超临界抗溶剂技术（ SAS)

导 师：姜浩锡 副教授 报告人：王慧琴 2013 年 6 月 24 日

了解仪器，掌握仪器的使用方法

帮助师兄师姐进行试验，以加深对课题的了解

近期工作近期工作

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熟悉实验仪器与实验方法熟悉实验仪器与实验方法1. 仪器的原理

超临界流体抗溶剂设备 PCA50

热重 - 质谱 TG-MS

相平衡分析仪 PEA

傅里叶变换红外光谱 FTIR

液相色谱仪 LC

仪器

2. 实际操作

学习软件学习软件

Origin

Endnote

NoteExpress

Matlab

软件

纳米复合氧化物催化剂的应用

新物质合成

• 催化氢化• 催化氧化• 缩合反应• CH4-CO2 重整反应

环境保护

• 光催化作用• 汽车尾气的处理• 烟气脱硫• 甲苯、二甲苯、环己

烷的催化燃烧

文献 - 了解本课题组 SAS 研究进展文献 - 了解本课题组 SAS 研究进展

时间 研究者 研究对象2004 谷学谦 醋酸锰纳米粒子

2007 何春燕 纳米复合氧化铝 - 氧化锆催化剂

2008 张金彦 纳米晶铈锆复合氧化物

2009 刘霖 纳米晶铈锆氧化物固溶体

2010 孙焕花 铜铈锆氧化物纳米颗粒

2012 黄盼 铈锆铝复合氧化物

2012 姜冬宇 锰铈复合氧化物

2013 况丽 锰铈复合氧化物

谷学谦 - 醋酸锰纳米粒子谷学谦 - 醋酸锰纳米粒子

图 1 从甲醇中析出的醋酸锰纳米粒子 SEM 图 图 2 从甲醇中析出的醋酸锰纳米粒子 TEM 图

图 3 优化条件下制备出的醋酸锰纳米粒子粒径分布图

16MPa 48℃浓度 1.5wt％，直径 0.004inch平均粒径 70nm

何春燕 - 纳米复合氧化铝 - 氧化锆催化剂何春燕 - 纳米复合氧化铝 - 氧化锆催化剂

图 4 SAS 法制备的 Al2O3-ZrO2 的 场发射透射电镜图片

压力 20MPa ，温度48℃ ，浓度 2wt% ，颗粒形状为球形，平均粒径约 80nm 。

纳米晶铈锆氧化物固溶体纳米晶铈锆氧化物固溶体研究者 研究对象 OSC 比表面积

（ m2/g ） 粒径

（ nm ）还原峰温度

（℃）

张金彦 纳米晶铈锆复合氧

化物

55μmol/g 10 70

680 左右

刘霖

纳米晶铈锆氧化物

固溶体

506μmol/g

35 30~50 600 左右

孙焕花 铜铈锆氧化物纳米

颗粒

636.9μmol/g 20 左右 30~50 120~240

黄盼铈锆铝复合氧化物

122mmol-O2/molCeO2 20 左右 50 左右 125

二氧化碳流量 45g/min 、溶液流量 1mL/min 、操作温度 45℃ 、操作压力15MPa 、溶液浓度 0.5wt% 。 41.77%稳定性和抗烧结

性能有很大提高

汽车尾气净化催化剂

中空

50 nm50 nm

(a)

10 nm10 nm

(b)

图 5 MnOx-CeO2 样品透射电镜图

姜冬宇 - 锰铈复合氧化物姜冬宇 - 锰铈复合氧化物

样品

 

比表面积

（ m2/g ）

孔体积

（ cm3/g ）

平均孔径

（ nm ）

晶格参数

(Å)

晶粒大小

(nm)

中空 22.24 0.0553 12.15 5.321 4.51

实心 14.33 0.0327 24.15 5.309 3.46

表 1 中空和实心 MnOx-CeO2 纳米球的性质

与实心相比储氧能力相当，但储氧速率较高

MnOx-CeO2 中空纳米球催化剂 OSC 为 394μmolO2/g（纯氧化铈为 153.93 ）；SCR 反应的 NO 转化率在200℃ 可达到 82.7% ， N2

的选择性为 100% 。

颗粒桥连、团聚较严重，比表面不高

况丽 - 锰铈复合氧化物（表面活性剂）况丽 - 锰铈复合氧化物（表面活性剂）

MnOx-CeO2-P123 透射电镜图

球形颗粒，颗粒间桥连、溶合的现象明显降低，分散性较好

MnOx-CeO2-PVP 透射电镜图

分散效果更为明显

锰铈复合氧化物锰铈复合氧化物

研究者 研究对象 比 表 面 积（ m2/g ）

孔 体 积(cm3/g)

平 均 孔 径（ nm ）

NO 转换率（ % ）

姜冬宇 MnOx-CeO2 20.12 0.0847 9.32 82.7

况丽 MnOx-CeO2-PVP

79.35 0.1148 6.48 93.3

MnOx-CeO2-P123

63.55 0.0913 7.49 ---

性能较好的新型低温选择性催化还原催化剂

107.57

二氧化锰的合成【 1 】二氧化锰的合成【 1 】

[1] Liu X D, Chen C Z, Zhao Y Y, et al.A Review on the Synthesis of Manganese Oxide Nanomaterials and Their Applications on Lithium-Ion Batteries[J].JOURNAL OF NANOMATERIALS,2013(736375).

模板法合成纳米材料【 2 】模板法合成纳米材料【 2 】

[2] Liu Y D, Goebl J, Yin Y D.Templated synthesis of nanostructured materials[J].CHEMICAL SOCIETY REVIEWS,2013,42(7):2610-2653.

多通道喷嘴 [3]多通道喷嘴 [3]

[3] Jennifer J, Michel P. Particle design using supercritical fluids Literature and patent survey[J]. Journal of Supercritical Fluids 2001,20 :179 – 219

进一步查阅文献，考证能否制备掺杂第三组分的锰铈复合氧化物（铜、铝等），以进一步提高锰铈复合氧化物的低温选择性催化还原性能。

1

对 SAS 进行改进，例如使用多通道喷嘴制备形貌可控的纳米粒子或者具有多层结构的纳米复合氧化物

2

改进工艺条件或者选用更好的表面活性剂制备锰铈复合氧化物，以进一步提高低温 SCR 反应 NO 的转化率。

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我的课题思路我的课题思路

近期工作计划近期工作计划

• 继续学习仪器，达到熟练操作的程度

• 多看英文文献

1 、超临界流体抗溶剂法2 、铈基催化剂3 、形貌控制

请各位老师批评指正，提出建议