掺铂三氧化钨对甲醇影响

铂金属铂(Pt)是银白色有光泽的金属,熔点1772℃,沸点 3827 ±100℃,密度21.45克/厘米3(20℃),较软,有良好的延展性、导热性和导电性。参铂物质(例如海绵铂)有很大的比表面积,对气体(特别是氢、氧和一氧化碳)有较强的吸收能力。铂由于有很高的化学稳定性和催化活性,在化学工业中常用作催化剂,铂在氢化、脱氢、异构化、环化、脱水、脱卤、氧化、裂解等化学反应中均可作催化剂。

甲醇(CH₄O)的系结构是最为简单的饱和一元醇,其分子量32.04,沸点64.7℃。因在干馏木材中首次发现,故又称“木醇”或“木精”。是无色有酒精气味易挥发的液体。用于制造甲醛和农药等,并用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。通常由一氧化碳与氢气反应制得。

采用水热法和牺牲模板法相结合制备具有中空树枝结构的三氧化钨载体(d-WO3),在其表面进一步负载活性成分Pt,得到纳米Pt/d-WO3复合催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和比表面积和孔结构分析(BET)等对催化剂的形貌和结构进行表征。结果表明,三氧化钨具有长6μm和宽2μm的中空树枝状结构,孔径分布主要集中在20~120 nm,比表面积为24 m2/g,平均粒径为7.2 nm的Pt纳米粒子均匀分布在其表面。采用循环伏安和计时电流法研究了Pt/dWO3催化剂在酸性溶液中对甲醇的电催化氧化性能。结果表明,Pt/d- WO3催化剂比Pt/C和Pt/WO3催化剂对甲醇有更高的电催化氧化活性和稳定性。d-WO3所具有的中空介孔结构和双功能作用机理有利于甲醇在铂表面的直接脱氢氧化过程。

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制备二氧化钛三氧化钨

当今社会,有机污染物在大气或者水中无处不在,无时不有,又因为半导体TiO2能够催化降解大气或水中的有机污染物,二氧化钛更因为其具有无毒、安全、价廉、储量丰富等优点,因此在应用中备受欢迎。然而,作为一种宽带隙半导体,TiO2只能吸收占太阳光3%~5%的紫外光,因而光催化效率较低;另外,由于光生空穴-电子对的快速复合,TiO2的量子效率非常低。如何在可见光条件下就能实现水中有机污染物的降解?

为克服上述两个缺点,并且做到取长补短,以纳米TiO2为前驱体,采用水热一煅烧法制备具有大比表面积和高紫外光催化活性的TiO2纳米棒(TiO2-NRs);以400℃煅烧制得TiO2-NRs为载体,采用溶胶-凝胶法制得WO3/TiO2-NRs复合光催化剂,结果可得到,WO3负载量为2%时,WO3/TiO2-NRs在同样光源条件下的光催化活性是P25的5倍。将WO3-TiO2样品用于罗丹明-二氯苯氧乙酸溶液的脱色反应,发现其对在溶液中具有高速染料脱色特性。

二氧化钛三氧化钨,制备实验表明:
1.通过水热一煅烧法和溶胶-凝胶法制备出有序介孔WO3/TiO2复合材料
2.二氧化钛三氧化钨复合材料呈现二维六方p6mm对称的孔道结构,并且具有锐钛矿晶相结构。
3. 二氧化钛三氧化钨复合比纯二氧化钛更狭窄的帯隙。
4.WO3/TiO2复合材料的光催化性能通过在氙灯光源(λ400 nm)辐照下降解水中有机污染物,与纯TiO2相比,复合材料的光催化活性得到明显提高。

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仲钨酸铵生产过程中氯化氢废气处理

经典法生产仲钨酸铵(APT)过程中,酸分解工序常使用浓盐酸(HCl)来分解钨酸钠。盐酸是氢氯酸的俗称,是HCl气体的水溶液,无色透明(或浓盐酸呈黄色)、有刺激性气味和强腐蚀性的一元强酸。盐酸具有极强的挥发性,当HCl在水中浓度超过20.22%,盐酸挥发的是含有少量水分的氯化氢;HCl含量超过37%时,挥发除HCl气体,氯化氢气体挥发后会迅速与空气中的水蒸气结合产生盐酸小液滴,也就是人们常称的白雾。工业生产APT过程中氯化氢气体大量挥发出来,这些气体进入到大气,形成酸雨下下来,造成周围人体、动物、植物、建筑等的严重危害。出于环保和循环使用的需求,我们需要对HCl废气进行处理。
氯化氢废气产生流程
 
生产过程中由于酸分解是一个放热过程,生产APT过程中,随着反应的不断进行,大量的热量释放出来,温度升高,HCl气体就会不断的挥发。HCl废气处理要统筹考虑经济、社会、环境三个方面的效益,我们从以下三个方法入手分析。
1、 工艺路线的清洁
深度考虑对生产工艺进行改变,尽量用最低的投入来实现工艺路线调整,以避免HCl这一污染物的产生。对于传统制备APT过程,盐酸为主要原料,HCl气体的产生不可避免。但是,我们可以从控制开始反应速度和反应温度,进而达到减少HCl挥发量的目的;
2、 酸碱中和法
HCl为酸性气体,最简单直接有效的处理方式就是用碱性物质进行酸碱中和。在钨矿碱分解过程中大量低浓度碱性废水被排掉,因此,工业上可以利用废碱水洗涤HCl气体,生成中性排放标准物质;
3、 固化处理
APT生产过程中同时生成氨气和氯化氢两种废气,这两种气体很容易发生化学反应生成氯化铵固体,同样达到治理效果。
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仲钨酸铵蒸发结晶氨气处理—间接冷凝吸收法

仲钨酸铵(APT)蒸发结晶实质是钨酸铵溶液脱氨酸化和钨酸盐聚合的过程。加热过程,氨(NH3)将从溶液中挥发出来,挥发出的氨若是直接排放到空气中,会造成大气污染,不利于钨冶金的清洁生产;氨被人体吸入肺后容易通过肺泡进入血液,与血红蛋白结合破坏运氧功能,严重可能导致死亡。
 
氨,俗称氨气(NH3),是一种无色无味的气体,带有强烈的刺激性气味,极易溶于水,常温常压下1体积水可溶解700倍体积的氨,水溶液又称氨水。国家环境部规定,钨冶炼废水为一类元素排放废气,强制执行零排放要求。所以,企业有必要采取新型、高效的回收方式对APT结晶尾气进行闭路循环清洁回收,以实现零排放氨尾气的目标。
冷凝回收氨
间接冷凝法,一种有效的从APT结晶氨尾气回收氨的方法。APT蒸发结晶产生的氨可以两种方式的回收:一是冷凝成氨水直接返回反应工序;二是转化为NH4Cl返回离子交换工序配置解吸剂,相较而言以氨水的形式返回使用经济价值更高一些。NH3和水都是极性分子,溶于水时,氨分子与水分子结合形成氢键。APT蒸发结晶氨尾气的冷凝存在以下两个平衡:一是挥发的水分子的气—液相凝聚平衡;二是NH3分子在已凝聚水中的气—液相溶解平衡。随着温度的升高,氨在水中的溶解度降低,所以,低温冷凝是提高氨回收率的一种行之有效的方式。
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探究三氧化钨石墨烯的催化活性

石墨烯石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯既是最薄的材料,也是最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料。另一方面,它非常致密,即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它在各个领域的应用非常广泛。

催化活性是指物质的催化作用的能力,是催化剂的重要性质之一。物质的催化活性是针对给定的化学反应而言的。由于固体催化剂作用是一种表面现象,催化活性与固体的比表面积的大小、表面上活性中心的性质和单位表面积上活性中心的数量有关。为了描述不同物质的催化活性的差异,也常将每单位表面积的催化剂在单位时间内能转化原料的数量称为比活性;将每个活性中心在1秒钟内转化的分子数称为周转数或转化数。

利用光还原法[(photoreduction)即在光的作用下,有机化合物发生的还原反应]合成了新型有序介孔可见光催化剂三氧化钨@石墨烯(m-WO3@RGO)复合材料。在可见光条件下(λ420nm),以0.5wt%Pt负载的m-WO3@RGO复合物光催化分解水产氧速率可高达21.26μmolh-1。有序介孔三氧化钨和二维结构石墨烯可以协同促进光生电子的转移,进一步提高了m-WO3@RGO复合物的光催化活性。这一研究有效地拓展了石墨烯基材料在能源转化领域中的应用范围。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,石墨烯的加入使得金属很好地分散在材料基底上,抑制了它们的团聚,使其具有更高的比表面积、更高的反应活性和选择性。

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