华东理工大学 化工学院, 化学工程联合国家重点实验室, 上海 200237
锰铈氧化物由于较强的氧化还原活性、优良的低温脱硝性能, 已被广泛用于选择性催化还原(SCR)脱硝反应, 但是锰铈氧化物存在活性组分易团聚、比表面积较低等问题, 限制其催化剂活性的提高。本研究以介孔结构的石墨烯基SiO2(G@SiO2)纳米材料为模板, 采用水热法制备了系列石墨烯基介孔锰铈氧化物(G@MnOx-CeO2)催化剂, 并考察了该催化剂在低温下(100~300 ℃)的SCR脱硝性能。结果表明, 与石墨烯基铈氧化物(G@CeO2)相比, G@MnOx-CeO2催化剂具有较高脱硝活性。当Mn、Ce与模板G@SiO2质量比分别为0.35、0.90时, G@Mn(0.35)Ce(0.9)催化剂的脱硝活性最佳, 220 ℃下NO转化率达到最高(80%)。添加适量MnOx, 提高了G@MnOx-CeO2催化剂的比表面积、孔容, 降低了催化剂的结晶度; 并且MnOx-CeO2以纳米尺度(2~3 nm)较为均匀地分散于石墨烯片层表面。此外, 由于MnOx与CeO2之间存在协同作用, Mn原子可以部分替代Ce原子掺杂于CeO2的晶体结构中形成MnOx-CeO2固溶体, 使G@Mn(0.35)Ce(0.9)催化剂表面存在较高含量的高价态Mn3+和Mn4+、Ce4+以及较高的化学吸附氧浓度, 从而展现出较高的脱硝性能。该工作为MnOx-CeO2基催化剂在低温NH3-SCR中的实际应用提供了基础数据。
石墨烯 铈氧化物 锰氧化物 NO 选择性催化还原 graphene cerium oxide manganese oxide NO selective catalytic reduction
1 河南工业大学化学化工学院, 郑州 450001
2 郑州大学材料科学与工程学院, 郑州 450001
3 中原工学院建筑工程学院, 郑州 450007
4 佛光发电设备股份有限公司, 郑州 450000
电催化剂作为铝空气电池阴极的核心部分, 其催化性能的优劣直接影响铝空气电池的产业化进程。本文采用尿素高温处理法将商业的Vulcan-72XC碳材料进行掺氮改性处理制备了N/VC2。在此基础上, 进一步负载不同的锰氧化物得到三种Mn3O4@N/VC2、MnO@N/VC2和MnO2@N/VC2复合材料。其中, MnO2@N/VC2具有最优的氧还原反应(ORR)催化性能, 起始电位高达0872 V。作为铝空气电池阴极催化剂, 在大电流密度下放电功率密度可达到136 mW·cm-2。本文通过对比分析不同氧化锰基复合材料的电催化性能, 研究了碳载体和锰氧化物之间的交互作用。结果表明, 多孔结构和丰富缺陷位点的协同作用是提高材料催化活性的主要原因。该工作为锰基氧化物催化剂的研发提供理论依据。
氮掺杂碳材料 锰氧化物 复合材料 铝空气电池 功率密度 氧还原催化剂 nitrogen-doped carbon material manganese oxide composite aluminum air battery power density oxygen reduction catalyst
1 北京科技大学 材料科学与工程学院, 北京 100083
2 广东省稀土开发及应用研究重点实验室, 广州 510310
氨选择性催化还原(NH3-SCR)技术需要进一步研发在相对较低温度(<300 ℃)下具有良好催化活性、高稳定性及环境友好的脱硝催化材料。本工作采用草酸共沉淀法制备Mn-Fe-O催化材料, 并对其进行不同含量CeO2修饰, 用于低温NH3-SCR脱硝催化反应。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)、程序升温还原或脱附(H2-TPR、NH3-TPD)等手段对催化剂进行了表征。催化结果表明, 在相同反应条件下适量CeO2修饰后的Mn-Fe-O样品比纯Mn-Fe-O表现出更优异的NH3-SCR脱硝催化性能, 在80 ℃时NO转化率在95%以上, 且具有较高的N2选择性。CeO2修饰提高了Mn-Fe-O氧化物表面的Fe 3+、Mn 3+和Mn 4+含量及表面酸性位点数量, 从而有助于NH3的吸附及催化反应的进行, 并且Fe 2+/Fe 3+、Mn 2+/Mn 3+/Mn 4+以及Ce 3+/Ce 4+电子对之间的相互氧化还原反应提高了催化剂的氧化还原能力及稳定性。
二氧化铈 修饰 铁锰氧化物 脱硝 ceria modification Fe-Mn oxide NO removal
1 吉林农业科技学院农学院, 吉林 吉林 132101
2 吉林农业大学资源与环境学院, 吉林 长春 130118
3 土壤与农业可持续发展国家重点实验室/中国科学院南京土壤研究所, 江苏 南京 210008
铁铝锰氧化物催化木质素形成腐殖质具有重要作用。 为阐明微生物-木质素-铁铝锰氧化物三者间的关系, 揭示矿物-菌体残留物的结构特征, 采用液体摇瓶培养法, 以木质素为碳源, 通过添加针铁矿、 三羟铝石及δ-MnO2粉末, 在接种复合菌剂后启动110 d液体培养, 期间动态收集矿物-菌体残留物, 利用FTIR及SEM技术对其特性进行研究。 结果表明: 针铁矿呈松针状结构, 参与微生物利用木质素形成矿物-菌体残留物后表面附着了条状的暗色物质, 表观结构不规则, 但晶体结构并未改变。 菌体中多糖类物质与针铁矿游离羟基的阴离子发生交换作用, 芳香碳结构比例增加, 菌体在针铁矿表面堆积掩蔽了Fe—OH键以及(001)面的γ-OH键, Fe—OH发生质子化使Fe—O键振动频率增强; 三羟铝石表面结构疏松、 呈绒球状物质, 参与形成矿物-菌体残留物后, 缩聚作用明显、 疏松程度降低、 表面微孔结构减少。 氢键作用使矿物-菌体残留物的铝羟基振动频率下降, 即与AlOH相结合的O—H键极性减弱; 木质素引入使芳香碳结构比例增加, 随着培养进行, 其含量先下降, 而后再历经缩合; δ-MnO2表面颗粒粗糙, 以絮状或颗粒状团聚, 参与形成矿物-菌体残留物后, 颗粒团聚趋势明显、 堆积更加紧密、 表面结构更加光滑。 60 d培养期间, δ-MnO2结晶度受到菌体堆积以及氢键作用使O—H键的极性减弱, 而后层间水分子—OH含量增加对其产生了叠加效应, 使3 404~3 435 cm-1处吸收峰强度增加。 菌体中多糖类物质的羟基通过氢键、 化学力与δ-MnO2表面发生缔合, 所形成的矿物-菌体残留物芳香碳结构比例增加, 但Mn—O基团受到掩蔽; δ-MnO2的参与能够使矿物-菌体残留物产生更大数量的芳香碳结构, 为腐殖质形成提供更多的稳定性碳, 其次是针铁矿, 而三羟铝石则在培养30~60 d更有利于木质素的微生物降解。
傅里叶红外光谱 扫描电子显微镜 铁铝锰氧化物 木质素 矿物-菌体残留物 FT-IR SEM Fe Al Mn oxide Lignin Mineral-microbial residues 光谱学与光谱分析
2018, 38(7): 2086
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室，上海200083
2 香港大学 物理系香港
利用溶胶凝胶工艺在SrTiO3单晶衬底上制备了一系列不同厚度的La0.7Ca0.3MnO3薄膜.X射线衍射表明这些薄膜均具有高度的择优取向性和结晶学质量.电学输运性质的研究结果凸显了膜厚的重要作用，主要归因于衬底施加的应力引起的薄膜晶格参数的改变.进一步的分析揭示，在厚度较小的膜中，小极化子的变程跃迁是高温下La0.7Ca0.3MnO3薄膜的主要导电机制，而在较厚的膜中，即使在低温下小极化子也是主要的载流子.
溶胶凝胶 锰氧化物 膜厚 小极化子 变程跳跃 Sol-Gel manganite film thickness small polarons variable range hopping
通过简单的水热法控制性合成了两种不同形貌的锰氧化物(层状OL和隧道状OMS), 并考察了这两种材料对几种重金属离子Pb2+, Cu2+, Ni2+, Hg2+的吸附。 通过原子吸收光谱(AAS)和原子荧光光谱(AFS)测定吸附前后离子浓度, 比较两种材料的吸附性能, 以及对不同离子的选择性吸附。 实验表明OMS形貌的锰氧化物是一种良好吸附剂, 对铅离子具有很好的选择性吸附, 两分钟内吸附率达98%。 由此可建立一种简单、 绿色、 高效地去除污水中重金属离子的方法。
锰氧化物 吸附 重金属离子 原子吸收 原子荧光 Manganese oxide Adsorption Heavy metal ions AAS AFS 光谱学与光谱分析
2012, 32(10): 2842
我们用传统的固相反应法制备了(La0.7Ca0.3MnO3)1-x(MgAl2O4)x复合样品.通过XRD分析发现在此系列复合样品中La0.7Ca0.3MnO3和MgAl2O4两相共存;电阻率温度关系分析表明MgAl2O4的引入没有改变母体相在温度TP1处本征的金属-绝缘体转变峰,但使复合样品在较低温度TP2处出现另外一个电阻率峰值.有趣的是,随着MgAl2O4掺量的增加,在低掺量时,TP2向低温偏移很快;但在高掺量时,TP2向低温偏移较慢.
钙钛矿锰氧化物 金属绝缘体转变 电输运特性 perovskite manganites Metal-insulator transitions Electrical properties 原子与分子物理学报
2007, 24(1): 197
