阴离子环境对铁基高温变换催化剂结构与性能的影响
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铁基金属有机框架材料的制备及其催化性能研究随着环保政策的不断强化,石油储备的日益枯竭,替代能源和清洁能源的需要越来越迫切。
其中,生物质能源是一种可再生、清洁、低成本的替代能源。
然而,生物质能源的利用效率限制了其在实际中的应用。
因此,研究高效催化剂成为了生物质能源转化和利用的关键之一。
铁基金属有机框架材料(Fe-MOFs)是近年来备受关注的催化剂材料。
Fe-MOFs具有良好的催化稳定性、多孔性、高度可调性等优良性质。
同时,Fe-MOFs 还具有丰富的活性位点,具备各种催化反应的应用潜力。
Fe-MOFs的制备方法多种多样,目前主要分为静态(如水热法和溶剂热法)和动态(如机械法和超声法)两类方法。
静态法制备的Fe-MOFs不会造成太大的机械损伤,利于保持结构稳定性,但反应时间较长。
动态法制备Fe-MOFs时,由于机械刺激强烈,容易破坏晶体结构,但反应时间较短,具备快速制备Fe-MOFs的优势。
在Fe-MOFs的催化性能研究方面,其催化剂的选择对反应的性能有着至关重要的影响。
自然界中铁是丰富的、低廉的资源之一,其物化性质也十分适宜作为催化剂基础元素。
铁离子可以作为Lewis酸和Brønsted酸参与反应,并且还可以与氧气、氢气等气体发生氧化还原反应等。
因此,铁离子具备了催化多种反应的潜力。
在Fe-MOFs的催化性能研究中,通过不同的载体、孔道大小和反应物的匹配,可以实现Fe-MOFs催化裂解生物质等反应的高效转化。
总的来说,铁基金属有机框架材料具备很高的应用和研究价值。
在今后生物质能源转换和应用过程中,Fe-MOFs有望发挥重要的作用。
值得注意的是,随着人工智能技术的飞速发展,模型计算在材料研究中扮演着越来越重要的角色。
因此,未来铁基金属有机框架材料在催化性能研究中的应用,不仅局限于实验研究,理论计算的方法和技术也将得到广泛应用。
综上,Fe-MOFs的制备和催化性能研究,也将为解决生物质能源转化及利用领域的问题,提供前所未有的机会。
中温变换催化剂1、研究进展早期的变换催化剂的研究工作在于提高活性,降低活行温度下限,抑制生成碳黑、甲烷的副反应,也就是提高催化剂的选择性。
后来在以Fe2O为主体的基础上,对添加Cr、Al、Cu、Zn、CO、Ni、Mn和K的氧化物进行了大量研究工作,从而发现它们可以提高催化剂的活性、改善催化剂耐热及抗毒性能。
最后确定了以Fe2O3为主体,Cr2O3为主要添加剂的Fe-Cr系催化剂,一般含Fe2O380~90%,含Cr2O37~14%,并含有K2O、Al2O3等成分。
国内主要的中变催化剂:B107、B109、B112、B113、B114、B115、B116、B117、WB-2、WB-3、DGB、B118、B121等,其特性见下表:铁的氧化物是中变催化剂的活性组分,但纯Fe3O4的活性温度范围很窄,而且在低汽气比条件下有可能发生过度还原而变为FeO,甚至还原到铁,从而引起CO的甲烷化和歧化反应。
工业上用的中变催化剂都是添加Cr2O3的,它起稳定剂的作用,可以防止和延缓催化剂因高温烧结而使晶粒长大和表面积减小,当Fe2O3还原成Fe3O4时,Cr2O3可提高活性相Fe3O4的分散度,增大比表面积。
导致催化剂活性增加。
铬的氧化物还起另外一个作用,在一般条件下,从Cr3+转变为Cr是非常困难的,而Fe3+还原为Fe是比较容易的,因而在反应条件下Cr3+可以防止铁氧化物的过度还原。
2、物理结构与活性和强度的关系中变催化剂中的Fe2O3需经还原成Fe3O4后才具有活性,但在还原过程中铁的氧化物或盐类都会发生变化,并对最终催化剂的活性和强度有很大的影响。
研究表明,催化剂活性随Cr2O3的量增至14%而达到最大值,一般在实际生产中,工业上中变催化剂的Cr2O3含量都小于14%。
另外Cr2O3进入了Fe3O4的晶格以后,形成了固溶体。
这种Fe3O4-Cr2O3与Fe3O4相比,具有较高的分散度和比表面积以防止Fe3O4的再结晶。
阴离子对MOF(金属有机框架)结晶过程的影响是一个复杂而深入的课题。
MOF是一种由金属离子或金属团簇与有机配体相互连接形成的具有开放孔道结构的晶体材料。
其结构的高度多样性和可调性使其在气体存储、分离、催化等领域具有广泛的应用前景。
阴离子的影响主要体现在以下几个方面:调控制备条件:阴离子可以显著影响MOF的结晶过程。
例如,溶液的pH值、温度、压力等制备条件,以及阴离子的种类和浓度,都会对MOF的合成和结构产生影响。
一些阴离子,如硫酸根、氯离子等,可以通过与金属离子或有机配体形成配合物,从而影响MOF的成核和生长过程。
稳定结构:某些阴离子,特别是那些具有高配位能力的阴离子,如硫氰根、氰根等,可以与金属离子形成稳定的配位键,从而影响MOF的结构和稳定性。
这种作用有时会使MOF 在特定的环境条件下表现出优异的性能。
导向合成:一些阴离子在MOF合成过程中可以作为一种“导向剂”,它们通过与特定配体相互作用,影响MOF的晶体结构和孔道尺寸。
这种导向作用有时会使MOF表现出特定的物理和化学性质。
调节功能:阴离子还可以通过影响MOF的电子结构和化学活性,从而调节MOF的功能。
例如,一些具有强氧化性的阴离子,如高氯酸根、硝酸根等,可以通过氧化修饰MOF的活性位点,从而改变其催化性能。
形貌控制:在某些情况下,阴离子可以影响MOF的形貌。
通过控制生长过程中的阴离子浓度,可以合成具有特定形状和尺寸的MOF纳米结构。
总的来说,阴离子对MOF结晶过程的影响是全方位的,从制备条件的调控到结构稳定性和功能的调节,都起着重要的作用。
这种影响不仅取决于阴离子的具体种类和性质,还与MOF的组成和结构、制备条件等因素密切相关。
因此,为了更好地理解和利用阴离子对MOF 的影响,需要针对具体的体系和目标进行深入的研究和探索。
《铁基催化剂的制备及其大电流析氧性能的研究》一、引言近年来,铁基催化剂因其在众多领域,尤其是能源与催化反应中的重要地位,得到了广泛的研究。
尤其在电解水、能源储存及能源转换等领域中,其高活性及良好的选择性等特点得到了科研人员的极大关注。
本文主要研究了铁基催化剂的制备方法,并对其在大电流条件下的析氧性能进行了深入探讨。
二、铁基催化剂的制备铁基催化剂的制备方法多样,其中以化学还原法、共沉淀法、溶胶凝胶法等为主。
本文采用了一种改良的溶胶凝胶法来制备铁基催化剂。
首先,我们选择了适当的铁源和配体,然后通过溶胶凝胶过程将它们转化为稳定的凝胶。
在凝胶形成过程中,通过控制pH 值、温度和时间等参数,我们得到了均一稳定的催化剂前驱体。
经过后续的热处理和活化步骤,我们得到了所需的铁基催化剂。
三、催化剂表征与性质我们对制备得到的铁基催化剂进行了详尽的表征和性质分析。
通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段,我们观察到了催化剂的微观结构和形貌。
同时,我们还通过氮气吸附-解吸实验和X射线光电子能谱(XPS)等手段,对催化剂的比表面积、孔结构以及表面元素组成和价态进行了分析。
四、大电流条件下的析氧性能研究我们将制备得到的铁基催化剂应用于大电流条件下的析氧反应中,并对其性能进行了深入研究。
首先,我们设定了不同的电流密度和反应时间等实验条件,观察了催化剂在反应过程中的表现。
实验结果表明,在相同的实验条件下,我们的铁基催化剂在析氧反应中表现出了良好的活性和稳定性。
特别是在大电流条件下,其析氧性能明显优于其他同类催化剂。
这主要得益于其良好的微观结构、高比表面积以及表面元素的优化配置等因素。
五、结论本文研究了铁基催化剂的制备方法,并对其在大电流条件下的析氧性能进行了深入探讨。
通过改良的溶胶凝胶法,我们成功制备了具有良好结构和性质的铁基催化剂。
在大电流条件下,该催化剂表现出了良好的析氧性能,有望在能源转换和储存等领域得到广泛应用。
高温超导材料的晶体结构与性能分析在现代科技领域中,高温超导材料一直备受研究者的关注。
高温超导材料具有超低电阻和磁场抗性等独特的电学特性,因此在能源传输、磁共振成像以及电子器件等领域都有着广泛的应用前景。
高温超导材料的晶体结构是其性能关键因素,下面我将对其进行分析。
首先,我们来看高温超导材料的晶体结构。
高温超导材料主要包括铜基、铁基和钠基三大类。
其中,铜基超导材料是最早被发现的一类,晶体结构为层状结构。
这种层状结构由铜氧平面和氧氧平面交替排列组成,其中铜氧平面有着特殊的四方对称结构。
铁基超导材料的晶体结构则较为复杂,由复杂的铁砷和铁硒层构成,这种结构使得铁基超导材料具有更高的临界温度和超导转变温度。
而钠基超导材料的晶体结构类似于铜基超导材料,同样也是由层状结构组成。
接下来,我们来分析高温超导材料的性能。
高温超导材料的主要性能指标包括临界温度和超导转变温度。
临界温度是指在该温度以下,材料表现出完全的超导性。
而超导转变温度则是指在该温度以下,电阻会突然变为零,即材料开始表现出超导性。
高温超导材料的临界温度通常在液氮的温度范围内,这使得它们在实际应用中具有较高的可行性。
高温超导材料的性能优劣与其晶体结构密切相关。
晶体结构可以影响材料的电子结构,从而影响其导电特性。
例如,铜基超导材料的层状结构使得电子在铜氧平面上能够自由移动,从而提高了导电性能。
铁基超导材料的复杂晶体结构则使电子能带结构变得更加复杂,从而增强了其超导性。
钠基超导材料的晶体结构与铜基超导材料类似,因此也具有良好的超导性能。
除了晶体结构之外,高温超导材料的性能还受到晶格畸变和杂质掺杂等因素的影响。
晶格畸变可以通过改变晶体结构中的原子位置来调控材料的超导性能。
杂质掺杂则通过引入杂质原子来调节材料的电子结构,从而改变超导性能。
这些方法可以有效地提高高温超导材料的临界温度和超导转变温度。
总之,高温超导材料的晶体结构与性能紧密相关。
通过对其晶体结构的分析,我们可以更好地理解其超导性能的来源和机制。
2015年9月第23卷第9期 工业催化INDUSTRIALCATALYSIS Sept.2015Vol.23 No.9催化剂制备与研究收稿日期:2015-04-02 基金项目:国家科技支撑计划课题(2014BAD02B05);浙江省自然科学基金(LY14B030003)资助项目作者简介:陈红贤,1989年生,女,安徽省合肥市人,在读硕士研究生,研究方向为铁基催化剂及CO2加氢反应性能研究。
通讯联系人:宁文生,男,副教授,硕士研究生导师,研究方向为清洁燃料开发。
干燥温度对FeAl基催化剂结构与性能的影响陈红贤,宁文生 ,吴林涛,沈荷红(浙江工业大学化学工程学院,浙江杭州310032)摘 要:对共沉淀法制备的FeAl基沉淀分别在不同温度下进行干燥,各样品经500℃焙烧后,再浸渍Zn、K和Cu助剂制备成催化剂,研究干燥温度对催化剂结构和性质的影响,并与催化剂的CO2加氢反应性能相关联,进行催化剂表征。
XRD分析表明,干燥沉淀中的Fe存在状态依赖于干燥温度,80℃干燥样品中的Fe以无定形存在,140℃处理后的α-FeOOH衍射峰最强,160℃时,α-FeOOH开始脱水转化,180℃干燥产生α-Fe2O3晶体。
α-FeOOH在焙烧过程中转变成α-Fe2O3,但晶粒大小和助剂的分散度表现出对干燥温度的依赖。
随着干燥温度的升高,相应催化剂的CO2加氢反应活性先增加再降低,140℃干燥的催化剂具有最高的反应活性。
关键词:催化剂工程;FeAl基催化剂;干燥温度;CO2加氢反应doi:10.3969/j.issn.1008 1143.2015.09.008中图分类号:TQ426.6;O643.36 文献标识码:A 文章编号:1008 1143(2015)09 0698 06InfluenceofdryingtemperaturesonthestructureandperformanceofFeAl basedcatalystsChenHongxian,NingWensheng,WuLintao,ShenHehong(CollegeofChemicalEngineering,ZhejiangUniversityofTechnology,Hangzhou310032,Zhejiang,China)Abstract:FeAlprecursorswerepreparedbyco precipitationmethodanddriedatdifferenttemperatures.FeAl basedcatalystswerepreparedbyimpregnatingtheas preparedFeAlprecursorswiththepromotersofZn,KandCuaftercalcinationat500℃.Theas preparedsampleswerecharacterizedbyXRDandH2 TPR.TheperformanceofFeAl basedcatalystsforCO2hydrogenationwasinvestigated.Theresultsshowedthatthecrystallinephasesofironatomsinthedriedprecipitatesdependedonthedryingtempera tures.Theironinthesampledriedat80℃possessedamorphouscrystallinephase.Thestrongestdiffrac tionpeaksofα FeOOHwereobservedinthesampledriedat140℃.α FeOOHbegantodehydrateat160℃andα Fe2O3appearedat180℃.α FeOOHwaschangedintoα Fe2O3aftercalcination,buttheparticlesizeandpromoterdispersionwereinfluencedbydryingtemperature.ThereactivityofZnKCu/FeAlcatalystsforCO2hydrogenationwasenhancedfirstlyandthendecreasedwiththeincreaseofdryingtemperature.Thecatalystdriedat140℃possessedthehighestreactivity.Keywords:catalystengineering;FeAl basedcatalyst;dryingtemperature;CO2hydrogenationdoi:10.3969/j.issn.1008 1143.2015.09.008CLCnumber:TQ426.6;O643.36 Documentcode:A ArticleID:1008 1143(2015)09 0698 06Copyright ©博看网. All Rights Reserved. 2015年第9期 陈红贤等:干燥温度对FeAl基催化剂结构与性能的影响 699 CO2化学惰性较大,不易活化,需采用高温、高压或催化剂才能使其发生化学反应[1-2],将CO2转化为高附加值的大宗化工产品有助于推动CO2循环利用而减少其排放[3-4]。
阴离子对铁氧体形成的影响Taokl 等段曦东译摘要:本文研究了阴离子对铁氧体形成的影响。
发现含有氯离子的氧化铁比含有硫酸根离子的氧化铁在较低的温度下形成尖晶石相。
发现在焙烧时氯化镍的形成导致在较低温度下形成Ni 铁氧体,而氧化铁粉末的特征的影响很小。
Ni铁氧体的在低温下形成的反应机理被认为经历了氯化镍的形成过程。
NiCl2-Fe2O3系统中Ni铁氧体形成的固态反应,是由相界控制的。
NiCl2-Fe2O3系统的活化能比在NiO-Fe2O3系统中Ni铁氧体的形成的活化能低,采用低温形成的NiCuZn铁氧体粉末提高了低温烧结性和电磁特性。
1.引言:氧化铁是铁氧体生产中的主要原料,含有一些阴离子和杂质,因为它通常是从酸洗废液中的氯化铁或者硫酸铁制溶液备。
有一些关于阴离子对铁氧体电磁性质影响的报告(1,2)。
这些研究表明铁氧体形成温度,烧结行为,电磁性质都依赖于所用的氧化铁,即他是从氯化铁制备的还是从硫酸铁制备的。
然而这些现象的因素不是很清楚。
理解这些因素对于得到高性能铁氧体很重要本文的目的就是研究阴离子对Ni铁氧体形成的影响。
2.实验过程Fe2O3与NiO 在不锈钢球磨机水中混合,然后干燥。
Fe2O3和NiO都是高纯的。
用超纯的FeCl2和FeSO4作为氯离子和硫酸根离子添加剂。
得到的粉末压成片在500-1000℃空气中焙烧。
为了研究固态反应动力学,试样在不同的温度下和时间进行焙烧。
材料形成的分数用原材料和和Ni铁氧体的X射线强度的标准曲线来测定。
用传统方法制备了NiCuZn铁氧体粉末。
铁氧体粉末用0.6wt% 的PV A造粒,然后压成环。
生坯在900-1000℃空气中烧结。
用LCR仪测定了电磁性质。
3.结果和讨论1)离子对Ni铁氧体形成分数的影响。
从不同途径制备的Fe2O3和NiO混合,在有氯离子的粉末中加入硫酸根离子,在有硫酸根离子的粉末中加入氯离子。
图1是阴离子的加入对NiFe2O4形成的影响。
混合粉末中的硫酸根离子和氯离子的含量标在括号中了。