课题基金 / 基金详情

面向HCl催化氧化反应构建自限式氯化的二维纳米尖晶石催化剂的研究

批准号:
22078367
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
周永华
依托单位:
学科分类:
反应工程
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
周永华

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
针对非贵金属氧化物催化的HCl氧化反应,在充分分析其微观动力学复杂性及晶格内氯物种扩散的基础上,本课题以降低脱氯能垒、促进氧气解离吸附、消除氯物种的内扩散为核心思想,拟以金属组成丰富可调、稳定性高的尖晶石材料为研究对象,利用组成变化对金属位和氧空位电子性质的显著影响、二维限域带来的量子效应对表面金属位和氧空位数目及反应性的高度调控,以及对氯物种晶格内扩散的有效消除,构建以自限式氯化为特征的二维纳米尖晶石催化剂。本课题通过理论计算预测、高通量实验筛选及反应体系特定动力学研究多种手段密切结合,建立涵盖几个系列尖晶石材料的构效关系数据库,揭示量子效应对催化剂表面结构、物化性质及反应性能的调控机制,阐明尖晶石催化剂作用下的HCl催化氧化反应机理,最终获得高活性高稳定性尖晶石催化剂的优化制备技术及相关催化理论。本课题的开展,对于氯氧化反应的理论研究和广泛存在的工业应用都具有重要意义。
英文摘要
For the reaction of HCl catalytic oxidation to Cl2, the two-dimensional nano-spinel catalysts featured with self-limited chlorination will be developed in this project, based on the analysis of micro-kinetics and Cl species diffusion in lattice, aiming to reduce the desorption energy of Cl2, to eliminate the diffusion of C species, and to enhance the dissociation adsorption of O2. The effect of the spinel composition and the quantum effect aroused by the two-dimensional confinement on the metal and oxygen vacancy sites as well as the reactivity of catalysts will be investigated in detail. Trough theoretical calculations prediction, high-through experiments sieving, and special kinetics study, a structure-performance database of spinels including several types will be constructed, and the modulation mechanism of the quantum effect on the structure, property and performance of spinel catalysts will be revealed, and finally the key preparation technique of spinel catalysts with high activity and stability in HCl oxidation and the related catalytic theory will be obtained. Thus, the launch of this project is significant for both the theoretical research and industrial application of HCl catalytic oxidation reaction.
针对HCl催化氧化反应非贵金属催化剂难以兼顾高活性高稳定性的问题,围绕降低脱氯能垒、促进氧气解离吸附、消除氯物种晶格内扩散的核心思想,以金属组成丰富可调、稳定性高的尖晶石材料和其他混合金属氧化物材料为主要研究对象,以理论计算、高通量实验及特定动力学研究为手段,开展了四个方面的研究:系列尖晶石催化剂DFT 计算及反应相图的确立; 系列尖晶石催化剂的合成及组成-性能数据库的建立; 二维纳米尖晶石催化剂的合成、反应性能的调控研究; 高活性高稳定性二维钌锆催化剂及反应机理研究。建立涵盖了几个系列尖晶石催化剂的组成与性能关系数据库,阐明了HCl催化氧化反应机理,最终获得了高活性高稳定性二维催化剂的优化制备技术及相关催化理论。研究成果符合当前国家发展需要,已与中国石化催化剂有限公司达成合作中试协议。
基于g-C3N4氮配位笼内限域金属单原子构建类酶多功能催化剂的研究
  • 批准号:
    21676303
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    周永华
  • 依托单位:
微乳液中纳米粒子定点负载构建新型钯整体式催化剂的研究
  • 批准号:
    21006129
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    19.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    周永华
  • 依托单位:
国内基金
海外基金