CeO2-MnOx催化剂形貌对低浓度甲烷催化燃烧反应性能的影响

采用水热合成法制备了船形、扁球形及纳米片CeO₂-MnO_x复合氧化物。并运用低温N₂吸脱附、XRD、SEM、TEM、H₂-TPR、拉曼光谱、XPS等表征技术对不同形貌CeO₂-MnO_x复合氧化物的结构与其低浓度CH₄催化燃烧反应性能之间的关系进行了关联。结果表明,CeO₂-MnO_x复合氧化物的形貌与其催化性能密切相关。其中,扁球形CeO₂-MnO_x复合氧化物的氧空位、Ce³⁺含量及表面吸附活性氧物种最多,其CH₄催化燃烧反应活性最高,540℃时,可将CH₄完全转化;其次是船形CeO₂-MnO_x复合氧化物催化剂,540℃时其CH₄转化率为94.05%;与前两者相比,纳米片CeO₂-MnO_x复合氧化物催化剂的氧空位及表面吸附活性氧物种较少,活性较差,相同反应温度下,其CH₄转化率仅为89.68%。     

CeO2的形貌构筑及其对1,2-二氯乙烷氧化过程的影响研究

采用一步水热法制备了不同形貌的CeO₂,通过控制CeO₂的表观形貌实现其表面特定晶面((200)或(110))的暴露,从而有效调控材料表面Ce³⁺, Ce⁴⁺和活性氧的浓度,提升材料中氧空位的浓度,增强CeO₂的低温可还原性能和表面晶格氧的移动能力。其中,暴露(111)晶面的球状CeO₂具有最快的低温反应速率和最佳的低温催化活性(T₉₀=368℃),加速1,2-二氯乙烷分子中C-Cl的活化转化,使1,2-二氯乙烷快速转化为碳酸盐和羧酸盐类物质,进而进一步深度氧化并完全转化为CO₂和H₂O等无害物质。     

载体焙烧气氛对甲醇水蒸气重整制氢CuO/CeO2催化剂的影响

采用沉淀法和浸渍法制备了具有氧空位的CeO₂纳米材料和甲醇水蒸气重整制氢CuO/CeO₂催化剂,探索不同焙烧气氛对CeO₂纳米材料结构、性质和甲醇水蒸气重整制氢性能的影响。采用SEM、XRD、BET、H₂-TPR、N₂O滴定和XPS等手段对催化剂进行了表征。结果表明,CuO/CeO₂催化剂的催化活性与催化剂的Cu比表面积大小、Cu-Ce的相互作用强弱、表面缺陷和表面氧空位的多少有关。其中,在氢气气氛下焙烧所得的CeO₂负载CuO后的CuO/CeO₂-H催化剂催化活性最佳。在反应温度为250℃,水醇物质的量比为1.2时,甲醇气体空速为800 h^-1,甲醇转化率达到了100%,重整尾气中CO含量为0.87%。     

Ce-Zr-O2上CuO分散性对CO氧化活性的影响

采用柠檬酸法制备了Ce-Zr-O₂固溶体, 并负载了过渡金属和贵金属Pt, 其中, 以Cu作为活性组分, 在CO氧化反应中表现出最高的活性, CO完全转化的温度约为120 ℃, 明显高于负载1%Pt(质量分数)催化剂的活性. 掺杂少量Zr到CeO₂(Ce_0.8Zr_0.2O₂)中对Cu基催化剂有非常好的促进作用. 分别采用等体积浸渍法(IW)、 沉淀沉积法(DP)、 水热法(HT)以及柠檬酸法(CA)制备了Cu负载质量分数为20%的Cu/Ce_0.8Zr_0.2O₂催化剂. 结果表明, 由沉淀沉积法制备的Cu/Ce_0.8Zr_0.2O₂催化剂的活性最高, 在100 ℃时, CO可完全转化. TEM结果表明, CuO物种很好地分散在Ce_0.8Zr_0.2O₂上. 吸附实验数据表明, Cu基催化剂上CO与O₂之间较弱的竞争吸附是其活性高于Pt催化剂的主要原因. Cu基催化剂上的氧空位对促进O₂的吸附具有重要作用, 也是影响CO低温氧化的重要因素之一.     

Co3O4/CeO2 CO氧化的原位红外光谱研究

采用沉淀氧化法制备了Co₃O₄/CeO₂催化剂。分别在干、湿条件下进行了一氧化碳氧化反应研究。运用FT-IR表征手段,在钴铈复合氧化物上进行了CO吸附及CO/O₂共吸附研究。结果表明,与纯的Co₃O₄样品相比,Co₃O₄/CeO₂具有明显的抗湿气能力。Co₃O₄/CeO₂催化剂在进行CO氧化时,表面形成了类碳酸盐物种。当环境温度低于453 K时,催化剂上类碳酸盐的生成与形成类碳酸盐物种后受热分解存在着动态平衡。当环境温度高于493 K,催化剂上生成的类碳酸盐物全部受热分解。氧化铈的加入提高了催化剂的抗湿气性能。较小粒径的Co₃O₄与CeO₂产生的强相互作用可使CeO₂向Co₃O₄提供氧,因而间接提供了CO氧化需要的氧。     

Fe改性Mn/CeO2催化剂低温下同时脱硝与脱甲苯实验研究

本研究采用浸渍法制备了Fe改性的Mn/CeO₂催化剂,并测试了催化剂在低温条件下同时脱硝与脱甲苯的性能。结果表明,Fe₅Mn/CeO₂催化剂表现出最佳的催化性能,甲苯的转化效率在175℃达到90%,NO转化率在95-300℃达到90%。通过BET、SEM、XRD、XPS、H₂-TPR、NH₃-TPD和O₂-TPD等表征手段对催化剂的理化性质进行分析。XPS结果表明,Fe₅Mn/CeO₂催化剂中Ce³⁺和Mn⁴⁺的含量增加,促进氧空位和不饱和化学键的形成,提供了更多的活性位点,从而有利于在低温下高效脱除NO和甲苯。H₂-TPR、NH₃-TPD和O₂-TPD表征表明,与其他催化剂相比,Fe₅Mn/CeO₂催化剂具有优异的氧化还原能力、更强的酸性和更好的氧迁移能力。此...     

CeO2-Al2O3负载金催化剂用于水煤气变换反应的催化活性

采用浸渍法和沉积 沉淀法制备了CeO₂-Al₂O₃复合氧化物,比较了复合氧化物负载纳米金催化剂对水煤气变换反应的催化活性。通过N2物理吸附、XRD、TEM、H₂-TPR等表征手段对复合氧化物及其负载金催化剂的物相和结构进行分析,发现复合氧化物的制备方法及其焙烧温度对其比表面积、孔结构及水煤气变换反应活性有明显的影响。与沉积 沉淀法相比,浸渍法制备的CeO₂-Al₂O₃复合氧化物具有较大的CeO₂晶粒尺寸,经500℃焙烧后再负载金,所得催化剂具有更高的活性,250℃时CO转化率可达78.1%。     

铈铁锆三元复合氧化物上碳烟的催化燃烧

采用水热法制备了纯CeO₂、Fe₂O₃和系列Ce₀.5Fe₀.5-xZr_{xO2复合氧化物催化剂,采用XRD、Raman、H2-TPR和BET等方法对其进行了表征,并利用程序升温氧化反应(TPO)技术研究了其碳烟燃烧催化性能。结果表明,Zr⁴+完全进入CeO2晶格中形成了固溶体,而Fe³+较难进入CeO2晶格中,部分Fe2O3分散在固溶体表面。固溶体形成产生的氧空位和表面高度分散的氧化铁协同作用是铈铁锆三元复合氧化物具有较高碳烟燃烧催化性能的关键。同时,与单纯的铈铁二元复合氧化物相比,Zr⁴+的掺杂明显提高了催化剂的抗老化能力,使Ce0.5Fe0.5-xZrxO2复合氧化物显示出更好的应用前景。在系列样品中,Ce0.5Fe0.30Zr0.20O2样品由于形成了最多的固溶体并具有良好分散性的表面Fe2O3,显示出最好的催化活性和稳定性。其催化碳烟的起燃温度(ti)和峰顶温度(tp)分别为251℃和310℃,长时间高温老化后其ti和tp仍较低,分别为273℃和361℃。}     

硬模板法制备铈基复合氧化物及其对甲苯燃烧的催化性能

采用硬模板法制得CeM-HT(M=Cu、Mn、Fe和Co)复合氧化物催化剂,借助XRD、BET、O₂-TPD和H₂-TPR研究了催化剂的物理化学性质,通过甲苯催化燃烧探针反应评价了催化剂的催化性能。结果表明,CuO、MnO_x、FeO_x和Co₃O₄能溶入CeO₂晶格形成Ce-O-Cu、Ce-O-Mn、Ce-O-Fe和Ce-O-Co固溶体,Cu和Mn离子的溶入导致CeO₂晶格发生了较大程度的晶格畸变,Fe和Co离子对CeO₂晶格的影响较小,且在CeCo-HT氧化物催化剂中还存在微量晶相Co₃O₄。所制得的CeM-HT氧化物催化剂表现出了优越的甲苯催化燃烧性能,在反应温度为300、270、260和230 ℃时,CeFe-HT、CeCo-HT、CeMn-HT和CeCu-HT氧化物催化剂上甲苯的催化燃烧转化率分别达93.7%、95.0%、96.5%和95.0%以上。Ce基复合氧化物催化剂的甲苯催化燃烧活性顺序与其氧脱附性能、储氧性能和可还原性能具有正相关性,遵从顺序为CeCu-HT > CeMn-HT > CeCo-HT > CeFe-HT。     

MOFs碳化制备的CeZrOx复合氧化物上Pd组分的催化性能研究

本文以CO氧化为探针反应探讨了CeZr-MOFs材料碳化制备CeO₂-ZrO₂复合氧化物(ZCM)对Pd组分的分散性及催化性能影响,通过对比球状CeO₂-ZrO₂复合氧化物(ZCS)载体,获得了MOF碳化制备复合氧化物载体的优势及对金属Pd组分催化作用的改善机制。结果表明,负载型Pd/ZCM催化剂的活化能为116.4 kJ·mol^-1,相比Pd/ZCS催化剂的活化能126.8 kJ·mol^-1更低;Pd/ZCM催化剂的起燃温度T₅₀和T₉₀分别低至52℃和56℃,均比Pd/ZCS催化剂的T₅₀(78℃)和T₉₀(93℃)低,显示了更优的低温CO催化氧化性能。相对于球形ZCS载体,ZCM载体上Pd组分的分散稳定性更好,Pd分散度和单位Pd的表面吸附氧量分别约为Pd/ZCS催化剂上的1.4和1.2倍左右,更有利于CO低温氧化性能提升。以CeZr-MOF材料碳化制备CeO     

富氢气氛下CeO_2-NiO纳米棒催化剂的CO选择性氧化性能研究

采用水热法制备了一系列不同Ce/Ni物质的量比的纳米棒CeO_2(x)-NiO催化剂。运用低温N_2吸附-脱附、XRD、TEM、拉曼光谱、H_2-TPR及XPS等技术对催化剂的形貌、结构进行了表征。考察了Ce/Ni物质的量比对CeO_2(x)-NiO催化剂形貌及富氢气氛下CO选择性氧化(CO PROX)反应性能的影响。TEM测试结果表明,调变Ce/Ni物质的量比可制得不同粒径的CeO_2(x)-NiO纳米棒催化剂。H_2-TPR测试结果表明,将NiO掺入CeO_2可提升Ce O_2(x)-NiO催化剂的氧化还原能力。拉曼光谱及XPS测试结果表明,镍含量较低时,CeO_2(x)-NiO催化剂表面活性氧物种及氧空位含量均较多,利于提升其催化性能。CO PROX催化性能测试结果显示,镍含量较低的CeO_2(0.89)-NiO纳米棒催化剂的活性和选择性最好,在170-220℃的反应条件下,CO转化率为100%,CO_2选择性为52%。     

CeO2的形貌特征对Ni/CeO2催化剂CO甲烷化性能的影响

通过改变制备方法合成了不同形貌的CeO_2载体(包括球状CeO_2-S、花苞状CeO_2-F和多面体状CeO_2-P),并用氨水配位浸渍法制备了Ni/CeO_2催化剂。研究了CeO_2载体结构与Ni/CeO_2催化剂上CO甲烷化反应性能的关系。结果表明,CeO_2-S、CeO_2-F和CeO_2-P载体暴露的晶面和氧空位不同,对Ni/CeO_2催化剂催化活性影响也不相同。CeO_2-S氧空位最多,Ni/CeO_2-S在350℃下CO转化率和CH4选择性分别达到99.19%和88.88%。10 h热稳定性测试结果表明,Ni/CeO_2-S催化剂上的积炭量最少(2.5%),CH4选择性一直保持在80%左右,分别是Ni/CeO_2-F的1.3倍和Ni/CeO_2-P的17.6倍。这主要归因于CeO_2-S载体比表面积较大,主要暴露[111]晶面,且表面氧空位含量较多,使Ni/CeO_2-S催化剂的载体与活性中心的相互作用增强,从而呈现出优异的抗积炭性能。     

LaSrCo0.9B’0.1O4复合氧化物制备、氧化性能及表征

采用聚丙烯酰胺法制备了类钙钛矿LaSrCo_0.9B’_0.1O₄系列复合氧化物(B’= Mn、Fe、Ni、Cu)和LaSrCoO₄,并考察了对CO和C₃H₈催化氧化反应的活性,运用XRD、BET、TEM、TPD等方法对LaSrCo_0.9Ni_0.1O₄、LaSrCoO₄进行了表征.结果表明, LaSrCo_0.9Ni_0.1O₄和LaSrCoO₄都为四方K₂NiF₄型纳米材料. Ni的掺入提高了LaSrCoO₄的催化活性、O₂的吸附量和晶格畸变率,降低了平均晶粒度.     

助剂M(M=Cr、 Zn、Y、La)对甲醇水蒸气重整制氢CuO/CeO_2催化剂的影响

采用顺序浸渍法制备了掺杂助剂M(M=Cr、Zn、Y、La)的CuO/CeO_2催化剂,并利用XRF、XRD、BET、H_2-TPR和XPS等手段对催化剂进行了表征,考察了不同助剂对CuO/CeO_2催化剂结构、性质和性能的影响。结果表明,助剂的掺杂主要影响CuO/CeO_2催化剂的CuO分散、催化剂的还原性质、CuO与CeO_2间的相互作用和催化剂表面氧空穴含量。掺杂助剂Cr和Zn后,提高了CuO在催化剂表面的分散度,使CuO和CeO_2间的相互作用加强,表面氧空穴增加,进而使得催化活性提高。而掺杂助剂Y和La后,降低了CuO在催化剂表面的分散度,使CuO和CeO_2间的相互作用减弱,表面氧空穴减少,进而使得催化活性降低。其中,掺杂Cr助剂的催化剂催化性能较优,当反应条件为260℃,n(CH_3OH)∶n(H_2O)=1∶1.2,甲醇水蒸气气体空速为1760 h~(-1)时,最终转化率可达100%,重整尾气中CO含量为0.15%,与CuO/CeO_2催化剂相比,转化率提高了10%,重整尾气中CO含量降低了0.34%。     

Mn含量对CeO2-ZrO2-MnOx催化剂甲苯氧化净化性能的影响

采用氧化还原沉淀法制备了一系列CeO_2-ZrO_2-MnO_x催化剂(CZM_X,X为Mn在催化剂总金属中的摩尔含量),探讨了Mn含量对CZM_X催化甲苯燃烧性能的影响。结果表明,CZM_(0.6)催化剂具有最好的活性,在230℃下即可实现甲苯的完全转化。XRD表征结果发现,随着锰掺杂量的增加,CZM_X催化剂结晶度先降低后增加。H_2-TPR表征结果表明,随着Mn含量的增加,Ce-Zr-Mn之间的相互作用力先增强后减弱。CZM_(0.6)结晶度最差,金属之间相互作用力最强,表面氧物种更易溢出;同时,Raman和O_2-TPD表征结果也证明CZM_(0.6)催化剂上具有较高的表面氧空位浓度,有利于催化剂表面活性氧物种的迁移,促进了甲苯的氧化。此外,通过in-situ DRIFTS对中间产物进行观测,发现苯甲酸盐是CZM_(0.6)催化剂上甲苯氧化反应的重要中间体;在O_2参与下,苯甲酸盐可迅速转化为CO_2和H_2O。     

Promoting Effects of Iron on CO Oxidation over Au/TiO2 Supported Au Nanoparticles

Fe-doped TiO₂ supported gold nanoparticles as high-performance CO oxidation catalysts were prepared. XRD data revealed that TiO₂ support was in an anatase phase. After calcination at 300℃, the sample showed nanotube structure, and the size of gold nanoparticles was 3.1 nm. When calcined at 500℃, most nanotubes broke, and gold nanoparticles grew up to 5.9 nm. XPS spectrum indicated the presence of Fe in the +3 oxidation state. Au/Fe-TiO₂(Au:1.44%, Fe:1.35%) calcined at 300℃ possessed the best catalytic activity, and it could completely convert CO at 25℃. The temperature of 100% CO conversion(T_100%) of Fe-free catalyst was 40℃. After the catalysts were stored at room temperature for 7 d, T_100% of Au/Fe-TiO₂ increased from 25℃ to 30℃, while T_100% of Fe-free catalyst increased from 40℃ to 80℃. The catalytic activity and storage stability of Au/TiO₂ could be improved by Fe-doping. The increase of specific surface area, generation of oxygen vacancies and new adsorption sites, depression of the growth of gold nanoparticles, and strong metal-support interaction were responsible for the promoting effect of iron on the catalytic performance of Au/TiO₂ for CO oxidation.     

M/(MgO)y(CeO2)1－y(M=Ni、Co、Cu)催化剂的催化甲烷燃烧性能

采用溶胶凝胶法制备了M/(MgO)_y(CeO2)_1－y(M=Ni、Co、Cu)催化剂. 研究了催化剂Ni/(MgO)y(CeO₂)_1－y催化活性与Ce含量的关系, 当y＝0.9时, 催化剂的活性和稳定性最好. 对比研究了(MgO)_0.9(CeO2)_0.1为载体, 负载Ni、Co、Cu活性组分的催化剂催化甲烷燃烧性能. 结果表明, 负载Cu的催化剂活性最好, 但二次评价后催化剂已烧结；负载Ni的催化剂活性与负载Cu的催化剂相差不大, 且稳定性最好, 经1000 ℃焙烧的Ni/(MgO)_0.9(CeO2)_0.1催化剂比表面仍有14.32 m₂•g^－1, 具有较高的催化活性和很好的热稳定性；负载Co的催化剂活性不如前两者, 稳定性居中, 但比表面降低得最少, 抗烧结能力强.     

花状结构Mn/CuO-CeO2的合成及对 CO氧化反应的催化性能

通过构建CeO₂与过渡金属氧化物的复合材料提高了CeO₂的高温热稳定性并改善其催化活性. 利用溶剂热法合成了不同组成的三维花状结构Mn/CuO-CeO₂多元复合纳米材料. XRD分析结果表明, 复合材料是以萤石相CeO₂结构为主体的固溶体; SEM照片显示花状结构微球由无数纳米片组装而成, 而每个纳米片的结构单元为尺寸约10 nm的纳米颗粒. 复合材料中CuO和MnO_x的高分散性使各组分之间产生强的相互作用, 所以催化剂的催化活性按照CeO₂2<xMn/CuO-CeO₂的顺序依次升高. 随着Mn掺杂量的增加, 复合材料的催化活性先升高后降低, 在n_Ce∶n_Cu∶n_Mn=25∶5∶2时催化剂表现出最佳催化性能: 在CO氧化反应中, 173 ℃时即能实现CO的完全转化, 并且具有很好的催化稳定性.