁研究现状 |
1.4.1 纳米铁及其应用 |
1.4.2 负载纳米铁及其应用 |
1.4.3 纳米铁双金属及其应用 |
1.4.4 纳米铁表面改性及其应用 |
1.4.5 纳米铁的制备方法 |
1.4.6 纳米铁系材料修复水体中污染物中的作用 |
1.5 本课题研究内容及意义 |
1.5.1 研究的意义 |
1.5.2 研究内容 |
1.5.3 技术路线 |
1.5.4 课题创新点 |
第二章 材料和方法 |
2.1 实验试剂及主要仪器 |
2.2 实验过程 |
2.2.1 绿色合成Fe-NPs的制备方法 |
2.2.2 绿色合成Fe/Ce-NPs的制备方法 |
2.2.3 测试与表征 |
2.2.4 非均相类芬顿去除抗生素实验方法 |
2.3 分析方法 |
2.4 本章小结 |
第三章 绿色Fe/Ce-NPs的制备及其联用H_2O_2去除水体中的TMP |
3.1 绿色合成Fe/Ce-NPs的表征分析 |
3.1.1 扫描电子显微镜(SEM)分析 |
3.1.2 傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析 |
3.1.3 X射线衍射(XRD)分析 |
3.1.4 X射线光电子能谱(XPS)分析 |
3.2 对比实验 |
3.3 铁铈摩尔比例的确定 |
3.4 实验条件对绿色合成Fe/Ce-NPs类 Fenton去除TMP的影响 |
3.4.1 温度对去除TMP的影响 |
3.4.2 H_2O_2对去除TMP的影响 |
3.4.3 催化剂投加量对去除TMP的影响 |
3.4.4 TMP初始浓度对去除TMP的影响 |
3.4.5 初始pH对去除TMP的影响 |
3.5 动力学分析 |
3.6 自由基分析 |
3.7 绿色合成Fe/Ce-NPs类芬顿体系反应机理分析 |
3.8 本章小结 |
第四章 绿色合成Fe-NPs和 Fe/Ce-NPs联用H_2O_2去除LVFX的对比研究 |
4.1 绿色合成Fe-NPs和 Fe/Ce-NPs表征分析 |
4.1.1 扫描电子显微镜(SEM)分析 |
4.1.2 傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析 |
4.1.3 X射线衍射(XRD)分析 |
4.1.4 X射线光电子能谱(XPS)分析 |
4.2 绿色合成Fe-NPs和 Fe/Ce-NPs类 Fenton去除LVFX的影响因素 |
4.2.1 初始pH对去除LVFX的影响 |
4.2.2 催化剂投加量对去除LVFX的影响 |
4.2.3 H_2O_2对去除LVFX的影响 |
4.2.4 LVFX初始浓度对去除LVFX的影响 |
4.2.5 温度对去除LVFX的影响 |
4.4 动力学分析 |
4.5 Fe-NPs/H_2O_2和Fe/Ce-NPs/H_2O_2去除LVFX反应机理对比 |
4.6 实际水样中Fe/Ce-NPs/H_2O_2对LVFX的去除 |
4.7 阴离子对Fe/Ce-NPs/H_2O_2去除LVFX的影响 |
4.8 本章小结 |
第五章 结论 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的科研成果 |
致谢 |
(7)高性能全水解铁系金属磷化物复合催化剂的构筑及其调控研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 电解水技术 |
1.2.1 HER的机理 |
1.2.2 OER的机理 |
1.2.3 电解水催化剂的评价指标 |
1.2.4 电解水催化剂 |
1.3 铁系金属磷化物 |
1.3.1 铁系金属磷化物的制备方法 |
1.3.2 铁系金属磷化物的性能调控 |
1.4 石墨烯 |
1.4.1 垂直石墨烯 |
1.4.2 磷掺杂石墨烯 |
1.5 选题依据和主要研究工作 |
参考文献 |
第二章 高性能全水解铁系金属磷化物复合催化剂的构筑 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂及设备 |
2.2.2 IMPs/P-VG催化剂的制备 |
2.2.3 IMPs/P-VG催化剂的表征 |
2.2.4 电化学性能测试 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 P-VG和 IMPs/P-VG形貌分析 |
2.3.2 IMPs/P-VG物相结构分析 |
2.3.3 IMPs/P-VG的 HER电催化活性分析 |
2.3.4 IMPs/P-VG的 OER电催化活性分析 |
2.3.5 FeCoNiP/P-VG电化学稳定性测试 |
2.3.6 IMPs/P-VG活性表面和阻抗测试 |
2.3.7 FeCoNiP/P-VG表面组成和价态分析 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 铁系金属磷化物复合催化剂金属阳离子比例调控研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂及仪器设备 |
3.2.2 IMPs/P-VG催化剂的制备 |
3.2.3 IMPs/P-VG催化剂的表征 |
3.2.4 电化学性能测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 IMPs/P-VG形貌与成分分析 |
3.3.2 Fe_(0.5)Co_(1.5)Ni_(0.5)P/P-VG价态分析 |
3.3.3 IMPs/P-VG的 HER电催化活性分析 |
3.3.4 IMPs/P-VG的 OER电催化活性分析 |
3.3.5 IMPs/P-VG的活性表面和阻抗测试 |
3.3.6 Fe_(0.5)Co_(1.5)Ni_(0.5)P/P-VG的催化原理分析 |
3.3.7 Fe_(0.5)Co_(1.5)Ni_(0.5)P/P-VG的法拉第效率 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 结论与展望 |
4.1 结论 |
4.2 展望 |
硕士学位期间取得的成果 |
1 学术论文 |
2 申请专利 |
致谢 |
作者简介 |
1 基本情况 |
2 教育背景 |
(8)给水厂铁泥基催化剂制备及活化过硫酸盐效能与机制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 过硫酸盐催化氧化降解有机污染物的研究进展 |
1.2.1 环丙沙星特性及在水环境中的污染现状 |
1.2.2 硫酸根自由基的氧化特性 |
1.2.3 硫酸根自由基与有机物的作用机制 |
1.2.4 硫酸根自由基的产生以及在水处理中的应用 |
1.3 过硫酸盐铁系催化剂的研究进展 |
1.3.1 均相催化剂 |
1.3.2 非均相催化剂 |
1.3.3 协同辅助工艺 |
1.4 给水厂污泥研究现状 |
1.4.1 给水厂污泥的来源与性质 |
1.4.2 给水厂污泥的危害与处置 |
1.4.3 含铁污泥资源化回收与应用 |
1.5 研究目的、意义及主要研究内容 |
1.5.1 研究目的及意义 |
1.5.2 主要研究内容及技术路线 |
第2章 试验材料与方法 |
2.1 实验材料与仪器 |
2.1.1 实验药品 |
2.1.2 实验仪器 |
2.2 铁泥基催化剂制备方法 |
2.2.1 原铁污泥预处理方法 |
2.2.2 Fe_3O_4@SiO_2 催化剂的制备 |
2.2.3 Co-Fe双金属氧化物催化剂的制备 |
2.2.4 Fe~0/Fe_3C催化剂的制备 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 储备液配制 |
2.3.2 铁泥酸洗方法 |
2.3.3 环丙沙星吸附试验 |
2.3.4 环丙沙星催化氧化降解试验 |
2.3.5 氧化活性物质捕获试验 |
2.3.6 水质因素影响试验 |
2.3.7 催化剂循环利用试验 |
2.3.8 催化氧化不同有机物的选择性试验 |
2.4 催化剂物化性质分析方法 |
2.4.1 物相组成、晶体结构表征 |
2.4.2 微观形貌表征 |
2.4.3 元素组成与价态分析 |
2.4.4 表面电核和官能团分析 |
2.4.5 比表面积和平均孔径表征分析 |
2.4.6 热重分析 |
2.4.7 磁性特性分析 |
2.5 分析检测方法 |
2.5.1 有机物浓度测定 |
2.5.2 总有机碳浓度测定 |
2.5.3 金属离子测定 |
2.5.4 反应活性物质测定 |
2.5.5 氧化中间产物测定 |
2.5.6 过一硫酸盐浓度测定 |
第3章 溶剂热法制备铁泥基铁氧化物及活化过硫酸盐效能研究 |
3.1 引言 |
3.2 给水厂铁泥的产生及理化性质分析 |
3.2.1 给水厂铁泥的产生流程 |
3.2.2 给水厂铁泥的组分分析 |
3.2.3 给水厂铁泥的理化性质分析 |
3.3 原铁泥对环丙沙星去除的初步评价 |
3.3.1 铁泥对环丙沙星的吸附 |
3.3.2 铁泥对过硫酸盐的活化作用 |
3.3.3 铁泥投加量对环丙沙星去除效能的影响 |
3.3.4 PMS投加量对环丙沙星去除效能的影响 |
3.4 铁氧化物Fe_3O_4@SiO_2的制备与表征 |
3.4.1 催化剂制备过程分析 |
3.4.2 催化剂晶体结构分析 |
3.4.3 催化剂微观形貌的分析 |
3.4.4 催化剂比表面积与官能团分析 |
3.4.5 催化剂磁性特征分析 |
3.5 铁氧化物活化过硫酸盐的效能研究 |
3.5.1 不同催化剂活化PMS的效能比较 |
3.5.2 Fe_3O_4@SiO_2对PMS和 PDS催化活性的比较 |
3.5.3 影响因素分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 钴改性铁泥制备层状双金属氧化物及活化过硫酸盐效能研究 |
4.1 引言 |
4.2 钴负载铁泥制备双金属催化剂的探究 |
4.2.1 钴负载量对催化剂晶体结构的影响 |
4.2.2 钴负载量对催化剂微观形貌的影响 |
4.2.3 催化剂比表面积及官能团分析 |
4.2.4 催化剂磁性特征分析 |
4.2.5 催化剂对PMS活化性能的初步评价 |
4.2.6 溶剂热温度对Co-Fe/SiO_2 LDH微观形貌的影响 |
4.2.7 溶剂热温度对Co-Fe/SiO_2 LDH活化效能的影响 |
4.3 Co-Fe/SiO_2 LDH活化过硫酸盐的效能研究 |
4.3.1 活化过硫酸盐降解环丙沙星的效能分析 |
4.3.2 PMS投加量对环丙沙星去除效能的影响 |
4.3.3 催化剂投加量对环丙沙星降解效能及PMS分解速率的影响 |
4.3.4 催化剂稳定性及反应前后理化性质变化 |
4.3.5 催化氧化体系对不同种类有机物的普适性研究 |
4.4 水质因素对环丙沙星催化氧化降解效能的影响 |
4.4.1 初始pH值对催化反应的影响 |
4.4.2 反应温度对催化反应的影响 |
4.4.3 共存阴离子对催化反应的影响 |
4.4.4 天然有机物对催化反应的影响 |
4.4.5 实际水体背景对催化反应的影响 |
4.5 本章小结 |
第5章 碳热还原改性铁泥制备零价铁/碳化铁及活化过硫酸盐效能研究 |
5.1 引言 |
5.2 碳热还原过程中铁泥理化特性变化分析 |
5.2.1 碳化温度对铁泥晶体结构及物相变化的影响 |
5.2.2 不同碳化温度下产物微观形貌的分析 |
5.2.3 不同碳化温度下产物比表面积及官能团分析 |
5.2.4 不同碳化温度下产物磁性特征分析 |
5.2.5 不同碳化温度下产物活化PMS效能比较 |
5.3 Fe~0/Fe_3C活化过硫酸盐降解环丙沙星的效能研究 |
5.3.1 Fe~0/Fe_3C对不同过氧化物催化活性的比较 |
5.3.2 Fe~0/Fe_3C与不同铁系催化剂活化PMS的效能比较 |
5.3.3 催化剂重复利用性和稳定性研究 |
5.3.4 催化氧化体系对不同种类有机物的普适性研究 |
5.4 影响因素对Fe~0/Fe_3C催化效能的分析 |
5.4.1 初始p H值对催化反应的影响 |
5.4.2 反应温度对催化反应的影响 |
5.4.3 Fe~0/Fe_3C投加量对催化反应的影响 |
5.4.4 PMS投加量对催化反应的影响 |
5.5 本章小结 |
第6章 铁泥基催化剂活化过硫酸盐降解环丙沙星作用机制 |
6.1 引言 |
6.2 Fe_3O_4@SiO_2活化PMS降解环丙沙星机制分析 |
6.2.1 自由基的鉴定和分析 |
6.2.2 Fe_3O_4@SiO_2活化PMS作用机制 |
6.3 Co-Fe/SiO_2 LDH活化PMS降解环丙沙星机制分析 |
6.3.1 自由基的鉴定和分析 |
6.3.2 氧化降解环丙沙星动力学分析 |
6.3.3 Co和Fe协同作用机制 |
6.3.4 Co-Fe/SiO_2 LDH活化PMS作用机制分析 |
6.4 Fe~0/Fe_3C活化PMS降解环丙沙星机制分析 |
6.4.1 氧化活性物种的鉴定和分析 |
6.4.2 Fe~0与石墨碳协同作用机制 |
6.4.3 Fe~0/Fe_3C活化PMS对环丙沙星去除机制分析 |
6.4.4 环丙沙星氧化产物及降解路径分析 |
6.5 本章小节 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(9)钼基催化剂作用下煤油共炼反应研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景与意义 |
1.2 煤油共炼工艺技术发展现状 |
1.2.1 国外研究进展 |
1.2.2 国内研究进展 |
1.3 煤油共炼过程研究 |
1.3.1 反应机理 |
1.3.2 煤油间的协同作用 |
1.4 煤油共炼过程中的影响因素 |
1.4.1 原料的影响 |
1.4.2 反应条件的影响 |
1.4.3 催化剂的影响 |
1.5 煤油共炼催化剂研究现状 |
1.5.1 煤油共炼催化剂的作用 |
1.5.2 煤油共炼催化剂的分类 |
1.6 本课题研究目标与研究内容 |
第2章 实验部分 |
2.1 实验原料 |
2.2 实验药品与仪器设备 |
2.2.1 实验药品及气体 |
2.2.2 仪器设备 |
2.3 催化剂制备方法 |
2.4 催化剂表征方法 |
2.4.1 X射线衍射(XRD) |
2.4.2 红外图谱(FT-IR) |
2.4.3 氮气物理吸附 |
2.4.4 电感耦合等离子光谱(ICP) |
2.4.5 X射线光电子能谱(XPS) |
2.4.6 扫描电子显微镜(SEM) |
2.4.7 透射电子显微镜(TEM) |
2.5 煤油共炼实验 |
2.5.1 煤油共炼实验条件 |
2.5.2 煤油共炼产物分离收集 |
2.5.3 实验数据处理 |
2.5.4 液体产物表征分析 |
第3章 NiMo催化剂的煤油共炼催化性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 催化剂制备流程 |
3.3 NiMo催化剂物化结构分析 |
3.3.1 氧化态NiMo催化剂的表征 |
3.3.2 硫化态NiMo催化剂的XPS表征 |
3.3.3 硫化态NiMo催化剂的TEM表征 |
3.4 NiMo催化剂在煤油共炼实验中的催化性能评价 |
3.4.1 NiMo催化剂的煤油共炼反应结果 |
3.4.2 液体产物分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 硫化型Mo基催化剂的煤油共炼催化性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 硫化型Mo基催化剂的制备流程 |
4.3 硫化型Mo基催化剂物化结构表征 |
4.3.1 XRD表征 |
4.3.2 FT-IR表征 |
4.3.3 氮气物理吸附表征 |
4.3.4 SEM表征 |
4.3.5 催化剂热分解物MoS_2的XPS表征 |
4.3.6 催化剂热分解物MoS_2的TEM表征 |
4.4 硫化型Mo基催化剂在煤油共炼反应中的催化性能评价 |
4.4.1 硫化型Mo基催化剂的煤油共炼反应结果 |
4.4.2 液体产物性质分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 煤显微组分富集物在煤油共炼体系中的液化规律研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验用煤性质对比 |
5.2.1 煤岩分析 |
5.2.2 工业分析及元素分析 |
5.2.3 煤样的FT-IR分析 |
5.2.4 煤样的TG-DTG分析 |
5.2.5 煤灰成分的XRF分析 |
5.3 Mo基催化剂作用下煤显微组分富集物在煤油共炼体系中的液化规律 |
5.4 Fe基催化剂的制备及其煤油共炼反应性能研究 |
5.4.1 Fe基催化剂的制备 |
5.4.2 Fe基催化剂的物化结构表征 |
5.4.3 Fe基催化剂在煤油共炼反应中的催化性能评价 |
5.5 Fe基催化剂作用下煤显微组分富集物在煤油共炼体系中液化规律 |
5.6 不同催化剂作用下反应体系压力变化及反应氢耗对比 |
5.7 煤显微组分对煤油共炼液体产物品质的影响 |
5.8 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(10)三价锰系金属氧化物催化剂在对氯苯酚邻位甲基化反应中的研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 对氯邻甲酚研究背景 |
1.1.1 对氯邻甲酚简介 |
1.1.2 国内对氯苯酚的生产概况 |
1.1.3 国内甲醇的生产概况 |
1.1.4 对氯苯酚衍生物的生产概况 |
1.1.5 对氯苯酚衍生物的用途 |
1.2 对氯苯酚衍生物的合成路线 |
1.2.1 苯酚氯气直接氯化法 |
1.2.2 氯化硫酰氯化法 |
1.2.3 氯化铜法 |
1.2.4 氯化氧化法 |
1.2.5 N-氯代胺法 |
1.2.6 二甲硫醚法 |
1.2.7 其他方法 |
1.3 苯酚类物质邻位甲基化反应催化剂 |
1.3.1 分子筛催化剂 |
1.3.2 金属氧化物催化剂 |
1.4 苯酚甲醇气相甲基化的反应机理 |
1.5 本课题研究的目的和意义 |
参考文献 |
第二章 实验部分 |
2.1 实验试剂和原料 |
2.2 主要实验仪器 |
2.3 催化剂的制备方法 |
2.4 催化剂的表征与测试条件。 |
2.4.1 X射线衍射(XRD) |
2.4.2 场发射扫描电子显微镜(SEM) |
2.4.3 X射线光电子能谱(XPS) |
2.4.4 N_2-吸附脱附(N_2 adsorption-desorption) |
2.4.5 热重-差热分析(TG-DTA)和热重-质谱联合分析(TG-MS) |
2.4.6 H_2程序升温还原(H_2-TPR) |
2.4.7 NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD) |
2.4.8 程序升温脱附(CO_2-TPD) |
2.4.9 紫外可见光谱(UV-vis) |
2.5 反应活性评价及数据处理 |
2.5.1 反应活性评价 |
2.5.2 产物分析与检测 |
第三章 沉淀法制备Mn_2O_3催化剂在对氯苯酚与甲醇邻位甲基化反应中的研究 |
3.1 引言 |
3.2 Mn_2O_3催化剂的制备 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 XRD表征 |
3.3.2 XPS表征 |
3.3.3 SEM表征 |
3.3.4 N2吸附脱附表征 |
3.3.5 TPD表征 |
3.3.6 H2-TPR表征 |
3.3.7 TG-MS和DTA表征 |
3.3.8 对氯苯酚邻位甲基化的反应机理及氯酚的脱氯机制 |
3.3.9 Mn_2O_3催化对氯苯酚邻位甲基化的产物分布 |
3.3.10 催化剂焙烧温度对反应的影响 |
3.3.11 反应温度的影响 |
3.3.12 酚醇比的影响 |
3.3.13 体积空速的影响 |
3.3.14 催化机理的实验验证 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 α-Mn_2O_3纳米线材料在对氯苯酚与甲醇气相邻位甲基化反应中的研究 |
4.1 引言 |
4.2 α-Mn_2O_3纳米线催化剂的制备 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 XRD表征 |
4.3.2 SEM表征 |
4.3.3 N2吸附脱附表征 |
4.3.4 XPS表征 |
4.3.5 H_2-TPR表征 |
4.3.6 TPD表征 |
4.3.7 TG-DTA表征 |
4.3.8 催化剂焙烧温度对反应的影响 |
4.3.9 反应温度的影响 |
4.3.10 酚醇比的影响 |
4.3.11 体积空速的影响 |
4.3.12 α-Mn_2O_3纳米线催化剂的稳定性评价 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 尖晶石型Zn_(1-x)Cu_xMn_2O_4催化剂在对氯苯酚与甲醇气相邻位甲基化反应中的研究 |
5.1 引言 |
5.2 尖晶石型锰酸盐(Zn_(1-x)Cu_xMn_2O_4)的制备 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 XRD表征 |
5.3.2 固体紫外表征 |
5.3.3 XPS表征 |
5.3.4 SEM表征 |
5.3.5 N2吸附脱附表征 |
5.3.6 H_2-TPR表征 |
5.3.7 TPD表征 |
5.3.8 TG-DTA表征 |
5.3.9 不同锌铜比对反应的影响 |
5.3.10 焙烧温度对反应的影响 |
5.3.11 反应条件的优化 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 钙钛矿结构Sr掺杂的锰酸镧催化剂在对氯苯酚与甲醇气相邻位甲基化反应中的研究 |
6.1 引言 |
6.2 催化剂的制备 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 X射线衍射 |
6.3.2 SEM和 EDS表征 |
6.3.3 N2吸附脱附表征 |
6.3.4 XPS表征 |
6.3.5 H2-TPR表征 |
6.3.6 TPD表征 |
6.3.7 催化剂活性和选择性的评价 |
6.3.8 催化剂的稳定性评价 |
6.4 本章小结 |
参考文献 |
结论与展望 |
一、结论 |
二、展望 |
作者简历 |
攻读博士学位期间所取得的科研成果 |
致谢 |
四、铁系催化剂结构的x射线研究(论文参考文献)
- [1]用于电化学领域的MOFs/MXenes材料研究[D]. 蒋翀. 三峡大学, 2021
- [2]基于原电池原理的零价铁腐蚀强化过硫酸盐活化的研究[D]. 李肖平. 西安建筑科技大学, 2021(01)
- [3]KMF3(M=Co,Ni)和K3FeF6纳米材料的控制合成及电催化析氧性能研究[D]. 武微. 内蒙古师范大学, 2021(08)
- [4]生物炭负载纳米铁系金属去除地下水硝酸盐的研究[D]. 曹云鹏. 重庆交通大学, 2021
- [5]铁系金属基电极材料的制备及其电解水性能的研究[D]. 武玉泰. 青岛科技大学, 2021
- [6]基于绿色纳米铁的类芬顿法去除甲氧苄啶和左氧氟沙星[D]. 张磊. 太原理工大学, 2021(01)
- [7]高性能全水解铁系金属磷化物复合催化剂的构筑及其调控研究[D]. 杨祖进. 西北大学, 2021(12)
- [8]给水厂铁泥基催化剂制备及活化过硫酸盐效能与机制[D]. 朱世俊. 哈尔滨工业大学, 2021
- [9]钼基催化剂作用下煤油共炼反应研究[D]. 刘昌伟. 太原理工大学, 2021
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