Ce1-xMnxO2表面性质对催化CO2和甲醇直接合成DMC反应活性的影响

通过共沉淀法制备了一系列Mn掺杂量不同的Ce_1-xMn_xO₂催化剂, 并将其用于催化CO₂和甲醇直接合成碳酸二甲酯(DMC). 通过X射线衍射(XRD)、 氮气吸附-脱附、 透射电子显微镜(TEM)、 X射线光电子能谱(XPS)和程序升温脱附(TPD)等手段研究了Ce_1-xMn_xO₂表面性质对催化CO₂和甲醇直接合成DMC反应活性的影响. 结果表明, Mn离子进入CeO₂晶格中形成固溶体, 随着Mn掺杂量增加, 催化剂表面弱酸碱位数量逐渐降低, 中强酸碱和强酸碱位数量增加, 催化剂表面氧空位含量呈先增加后减少的变化趋势, 当Mn掺杂量较少时, 催化剂表面Mn²⁺比例较高, 有利于Ce⁴⁺+Mn²⁺→Ce³⁺+Mn³⁺反应的进行, 促进催化剂表面氧空位生成; 进一步提高Mn掺杂量时, 催化剂表面Mn⁴⁺比例提高, 有利于Ce³⁺+Mn⁴⁺→Ce⁴⁺+Mn³⁺反应的进行, 导致催化剂表面氧空位含量减少. 研究发现Ce_1-xMn_xO₂催化剂活性与表面氧空位含量线性相关.     

Si掺杂TiO2催化剂的结构与可见光催化活性研究

采用溶胶-凝胶法制备出Si⁴⁺离子掺杂的TiO₂可见光催化剂 (TiO₂-xSi),该催化剂的可见光催化活性高于纯TiO₂和N掺杂的TiO₂(TiO₂-N).利用XRD、XPS、FT-IR和UV-Vis DRS等表征技术,研究了TiO₂-xSi催化剂的晶体结构、能带结构和表面性质.研究发现:掺入Si⁴⁺离子在TiO₂粒子表面主要形成Ti-O-Si结构,并在导带下0.2-0.6 eV区域形成表面态能级,该表面态能级的存在是催化剂产生可见光响应、实现可见光催化的根本原因.另外,讨论了Si⁴⁺离子的掺杂对金红石相和晶粒的生长抑制作用,以及催化剂的比表面积和表面羟基物种增加对可见光催化活性的影响.     

Ni/CeO2-Al2O3催化剂上CH4-CO2转化积炭性能的研究

采用脉冲微量反应技术研究了添加n型半导体氧化物CeO₂对Ni基催化剂上CH₄积炭/CO₂消炭性能的影响,用TPR,XPS和氢吸附技术对催化剂进行了表征.结果表明,活性金属原子Ni与半导体氧化物CeO₂之间存在金属-半导体相互作用(MScI),CeO₂的添加提高了活性原子Ni⁰的d电子密度,在一定程度上抑制了CH₄分子中C-Hσ电子向d轨道的迁移,降低了CH₄裂解积炭活性;可加强Ni⁰原子d轨道向CO₂空反键π轨道的电子迁移,促进CO₂分子的活化,提高CO₂的消炭活性,使Ni/CeO₂-Al₂O₃催化剂具有较强的抗积炭性能.     

丙烷脱氢负载型PtSnNa/SUZ-4催化剂中Na+助剂组分的作用

用微型催化反应装置结合X射线衍射(XRD)、H₂化学吸附、NH₃吸附-程序升温脱附(NH₃-TPD)和H₂-程序升温还原等多种物理化学手段研究了丙烷脱氢负载型PtSnNa/SUZ-4催化剂中Na⁺助剂组分的作用。结果表明,Na⁺组分可中和SUZ-4载体表面的强酸中心、提高催化剂的Pt金属分散度、抑制脱氢产物的裂解和积炭的生成,从而提高催化剂的丙烷脱氢选择性和反应稳定性。但是过量Na⁺组分的存在会削弱Sn物种与载体之间的相互作用,使其易被还原,导致催化剂丙烷脱氢活性显著下降。     

具有高离子识别能力的镉离子表面印迹材料的制备及其离子识别机理的研究

采用氨基-过硫酸盐氧化还原引发体系, 先实现了甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)在微米级硅胶微粒表面的引发接枝聚合, 制得高接枝度的接枝微粒PHEMA/SiO₂. 然后使接枝大分子PHEMA的侧羟基与5-氯-8-羟基喹啉(CHQ)发生亲核取代反应, 将8-羟基喹啉(HQ)基团键合在接枝大分子侧链, 使接枝大分子PHEMA实现8-羟基喹啉功能化转变, 制得表面含有高密度HQ基团的功能接枝微粒HQ-PHEMA/SiO₂, 考察研究了功能微粒HQ-PHEMA/SiO₂对Cd²⁺离子的强螯合吸附作用. 在此基础上, 采用本课题组建立的新的分子表面印迹技术, 以Cd²⁺离子为模板离子, 二氯乙醚为交联剂, 对接枝在硅胶表面的功能大分子链HQ-PHEMA进行了离子印迹, 制备了Cd²⁺离子表面印迹材料IIP-HQP/SiO₂, 深入考察研究了其离子识别与结合特性. 实验结果表明, 该离子表面印迹材料对Cd²⁺离子具有特异的识别选择性与优良的结合亲和性, 相对于Cu²⁺和Pb²⁺两种对比离子, 印迹材料IIP-HQP/SiO₂对Cd²⁺离子的识别选择性系数分别高达25.52和22.91, 显示出超高的离子识别能力.     

球形表面富锰MnxCo3−xO4−ƞ尖晶石型催化剂选择性催化还原NOx研究

采用共沉淀法制备了高比表面积的Mn_xCo_3−xO₄球形催化剂,研究了NH₃选择性催化还原NO_x性能。Mn-Co金属氧化物具有尖晶石结构,随着Co含量的增加,晶体结构由四方相转变为立方相。高浓度的表面活性氧物种和变价元素的强有效电子转移(Co³⁺ + Mn³⁺ ↔ Co²⁺ + Mn⁴⁺)有利于提高Mn_xCo_3−xO₄ (x = 1.0、1.5、2.0)尖晶型石催化剂的氧化还原能力,催化剂表面的Mn富集作用形成了氧缺陷结构和丰富的表面活性位点,进一步促进SCR脱硝反应,呈现出优异的催化性能。Co_tet(CoMn)_octO₄晶体结构中,Mn离子(Mn³⁺和Mn⁴⁺,以三价锰为主)和部分Co离子被配置到八面体中心,这些物种作为活性位点存在着较强的电子转移交互作用,该构型对促进低温脱硝活性和保护活性位点耐受SO₂毒害具有重要的意义。Mn-Co尖晶石表面的NH₃-SCR脱硝反应过程主要遵循Eley-Rideal反应机理,即吸附态NH₃与气态NO (或NO₂)的反应路径。随着反应温度的增加,反应生成的NH₄NO₃中间体很可能转化为NH₄NO₂物种,进而分解为N₂,提高了催化剂的氮气选择性。     

反应条件对Ni-CaO-ZrO2催化剂上CH4-CO2重整反应及积炭的影响

用共沉淀法制备了Ni-CaO-ZrO₂催化剂,并将其用于CH₄-CO₂重整反应。考察了反应温度、空速和反应物配比对催化剂性能和积炭的影响。通过热力学计算和实验表征研究发现,反应条件对CH₄-CO₂重整反应结果和积炭有重要的影响。由于高温条件同时有利于CH₄裂解和碳物种的及时消除,升高温度可以提高催化剂的活性和稳定性。增大空速则使CH₄的转化率和消碳反应的速率均降低,导致积炭量增加。同时,反应物配比对催化剂表面的积炭量也有很大影响;稍高的CO₂/CH₄摩尔比有利于抑制CH₄-CO₂重整反应过程中的积炭。     

甲烷无氧脱氢芳构化双促进W/MCM-22基催化剂研究

以MCM-22分子筛为载体,H₂SO₄酸化的(NH₄)₂WO₄为W组分前驱物,以Zn和/或Ca,Co,Mo为促进剂,研制两系列促进型W/MCM-22基催化剂.在常压固定床连续流动反应器-GC测试系统评价其对CH₄无氧脱氢芳构化的催化性能,结果显示,在双促进的W-Co-Mo(或W-Ga-Zn)/MCM-22催化剂上,常压、1073 K、原料气空速GHSV=1500 mL(STP)·h^-1·(g-cat.)^-1的反应条件下,苯选择性最高达到70%～72%,相应甲烷转化率为～15%;反应450 min后,甲烷转化率降低到～5%水平;7.5 h平均积炭选择性～20%.H₂-TPR和NH₃-TPD表征研究显示,在W/MCM-22基质催化剂中适当添加少量Co^3+/2+/Mon⁺或Ga³⁺/Zn²⁺,一方面导致Wⁿ⁺物种还原活化温度下降及可还原W⁶⁺物种数量增加,另一方面消去最强的一些B酸位同时诱生相当数量的中强酸位,这两方面的促进效应都对催化剂活性、选择性提高及结炭减缓作出贡献.     

Li+掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备了Li⁺掺杂纳米TiO₂光催化剂,并用XRD和TEM等技术进行了表征;用pH值漂移法测量了催化剂的零电位pH值(pHpzc).结果表明,500℃煅烧制得的催化剂均为锐钛矿相;Li⁺的掺杂抑制了TiO₂粒子的生长,提高了催化剂的分散性;催化剂的零电位pH值为6.6—8.1,其值取决于Li⁺的浓度和掺杂方式.分别以紫外光和太阳光为光源,孔雀石绿和甲基橙为降解物评价了催化剂的光催化活性;并用气相色谱测试了污染物降解产生的CO₂的含量.结果显示,对孔雀石绿的降解,浸渍法和溶胶-凝胶法掺Li⁺都能有效提高TiO₂的光催化活性,但浸渍法比溶胶-凝胶法效果更好,催化活性最高的为浸渍法制备的5%(摩尔分数)Li⁺掺杂TiO₂,其在紫外光和太阳光下的光催化活性分别比纯TiO₂提高了6—8倍和9—10倍;对甲基橙的降解,除溶胶-凝胶法制备的3%(摩尔分数)Li⁺掺杂TiO₂能稍提高光催化活性外,其它Li⁺的掺杂都不同程度降低了TiO₂的光催化活性;随污染物降解率的增加,最终降解产物CO₂的含量增加.实验结果表明,Li⁺掺杂改变了催化剂表面的电荷状态从而改变了催化剂的零电位pH值是造成催化剂降解不同污染物具有不同催化活性的主要原因.     

Cr负载V2O5-WO3/TiO2催化剂的低温NH3-SCR脱硝活性

采用浸渍法制备了一系列不同Cr负载量的CrO_x-V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂, 研究了Cr改性对该催化剂脱硝活性及抗硫性能的影响. 结果表明, Cr的引入使V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂的低温NO_x去除效果和抗硫性能显著提升. Cr的负载量为3%(以Cr₂O₃计算质量分数)时, 催化剂具有最佳的低温脱硝活性和N₂选择性. 结构表征结果表明, 改性催化剂中Cr元素主要以Cr³⁺形式存在, Cr的引入使催化剂的氧化性能明显提升, 并使表面弱酸位点、 强酸位点和催化剂表面吸附氧数量增多. XPS分析结果表明, Cr能使催化剂中V⁵⁺/V⁴⁺比例降低, 促进催化剂中自由电子的迁移. In situ DRIFTs表征结果显示, Cr的引入能促进NO与吸附在Brönsted酸位点上的NH₃在低温条件下反应, 从而使催化剂具有更好的低温脱硝活性. UV-Vis光谱分析结果表明, CrO_x负载量提高会显著增加高价态Cr的烧结聚集. 同时, 提出了一种选择性催化还原(SCR)反应中Cr-V协同催化的机理.     

甲烷与二氧化碳重整制取合成气反应的研究 (I)Sr_(1-x)La_xNiAl_(11)O_(19)催化活性表征

对具有磁铅石结构的Ｓｒ１－ｘＬａｘＮｉＡｌ１１Ｏ１９对甲烷与二氧化碳重整反应的催化活性、积炭量和稳定性进行了研究．不同还原温度下催化剂的ＸＲＤ和催化活性的实验结果表明，金属镍是ＣＨ４＋ＣＯ２重整反应的活性组分，金属镍含量越大，反应活性越高．反应后催化剂积炭量的分析结果说明，在相同镍含量和分散度的情况下，Ｌａ３＋离子对Ｓｒ２＋离子调变，可以降低催化剂的表面酸性，提高催化剂的抗积炭能力．ＬａＮｉＡｌ１１Ｏ１９是一种具有较好催化活性、稳定性和抗积炭性能的催化剂．     

超细镍基催化剂上CH4-CO2重整反应的性能Ⅰ.制备方法对催化剂结构和还原性能的影响

通过BET ,XRD ,XPS ,IR和TPR等表征手段 ,考察了制备方法对CH4 CO2 重整用镍基催化剂物性结构和还原性能的影响 .与浸渍的超细载体二元NiO Al2 O3 及浸渍的普通载体三元NiO La2 O3 Al2 O3 催化剂相比 ,采用溶胶 凝胶法和超临界干燥技术制备的超细二元和三元气凝胶超细催化剂具有高表面积、高孔隙率及孔结构可控等特点 ,且组分之间的相互作用强 ,分布均匀 ,较低温度下即可形成NiAl2 O4 尖晶石结构 ,吸附能力强 ,还具有更丰富的表面缺陷和暴露原子数等纳米材料特性 .同时 ,该方法适宜于制备负载多组分金属催化剂 ,有利于发挥助剂的改善调节作用 ,满足CH4 CO2 重整反应对催化剂的要求 .     

La-Ni-Al钙钛矿氧化物中Sr和Ca取代La对甲醇重整的影响

Mixed perovskite oxides with CaxLa1-xNi0.3Al0.7O3-d and SrxLa1-xNi0.3Al0.7O3-d(x=0,0.2,0.5,0.8,and 1.0;d=0.5x)components have been prepared by a sol-gel method.The effects of the partial substitution of La by Ca and Sr in dry CH4 reforming were investigated at 500-800 ℃ and 101 kPa.The resulting oxides were examined by Fourier-transform infrared spectroscopy,X-ray diffraction,temperature-programmed reduction,scanning electron microscopy,energy dispersive X-ray spectrometry,and BET surface area analysis.Studies following the catalytic tests by carbon analysis show some carbon deposition on this catalytic system.The results indicate that all initial salt entered into a propionate structure,and that most of the solid solution has well defined perovskite structure with surface areas between 3.5 and 9.5 m2/g.Most of the catalysts performed well in the dry reforming,with CH4 conversions up to 90%,H2 yields up to 80%,and H2 selectivity up to 90%.Among the samples,Sr0.2La0.8Ni0.3Al0.7O2.9 showed an excellent catalytic performance in CH4 dry reforming,with a H2/CO ratio of 1,whereas Ca0.8La0.2Ni0.3Al0.7O2.6 showed the lowest coke formation(approximately 0.71%).     

焦炉煤气二氧化碳重整制合成气中La0.6Sr0.4NixCo1-xO3钙钛矿催化剂的合成、表征和催化性能研究

采用溶胶凝胶法制备了La0.6Sr0.4NixCo1-xO3钙钛矿催化剂,并测试了该催化剂在焦炉煤气CO2重整反应中的性能.通过X射线衍射、N2吸附脱附、程序升温还原、扫描电镜、透射电镜和热重-微分扫描量热等方法对催化剂进行了表征.结果表明,溶胶凝胶法合成的La0.6Sr0.4NixCo1-xO3催化剂形成了钙钛矿结构的固溶体.着重考察了钙钛矿催化剂焙烧温度和A位Ni的掺杂含量对其催化性能和反应后积碳的影响.结果表明： La0.6Sr0.4NixCo1-xO3钙钛矿催化剂在反应中生成了活性金属Ni, Co颗粒和La2O2CO3,这些组分对催化剂的活性和稳定性起关键性的作用,并且能够抑制积碳的形成;焦炉煤气中的富氢气体具有抑制甲烷裂解反应发生的作用,从而减少催化剂的积碳.     

CO_2 reforming of glycerol over La-Ni/Al_2O_3 catalyst:A longevity evaluative study

This paper reports on the longevity of glycerol-dry(CO2) reforming over the lanthanum(La) promoted Ni/Al2O3 catalysts.The XRD results showed that the Ni particle was well-dispersed in the presence of La promoter.In addition,via the NH3-TPD analysis,it was found that the La promoter has reduced the acidity of Ni catalyst which may have explained the mitigation of carbon laydown.It was determined that the 3.0 wt% La-promoted Ni/Al2O3 catalyst possessed the largest BET specific surface area of 97 m2 g-1.Consequently,it yielded the best catalytic longevity performance with conversion attained more than 90%,even after 72 h of reaction duration.Significantly,it can be confirmed that the presence of CO2 during the glycerol dry reforming was essential in reducing carbon deposition,most likely via gasification pathway.This has ensured a stability of catalytic activity for a long reaction period(72 h).     

制备方法对La改性的Ni/γAl2O3催化甲烷部分氧化的研究

采用共沉淀法和浸渍法制备La改性的Ni/γAl2O3催化剂，并用于催化甲烷部分氧化反应。共沉淀法制备的催化剂表现出较高的活性和稳定性。空速为80000h－1、800℃时甲烷的转化率接近100％，H2的选择性达99.8％，且在稳定性实验中保持15h活性变化不大。实验采用BET、TPR和XRD说明共沉淀法制备的镍基氧化铝催化剂中，La的加入提高了催化剂的比表面积，有效的抑制了大颗粒NiAl2O4的形成，降低了催化剂活性组分的还原温度，对POM显示出很高的催化活性。     

Effect of Transition Metals (Cu, Co and Fe) on the Autothermal Reforming of Methane over Ni/Ce0.2Zr0.1Al0.7Oδ Catalyst

The transition metals (Cu, Co, and Fe) were applied to modify Ni/Ce0.2Zr0.1Al0.7Oδ catalyst.The effects of transition metals on the catalytic properties of Ni/Ce0.2Zr0.1Al0.7Oδ autothermal reforming of methane were investigated. The Ni-supported catalysts were characterized by XRD, TPR and XPS.Tests in autothermal reforming of methane to hydrogen showed that the addition of transition metals (Cu and Co) significantly increased the activity of catalyst under the conditions of lower reaction temperature,and Ni/Cu0.05Ce0.2Zr0.1Al0.65Oδ was found to have the highest conversion of CH4 among all catalysts in the operation temperatures ranging from 923 K to 1023 K. TPR, XRD and XPS measurements indicated that the cubic phases of CexZr1-xO2 solid solution were formed in the preparation process of catalysts.Strong interaction was found to exist between NiO and CexZr1-xO2 solid solution. The addition of Cu improved the dispersion of NiO, inhibited the formation of NiAl2O4, and thus significantly promoted the activity of the catalyst Ni/Cu0.05Ce0.2Zr0.1Al0.65Oδ.     

La促进型六铝酸盐Ba1－xLaxFeAl11O19－δ催化甲烷燃烧性能

用碳酸铵水溶液共沉淀法制备了系列Ba_1－xLa_xFeAl₁₁O_19－δ六铝酸盐型催化剂,并以甲烷燃烧为探针反应考察催化剂的催化活性.La部分取代Ba提高了催化剂的催化甲烷燃烧活性,且随La取代量的增加,催化剂的起燃温度呈规律性变化,镧、钡之间存在最佳配比,活性最好的催化剂为Ba_0.2La_0.8FeAl₁₁O_19－δ,其催化甲烷燃烧的起燃温度仅有495 ℃（V_CH4:V_O2:V_N2=1:4:95）.XRD和SEM结果表明,不同含量镧掺杂的材料经1 200 ℃焙烧5 h后，呈现典型的六铝酸盐结构特征；不同温度的焙烧实验表明掺杂镧能够促进六铝酸盐相的形成.Diffuse UV-Vis表征表明催化剂中的铁呈＋3价,Diffuse UV-Vis, TPR和FT-IR结果表明Ba、La、Fe之间存在协同作用.     

La2O3对Ni/γ-Al2O3甲烷化催化剂的助催化作用

我国将稀土作为助剂引入镍基甲烷化催化剂,大大提高了催化剂的活性和热稳定性,并已投入工业应用［1－3］．稀土对不同镍催化剂反应性能及其作用机理的研究已有一些报导［3－7］．谢有畅等观察到镍负载在经单层La2O3改性的γ－Al2O3表面,其晶粒要比没有La2O3时小得多．Rotgerink等认为添加La后反应速率的增加不只是由于几何效应,而是La对甲烷化本身有促进作用,单位镍表面的活性是随La含量不同而改变的,活性增加的同时表观活化能也增加［5］．作为助剂的La2O3在氢还原和反应过程中的变化及其作用的研究和讨论较少,目前一般认为添…     

碱性助剂的添加对Ni/CaO-Al2O3催化剂性能的影响

在CH4、 CO2和O2制合成气的反应中, 通过在Ni/CaO-Al2O3催化剂中添加碱性助剂K2O、 MgO和La2O3, 使催化剂的性能得到了改善. 实验结果表明, MgO和La2O3助剂的添加, 有利于提高催化剂的活性;添加K2O, 却相反. 测得催化剂上积炭量的顺序为: Ni-La2O3/CaO-Al2O3相似文献