Pd基无涂层整体式催化剂上甲苯催化燃烧净化研究

采用化学镀法在堇青石蜂窝陶瓷基体上制备了Pd基无涂层整体式催化剂Pd/cord,并对其在甲苯催化燃烧净化反应中的催化性能进行了研究.结果表明,Pd/cord催化剂在钯负载量较低(如为0.24％)时,即可使甲苯从201℃起燃后,突跃到226℃完全转化,表现出良好的甲苯催化燃烧净化性能.该类催化剂在空速6000h-1 ～4...     

Y2O3涂层负载Pd整体式催化剂的制备和催化性能

以Y(NO3)3为前驱体制备了Y2O3涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体.扫描电子显微镜、X射线能谱和超声波振荡等表征结果表明,Y2O3涂层不但具有良好的抗振荡性和粘结强度,而且具有很强的吸附催化剂活性组分(H2PdCl4)的能力,适合制备负载型Pd催化剂.以甲苯和乙酸乙酯完全燃烧为模型反应考察了催化剂的活性,发现以Y2O3涂层堇青石蜂窝陶瓷为载体的整体式Pd/Y2O3催化剂具有良好的催化活性和热稳定性,甲苯和乙酸乙酯催化燃烧的T99分别为210和300℃;催化剂经900℃焙烧4 h后,T99仅提高20℃,表明催化剂具有很高的热稳定性.催化剂的X射线衍射、拉曼光谱和程序升温还原结果表明,Pd/Y2O3催化剂经低温焙烧时,Y2O3和PdO均高度分散在堇青石蜂窝陶瓷的表面,而高温焙烧使催化剂活性组分PdO晶粒增大,从而导致催化剂活性下降.     

草簇状石墨烯片限域Pd纳米粒子及其催化应用(英文)

通过氨基离子液体改性石墨烯,并将其固载于堇青石表面,作为负载型Pd催化剂的载体.所制备的Pd催化剂经加氢老化后,表面石墨烯呈草簇状结构,将Pd纳米粒子限域于片层内,有效防止了Pd的流失和团聚.在重要的工业反应对羧基苯甲醛(4-CBA)加氢中,此结构催化剂与传统的钯碳催化剂相比,表现出很好的稳定性     

CeO2-Y2O3涂层和负载型Pd催化剂催化燃烧VOCs

制备了一种粘附在堇青石蜂窝陶瓷载体上的CeO2-Y2O3(CeY)复合氧化物新涂层. 以二氧化铈和柠檬酸钇为前驱体, 制备过程中无有害物质产生, 对环境友好. CeY涂层和Pd/CeY催化剂通过SEM、EDX、XRF和Raman光谱等表征. 结果表明, 此涂层的粘结强度高, 对活性组分的吸附性能好, 适合用来负载钯催化剂. Y2O3大部分进入了峰窝陶瓷的孔道内, CeO2和Pd物种则富集在载体的表面. 以CO、甲苯和乙酸乙酯的催化燃烧来评价Pd/CeY催化剂的性能, 此催化剂具有较好的催化活性和热稳定性. 500 ℃焙烧的催化剂, CO、甲苯和乙酸乙酯的T99(转化率99%以上所需的最低反应温度) 分别为150、220和310 ℃; 1050 ℃焙烧的催化剂, 它们的T99分别为180、250 和330 ℃. 高温焙烧的催化剂, 活性物种PdO的晶粒增大, 这可能导致催化剂的活性下降.     

利用石墨烯-炭黑组成的二元碳载体增强甲酸在钯催化剂上电化学氧化的活性

本文采用"一锅法"将氧化石墨烯(GO)、炭黑(C)和钯离子用NaBH4共还原,制备了石墨烯-炭黑二元载体(Gr-C)负载的钯催化剂(20%Pd/Gr-C),用于催化甲酸的电氧化反应.电化学测试结果表明,前驱体GO和C的质量比为3:7的Pd/Gr0.3C0.7催化剂催化活性最好,它的峰电流密度(102.14 mA mgPd-1)约为Pd/C催化剂(34.40 mA mgPd-1)的3倍,为钯/石墨烯催化剂(Pd/Gr,38.50 mA mgPd-1)的2.6倍.甲酸在Pd/Gr0.3C0.7催化剂电极直接氧化时的峰电位比Pd/C催化剂的峰电位负移约120 mV,比Pd/Gr催化剂的峰电位负移约70 mV.采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱、电感耦合等离子发射光谱(ICP-AES)等手段对催化剂进行了表征.从SEM图像可以观察到,球形的炭黑团簇聚集在具有褶皱的石墨烯面上,形成了炭黑团簇/石墨烯三维立体结构,有效地抑制了相邻石墨烯层在范德华力作用下的吸引聚集和堆叠造成的石墨烯表面积减小,减小了单层石墨烯叠合成为多层石墨所造成的导电性损失,避免了相邻石墨烯片叠合形成封闭空间,有助于反应物和产物分子的运动.载体的三维结构使反应物分子更容易到达钯纳米粒子,有利于催化性能的提高.XPS结果也证实了二元Gr-C载体对Pd催化的促进作用.Pd/Gr0.3C0.7催化剂的Pd 3d5/2峰发生了右移,表明Pd 3d电子结合能正移,Pd 3d电子云密度降低.具有较低的3d电子云密度的Pd不易与甲酸氧化过程中吸附的中间体(COOH)ads结合,钯催化剂上(COOH)ads表面覆盖率降低,从而使甲酸更容易直接脱氢氧化生成CO2,有利于甲酸通过直接途径进行电化学氧化.与Pd/C,Pd/Gr相比,Pd/Gr0.3C0.7催化剂对甲酸电氧化有最好的催化活性.Pd/Gr0.3C0.7催化剂优异的催化活性可归因于其内在的三维纳米结构:炭黑团簇有效地抑制了石墨烯纳米片的聚集,保持了其大的比表面积和高导电性,促进了反应物和产物分子的运动.此外,Pd纳米粒子与二元载体之间的强相互作用降低了Pd的3d电子云密度,使甲酸氧化主要经直接途径进行.本文证实了钯金属和石墨烯-炭黑二元载体之间的强相互作用,提供了简单和高性价比的方法以提高钯基催化剂的活性,有利于工业化的应用.     

CeO2-Y2O3涂层和负载型Pd催化剂催化燃烧VOCs

制备了一种粘附在堇青石蜂窝陶瓷载体上的CeO_2-Y_2O_3(CeY)复合氧化物新涂层.以二氧化铈和柠檬酸钇为前驱体,制备过程中无有害物质产生,对环境友好.CeY涂层和Pd/CeY催化剂通过SEM、EDX、XRF和Raman光谱等表征.结果表明,此涂层的粘结强度高,对活性组分的吸附性能好,适合用来负载钯催化剂.Y_2O_3大部分进入了峰窝陶瓷的孔道内,CeO_2和Pd物种则富集在载体的表面.以CO、甲苯和乙酸乙酯的催化燃烧来评价Pd/CeY催化剂的性能,此催化剂具有较好的催化活性和热稳定性.500℃焙烧的催化剂,CO、甲苯和乙酸乙酯的T_(99)(转化率99%以上所需的最低反应温度)分别为150、220和310℃;1050℃焙烧的催化剂,它们的T_(99)分别为180、250和330℃.高温焙烧的催化剂,活性物种PdO的晶粒增大,这可能导致催化剂的活性下降.     

金属-ZSM-5/堇青石整体式催化剂上稀燃汽车尾气的净化

 在原位合成的ZSM-5/堇青石整体式样品基础上制备了几种金属(Cu, In或Ag)改性的ZSM-5/堇青石催化剂,并将其应用于稀燃发动机尾气的净化. 结果表明, Cu-ZSM-5/堇青石催化性能最好,尾气中的三种主要污染物NOx, CO和HC可以同时得到净化. 用微量(0.02%)贵金属(Pd, Rh或Ir)对Cu-ZSM-5/堇青石进一步改性,所得催化剂对CO的净化能力大大增强,保持高NOx转化率的温度窗口也大大加宽,因而该催化剂在稀燃汽车尾气净化方面具有潜在的应用前景. 微量贵金属对Cu-ZSM-5/堇青石催化剂的改性作用也在文中进行了讨论.     

利用石墨烯-炭黑组成的二元碳载体增强甲酸在钯催化剂上电化学氧化的活性（英文）

本文采用"一锅法"将氧化石墨烯(GO)、炭黑(C)和钯离子用NaBH4共还原,制备了石墨烯-炭黑二元载体(Gr-C)负载的钯催化剂(20%Pd/Gr-C),用于催化甲酸的电氧化反应.电化学测试结果表明,前驱体GO和C的质量比为3:7的Pd/Gr_(0.3)C_(0.7)催化剂催化活性最好,它的峰电流密度(102.14 mA mgPd~(-1))约为Pd/C催化剂(34.40 mA mgPd~(-1))的3倍,为钯/石墨烯催化剂(Pd/Gr,38.50 mA mgPd~(-1))的2.6倍.甲酸在Pd/Gr_(0.3)C_(0.7)催化剂电极直接氧化时的峰电位比Pd/C催化剂的峰电位负移约120mV,比Pd/Gr催化剂的峰电位负移约70 mV.采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱、电感耦合等离子发射光谱(ICP-AES)等手段对催化剂进行了表征.从SEM图像可以观察到,球形的炭黑团簇聚集在具有褶皱的石墨烯面上,形成了炭黑团簇/石墨烯三维立体结构,有效地抑制了相邻石墨烯层在范德华力作用下的吸引聚集和堆叠造成的石墨烯表面积减小,减小了单层石墨烯叠合成为多层石墨所造成的导电性损失,避免了相邻石墨烯片叠合形成封闭空间,有助于反应物和产物分子的运动.载体的三维结构使反应物分子更容易到达钯纳米粒子,有利于催化性能的提高.XPS结果也证实了二元Gr-C载体对Pd催化的促进作用.Pd/Gr_(0.3)C_(0.7)催化剂的Pd 3d5/2峰发生了右移,表明Pd 3d电子结合能正移,Pd 3d电子云密度降低.具有较低的3d电子云密度的Pd不易与甲酸氧化过程中吸附的中间体(COOH)ads结合,钯催化剂上(COOH)ads表面覆盖率降低,从而使甲酸更容易直接脱氢氧化生成CO_2,有利于甲酸通过直接途径进行电化学氧化.与Pd/C,Pd/Gr相比,Pd/Gr_(0.3)C_(0.7)催化剂对甲酸电氧化有最好的催化活性.Pd/Gr_(0.3)C_(0.7)催化剂优异的催化活性可归因于其内在的三维纳米结构:炭黑团簇有效地抑制了石墨烯纳米片的聚集,保持了其大的比表面积和高导电性,促进了反应物和产物分子的运动.此外,Pd纳米粒子与二元载体之间的强相互作用降低了Pd的3d电子云密度,使甲酸氧化主要经直接途径进行.本文证实了钯金属和石墨烯-炭黑二元载体之间的强相互作用,提供了简单和高性价比的方法以提高钯基催化剂的活性,有利于工业化的应用     

堇青石负载La-Mn-O复合氧化物催化剂的甲苯催化燃烧性能

以堇青石蜂窝陶瓷为载体,以La2O3,Mn(NO3)2为基本原料,掺杂一些稀土等非贵重金属元素,采用浸渍法制备了系列负载La-Mn-O复合氧化物催化剂.考察了焙烧温度等对甲苯催化燃烧性能的影响,并对催化剂进行了XRD,TPR表征.结果表明,800 ℃焙烧的LaMn/Cord催化剂具有较高的甲苯催化燃烧性能;Ce取代催化剂中部分La后能改善催化剂的氧化活性,当Ce∶La=1∶1(摩尔比)时催化性能最佳,在260 ℃的反应温度下甲苯转化率达到90%以上.     

用于甲苯催化燃烧的Pd/Ce0.8Zr0.2O2/基底整体催化剂

采用浸渍法制备了Pd/Ce0.8Zr0.2O2/基底整体催化剂,应用热重-差示扫描量热、扫描电镜、X射线衍射、氮吸附、拉曼光谱和程序升温还原等技术手段对催化剂进行了表征,考察了不同温度焙烧的整体催化剂的甲苯催化燃烧性能.结果表明,一层均匀紧密的Ce0.8Zr0.2O2涂层很好地分散在基底表面上,该涂层具有良好的抗振荡性和较高的粘结强度.400℃焙烧的Pd/Ce0.8Zr0.2O2/基底整体催化剂的催化活性最高,甲苯转化率达97%以上的最低反应温度为210℃.此外,Pd/Ce0.8Zr0.2O2/基底整体催化剂具有良好的热稳定性,这可能是因为CeO2-ZrO2固溶体的形成和高温下PdO的稳定存在.     

Pd/La_(0.8)Ce_(0.2)MnO_3/ZSM-5的制备及其甲苯催化燃烧活性

以贵金属改性的钙钛矿为活性组分,通过等体积浸渍法制备了Pd/La0.8Ce0.2MnO3/ZSM-5催化剂,并采用XRD、BET、SEM和H2-TPR等技术对催化剂进行了表征。在固定床反应器上,对Pd/La0.8Ce0.2MnO3/ZSM-5催化剂上的甲苯为目标污染物的催化燃烧进行了研究,考察了焙烧温度、负载量及ZSM-5的性质对其催化活性的影响。结果表明,所得到Pd/La0.8Ce0.2MnO3催化剂仍保持钙钛矿型结构,Pd均匀的分布在催化剂表面,有利于催化剂活性的提高。当ZSM-5硅铝原子比为25、La0.8Ce0.2MnO3负载量为20%、焙烧温度为750℃时,La0.8Ce0.2MnO3/ZSM-5上甲苯的起燃温度和完全转化温度分别为200和279℃;加入0.3%的Pd后,Pd/La0.8Ce0.2MnO3/ZSM-5的催化活性明显提高,甲苯起燃温度下降了90℃,完全转化温度可低至230℃。     

Pd/Hβ-zeolite catalysts for catalytic combustion of toluene: Effect of SiO2/Al2O3 ratio

The effect of pure and high silica Hβ zeolites on the catalytic performance of toluene combustion over Pd/H/3 catalyst was evaluated.Pure and high silica β zeolites were prepared by direct synthesis procedures,then 0.1 wt% of palladium was impregnated on different Hβ zeolites via incipient wetness technique using palladium nitrate as the Pd source.The Pd/Hβ catalysts were characterized by XRD,N2 adsorption/desorption,H2O adsorption,NH3-TPD,H2-TPR and XPS techniques.With increasing the SIO2/Al2O3 ratio of β zeolite,the activity of the Pd/Hβ catalysts for toluene combustion increased clearly and the pure silica β zeolite supported Pd catalyst showed the best catalytic activity.The superior catalytic performance of Pd/β catalyst prepared from pure silica β zeolite was attributed to its high hydrophobicity and the preserving ability for PdO active species.     

不同表面修饰石墨烯载Pd催化剂对甲酸氧化的电催化性能

采用对氨基苯磺酸对氧化石墨烯（GO）进行表面功能化,进而负载贵金属Pd,解决了Pd团聚和不易在载体表面负载的问题,从而提高了Pd基催化剂对于甲酸的催化能力。 实验研究了相同实验条件下,Pd在氧化石墨烯、还原石墨烯（RGO）和磺化处理的石墨烯（SGO）表面的分散和负载量以及得到的复合催化剂的催化性能。 实验结果表明,SGO更容易负载贵金属,得到的催化剂对O2气的电催化还原能力优于Pd/GO和Pd/RGO,此外Pd/SGO催化剂对CO的耐受力也明显提升,这可能是苯环上的π-π键和-SO3H的范德华力协同作用更有利于Pd的固定与分散。 对Pd/SGO催化氧还原的机理也进行了分析,该氧还原为2电子反应过程。     

Preparation and characterization of a novel washcoat material and supported Pd catalysts

A nanosized Ce_0.5Mn_0.5O_1.5 powder was successfully synthesized by macromolecule surfactant modified method and then it was used as the cordierite honeycomb washcoat of VOCs combustion catalysts. The effect of Ce-Mn-O powder with different Ce/Mn molar ratio on the catalytic activity and the cohesive ability of washcoat on the cordierite honeycomb substrate was also investigated. The structure and catalytic properties of Ce_0.5Mn_0.5O_1.5 washcoat were characterized by X-ray powder diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), atomic force microscopy (AFM), differential thermal analysis and thermo-gravimetric analysis (TG/DTA), and N₂ adsorption and desorption techniques. The results indicated that the Ce_0.5Mn_0.5O_1.5 powder belongs to a novel washcoat with the advantages of strong cohesiveness, high surface area and without agglomeration even after 1000°C calcination. The total oxidation temperature for toluene, acetone and ethyl acetate over the 0.1 wt % Pd/Ce_0.5Mn_0.5O_1.5/cordierite honeycomb catalysts was at 200, 220 and 220°C, respectively. Compaired with the catalysts without Ce_0.5Mn_0.5O_1.5 washcoat, the catalyst with Ce_0.5Mn_0.5O_1.5 as washcoat on the cordierite honeycomb could improve the dispersion of PdO and shows a good catalytic activity for toluene, acetone and ethyl acetate.     

OMS-2/堇青石整体式催化剂的制备及其对二甲醚燃烧的催化性能

 以有机物为粘合剂, 采用涂覆法制备了氧化锰八面体分子筛 (OMS-2)/堇青石整体式催化剂, 采用热重-差热分析、扫描电镜、X 射线衍射、H2 程序升温还原和 O2 程序升温脱附等技术对催化剂进行了表征, 考察了有机粘合剂种类及其用量对二甲醚 (DME) 催化燃烧性能的影响. 结果表明, 在有机粘合剂聚乙烯醇 1799 (其质量含量为 3%) 的作用下, OMS-2 以相互交织的簇体均匀分布于堇青石表面, 且粘附力较强, 制备的整体式催化剂在 DME 催化燃烧中表现出最优的催化性能, 起燃温度 T10 = 169 oC, 完全转化温度 T90 = 243 oC; 催化剂使用后再经高温焙烧其活性仍能保持稳定, 表现出较高的重复使用性.     

Platinum nanoparticles coated by graphene layers: A low-metal loading catalyst for methanol oxidation in alkaline media

Platinum catalysts play a major role in the large scale commercialization of direct methanol fuel cells(DMFC). Here, we present a procedure to create a nanostructural graphene-platinum(Gr Pt) composite containing a small amount(5.3 wt%) of platinum nanoparticles coated with at least four layers of graphene. The composite, as Gr Pt ink, was deposited on a glassy carbon electrode and its electrocatalytic activity in a methanol oxidation reaction(MOR) was evaluated in a 1 M CH_3 OH/1 M Na OH solution. The results indicated an enhanced catalytic performance of Gr Pt towards MOR in alkaline media compared with the Pt/C material. Electron energy-loss spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy(recorded before and after the electrochemical assays) were employed to analyze the changes in the chemical composition of the nanomaterial and to explain the transformations that took place at the electrode surface.Our findings suggest that growing of graphene on platinum nanoparticles improve the catalytic performance of platinum-graphene composites towards MOR in alkaline media.