Catalytic performance and mechanism study on catalytic oxidation of gas-phase Hg0 over copper based catalysts

汞是剧毒重金属，具有持久性、易迁移性和高度生物富集性等特点，汞污染排放及控制已成为全球关注的热点。煤燃烧是最主要的人为汞排放源之一，单质汞（Hg0）具有较高的挥发性与较低的水溶性，是最难控制的汞形态。采用催化氧化法将单质汞氧化为二价汞，利用后续脱硫设备除去是目前燃煤烟气汞控制的发展方向，因此开发低成本高活性的单质汞氧化催化剂具有实际应用意义。 本论文以锐钛矿纳米TiO2为载体，以Cu、Mn、Fe、Co、Ce等过渡金属的氧化物作为活性组分，采用浸渍法制备一系列负载型催化剂，考察其对Hg0的催化氧化性能。筛选出活性最佳的CuO/TiO2催化剂，考察活性组分负载量、空速、温度、HCl浓度、气氛等因素的影响，并对催化剂进行N2-吸附/脱附、X射线衍射、X光电子能谱、Hg-程序升温脱附、红外光谱等表征，推测Hg0在不同气氛中的反应机制。在CuO/TiO2催化剂研究基础上制备了CuCl2/TiO2催化剂，考察催化剂负载量及烟气成分对Hg0氧化效果的影响，得到以下结果： （1）筛选了用于燃煤烟气中单质汞催化氧化的催化剂，阐明了Hg0催化氧化的影响因素。低温下CuO/TiO2催化剂活性最高，负载量为7%时活性最佳。较小的空速，较大的HCl浓度有利于Hg0的氧化。Cu在催化剂表面分散性好，以CuO的形式存在。 （2）考察了烟气成分对CuO/TiO2催化剂Hg0氧化效率的影响，探讨了不同气氛中Hg0的氧化机理。含氯体系中HCl会极大地促进Hg0的氧化，氧化路径遵循部分Deacon机制，即HCl在催化剂表面生成活性Cl，并将Hg0氧化。不含氯体系中，有氧环境中SO2、NO均可促进Hg0的氧化，二者共存可显著提高Hg0氧化效率，NO、SO2与O2共存时在催化剂作用下与汞反应生成HgO及HgSO4等汞化合物。 （3）制备并考察了CuCl2/TiO2催化剂上Hg0的氧化效率。CuCl2/TiO2催化剂可在不含氯体系中表现出比CuO/TiO2催化剂更优异的催化性能，7%负载量的催化剂分散性较好，比表面积较大，催化活性较高，具有较好的活性和稳定性。 本论文的研究工作为Hg0催化氧化技术提供了实验依据，为低成本高活性燃煤烟气汞氧化催化剂的开发提供了技术储备

Study on adaptability of physiological ecology of Quercus liaotungensis seedlings under soil drought

用盆栽方法人工模拟土壤干旱条件,研究辽东栎天然萌生幼苗对土壤干旱的生理生态反应。结果表明:随土壤含水量的减少,辽东栎幼苗的耗水量明显下降,耗水高峰期提前,在重度干旱下耗水峰形由单峰变为双峰。在干旱胁迫前期辽东栎叶水势变化较平缓,后期则急剧下降,尤其在严重干旱下,水势变化趋势呈“M”形,叶片含水量较稳定,对土壤水分含量变化不敏感。在中度干旱下辽东栎叶片的持水力有所增加。辽东栎属低蒸腾速率树种,平均仅为2.98μg·cm-2·s-1。不同生长季节蒸腾速率日进程不同,8月份的蒸腾速率日进程在适宜水分下是双峰曲线,在中度干旱下是单峰曲线,重度干旱下蒸腾速率一直维持在较低水平,呈波状起伏;9月份的蒸腾速率下降近50%,仍有明显的单峰(适宜水分下)和双峰(中度干旱下)。对蒸腾速率与环境因子的简单相关分析表明:在适宜水分和中度干旱下,光照强度对辽东栎幼苗蒸腾速率影响最大,在重度干旱下,大气温度对辽东栎的蒸腾速率影响较大。随土壤含水量减少,辽东栎幼苗的蒸腾速率在中度干旱时上升,重度干旱时急剧下降,光合速率、瞬时水分利用效率、羧化效率均下降;地上部生长受抑,根冠比加大,WUE1下降,而WUE2在中度干旱下升高,在重度干旱下下降..

Effect of soil drought on seedling growth and dry matter allocation of four native tree species on Loess Plateau

研究了不同土壤水分条件对黄土高原 4个乡土树种幼苗生长及干物质分配的影响。结果表明,中度干旱(50% ~55% θf)下虎榛子(OstryopsisdavidianaDecne. )和白刺花 (SophoraviciifolinHance)的生物量比适宜水分下(70% ~75% θf)增加 20. 23%和 3. 93%,而大叶细裂槭(AcerstenolobumRehd. var. megalophyllumFangetWu)和辽东栎(QuercusliaotungensisKoidz. )生物量分别降低 13. 59%和 35. 25%;重度干旱(40% ~45% θf)对幼苗生长均有明显抑制作用。白刺花地上部与地下部的生长受水分胁迫影响较小,较其他树种具有更强的耐旱性;干旱对辽东栎地上部生长的影响较地下部大,重度干旱下其生长明显受抑制。随干旱程度加剧幼苗的根冠比增大,在重度干旱下大叶细裂槭根冠比达 2以上。虎榛子整体生长速度较慢,对干旱的适应可能更多表现在生理上的耐旱

Effect of soil water stress on water metabolism and osmotic adjustment substance of native tree species of Loess Plateau

以黄土高原4个乡土树种的幼苗为试验材料,采用盆栽方式模拟土壤干旱环境,研究土壤干旱对不同树种水分代谢与渗透调节物质的影响。结果表明,大叶细裂槭、虎榛子叶水势、叶片含水量下降迅速,叶片离体保水能力降幅明显;白刺花、辽东栎则表现为叶水势、叶片含水量缓慢下降,组织相对含水量在中度胁迫下略有上升。白刺花在不同水分处理条件下离体叶片保水力明显高于其它树种。4个树种可溶性糖含量随土壤干旱程度加剧明显增加,可溶性蛋白质含量在树种之间变化较为复杂,无明显规律性。K+离子含量和游离脯氨酸含量在中度水分胁迫下均有不同程度升高。白刺花在土壤干旱进程中,可溶性蛋白质含量、K+离子含量和游离脯氨酸含量均明显高于其它树种。综合水分代谢和渗透调节物质来看,水分胁迫条件下,白刺花以保持高水势、减少组织水分散失和增加渗透调节物质来提高细胞原生质浓度,增强其抗旱性

铜基催化剂对单质汞催化氧化性能的研究

汞是剧毒的金属,它具有高度生物富集、持久性、易迁移性等特点,已成为全球关注的热点。燃煤烟气是全球人为汞排放的主要污染源,达到33%。因此汞污染排放与控制已成为燃煤烟气污染物排放的重点。燃煤烟气中的汞主要有以下3种形式:单质汞Hg0、二价汞Hg2+和颗粒态汞Hgp,其中单质汞化学性质较为稳定且不溶于水,是最难控制的汞形态。

Effect of soil drought stress on the shoot growth and water use efficiency of Quercus liaotungensis and Acer stenolobum var.megalophyllum

在盆栽条件下研究了不同土壤干旱条件对辽东栎和大叶细裂槭幼苗生长及水分利用率的影响。结果表明,随干旱胁迫程度加剧,两树种叶水势均下降,随胁迫时间延长水势又有一回升趋势,显示出树种自身的调节能力,大叶细裂槭调节水势的能力强于辽东栎。叶水势与叶片含水量关系密切,水势的高低决定叶片水分状况,水分含量又决定了幼苗的生长状况。大叶细裂槭新梢在5、6月增长增粗迅速,而辽东栎在4月、5月生长迅速及叶面积扩展快,适宜水分下增粗可持续至9月份。不同土壤水分处理下两树种水分利用效率差异明显。在中度干旱下整体WUE有所上升,尤其是辽东栎提高约10%;大叶细裂槭的根冠比在重度干旱下可达2以上,说明它对干旱的适应性很强,在严重干旱胁迫下也能长期维持生命,成活率高于辽东栎,接近100%,可见其适应性强于辽东栎

TiO_2负载Mn-Co复合氧化物催化剂上NO催化氧化性能

氮氧化物（NOx）是大气主要污染物之一，主要来源于化石燃料的燃烧，其中NO不溶于水难以去除，催化氧化技术可以将NO氧化为易溶于水可被脱硫装置去除的NO2，具有十分重要的实际意义．本文采用浸渍法制备了不同Mn掺杂量的Mn-Co／TiO2复合金属氧化物催化剂，考察了其催化NO氧化的活性．结果表明，Mn的掺杂对Co／TiO2催化剂催化NO氧化的活性有明显促进作用，掺杂量为6％时，Mn（0．3）-Co（0．7）／TiO2催化剂NO的转化效率最高，300℃达到88％．采用X射线衍射（XRD）、N2吸附／脱附、H2程序升温还原（H2-TPR）、O2程序升温脱附（O2-TPD）和原位漫反射傅里叶变换红外（in-situ DRFTIR）光谱等技术对催化剂的物理化学特征进行了表征．结果发现，当掺杂量为6％时，Mn一方面促进了催化剂表面活性组分的分散，增加了催化剂的比表面积和孔径；另一方面提高了催化剂的还原性能，促进氧的低温脱附，此外还促进了反应中间产物桥式NO3-向NO2的反应，从而提高了CO/TiO2催化剂的NO氧化活性

TiO2负载Mn-Co复合氧化物催化剂上NO催化氧化性能

氮氧化物（NOx）是大气主要污染物之一，主要来源于化石燃料的燃烧，其中NO不溶于水难以去除，催化氧化技术可以将NO氧化为易溶于水可被脱硫装置去除的NO2，具有十分重要的实际意义．本文采用浸渍法制备了不同Mn掺杂量的Mn-Co／TiO2复合金属氧化物催化剂，考察了其催化NO氧化的活性．结果表明，Mn的掺杂对Co／TiO2催化剂催化NO氧化的活性有明显促进作用，掺杂量为6％时，Mn（0．3）-Co（0．7）／TiO2催化剂NO的转化效率最高，300℃达到88％．采用X射线衍射（XRD）、N2吸附／脱附、H2程序升温还原（H2-TPR）、O2程序升温脱附（O2-TPD）和原位漫反射傅里叶变换红外（in-situ DRFTIR）光谱等技术对催化剂的物理化学特征进行了表征．结果发现，当掺杂量为6％时，Mn一方面促进了催化剂表面活性组分的分散，增加了催化剂的比表面积和孔径；另一方面提高了催化剂的还原性能，促进氧的低温脱附，此外还促进了反应中间产物桥式NO3-向NO2的反应，从而提高了CO/TiO2催化剂的NO氧化活性

TiO_2负载Mn-Co复合氧化物催化剂上NO催化氧化性能

氮氧化物（NOx）是大气主要污染物之一，主要来源于化石燃料的燃烧，其中NO不溶于水难以去除，催化氧化技术可以将NO氧化为易溶于水可被脱硫装置去除的NO2，具有十分重要的实际意义．本文采用浸渍法制备了不同Mn掺杂量的Mn-Co／TiO2复合金属氧化物催化剂，考察了其催化NO氧化的活性．结果表明，Mn的掺杂对Co／TiO2催化剂催化NO氧化的活性有明显促进作用，掺杂量为6％时，Mn（0．3）-Co（0．7）／TiO2催化剂NO的转化效率最高，300℃达到88％．采用X射线衍射（XRD）、N2吸附／脱附、H2程序升温还原（H2-TPR）、O2程序升温脱附（O2-TPD）和原位漫反射傅里叶变换红外（in-situ DRFTIR）光谱等技术对催化剂的物理化学特征进行了表征．结果发现，当掺杂量为6％时，Mn一方面促进了催化剂表面活性组分的分散，增加了催化剂的比表面积和孔径；另一方面提高了催化剂的还原性能，促进氧的低温脱附，此外还促进了反应中间产物桥式NO3-向NO2的反应，从而提高了CO/TiO2催化剂的NO氧化活性