FTIR和XPS光谱分析Co—V—O催化剂的丙烷氧化脱氢活性氧物种

制备了正钒酸钴Co₃V₂O₈,焦钒酸钴Co₂V₂O₇和偏钒酸钴CoV₂O₆三种催化剂,进行了XRD,TEM,BET,FTIR,XPS,H₂-TPR和电导等表征, 并测试了他们的丙烷氧化脱氢(ODH)制丙烯催化性能。对各催化剂的FTIR主要吸收峰做了经验归属, 并对其O(1s) XPS谱进行了分峰拟合,计算了催化剂表面不同氧物种的含量。制得的催化剂晶粒均匀,平均粒径为20～30 nm,Co₃V₂O₈和Co₂V₂O₇具有p-型半导体性质,CoV₂O₆表现n-型半导体性质。p-型半导体Co₃V₂O₈和Co₂V₂O₇的丙烷ODH催化性能优于n-型半导体CoV₂O₆,当丙烷的转化率在10%时,在Co₃V₂O₈,Co₂V₂O₇,CoV₂O₆催化剂上丙烯选择性分别为48.12%,47.82%,35.24%。FTIR,XPS,H₂-TPR和电导的研究结果表明,正、 焦钒酸钴催化剂内各种价态钒之间易于进行氧化还原反应和形成氧缺位,钴含量的增加有利于丙烷转化的未充分还原的氧物种O-₂,O2-₂,O-等增加,可以判断未充分还原的氧物种Oδ-(0＜δ＜2)是丙烷ODH活性氧物种。     

助剂对Pd/γ-Al2 O3催化剂上NO选择催化还原的影响

研究了含氧条件下钯催化剂上进行丙烯选择催化还原NO的反应,考察浸渍法制备的Pd/γ-Al2O3催化剂中加入碱（土）金属或稀土氧化物助剂对NO转化率的影响,并对催化剂进行了XRD表征及在氧化气氛中饱和吸附NO后的TPD研究。结果表明,助剂CeO2、Li2O能较大幅度提高催化剂的的低温活性,使NO的最高转化率增加1-3.5倍。Pd/CeO2-Al2O3、Pd/LiO2-Al2O3催化剂有较高的Pd分散度及较强的NO解离吸附能力。并讨论了NO、N2O、NO2^-和NO3^-等吸附态物种在催化剂表面的形成及脱附特性对催化剂选择催化还原NO性能的影响。     

钒钨铈催化剂的低温SCR反应机理研究

本文使用等体积浸渍法制备了钒钨铈(V2O5-WO3/CeO2)选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂,并使用一系列的原位傅里叶变换红外(In-situ FTIR)光谱详细研究了该催化剂的低温SCR反应过程(本文选用200℃)。通过将原位红外光谱与化学诱捕法耦合使用,成功捕捉并识别了低温SCR的不稳定反应中间产物亚硝酸盐(nitrites),并以该亚硝酸盐物种为主要的反应活化产物,建立了基于NO氧化活化的低温SCR还原半圈反应动力学模型.该动力学模型可准确描述V2O5-WO3/CeO2催化剂低温SCR中NO与表面吸附NH3的瞬态反应过程。     

铁基磁流化床选择性催化还原烟气脱硝

选择性催化还原(SCR)脱硝是烟气中氮氧化物(NOx)脱除的最有效方法之一,现有SCR系统采用填充床反应器工艺,且催化剂价格较贵.本文以Fe2O3铁基催化剂为床料,以氨为脱硝剂,采用磁流化床进行选择性催化还原脱除氮氧化物实验研究,并对反应前后的床料进行EDAX元素分析和XRD分析.实验结果表明:γ-Fe2O3对加氨SCR脱硝有较强的活性,但随着温度的升高,由于γ-Fe2O3对氨的氧化也表现出较强活性,因而在250°C后,γ-Fe2O3催化剂的脱硝效率会降低;另一方面,磁流化床的良好气固接触与传质特性同时改善了γ-Fe2O3催化剂的上述两个催化活性作用,使其在250°C达到95%的最佳脱硝效率.     

甲烷部分氧化制合成气Pt/Al_2O_3催化剂的表征及其反应性能评价

采用浸渍法制备了3种不同负载量的Pt/Al2O3催化剂,考察了催化剂的甲烷选择氧化性能,并用程序升温还原技术,程序升温脱附技术以及微型脉冲催化色谱技术对催化剂进行表征。结果表明,随着Pt的负载量升高,甲烷催化氧化的性能也越好,对CO与H2的选择性也越高。其中,在750℃原料气组成CH4/O2为2∶1,4%Pt负载量的催化剂,甲烷转化率达到98%以上。     

C12A7-O-催化剂的表征以及苯羟基化合成苯酚的机理

以[Ca24Al28O64]4+·4O-(C12A7-O-)为催化剂,在流动反应器中研究了苯羟基化合成苯酚的转化率以及苯酚的选择性．苯的转化率随反应温度增加而增加,苯酚的选择性与温度及反应物的组成有关．此外还通过XRD、EPR和FT-IR对催化剂的结构,表面及内部物种进行了考察．结果表明,C12A7-O-的电正性骨架结构在反应前后几乎没有任何差别,样品内部有部分O-和O2-在反应后转化为OH-．中性物种及负离子中间体分别由Q-MS和TOF-MS所检测．活性的O-和OH-被认为在苯酚形成过程中起了重要作用．     

异丁烷部分氧化V-P-O/SiO2催化剂的研究

采用溶胶 凝胶法制备了V2 O5 /SiO2 和V2 O5 P2 O5 /SiO2 催化剂 ,用XRD、TPR、IR、TPD和微反应等技术研究了催化剂的表面结构、晶格氧活泼性、化学吸附和异丁烷部分氧化反应性能 .结果表明 ,催化剂的活性组份在无定型的SiO2 表面上呈超细粒子均匀分布 ,表面活性位主要由Lewis碱位 (V =O键的端氧、V -O -V键的桥氧 )和Lewis酸位 (Vn + )构成 ,PO43 - 的引入可以降低表面Lewis碱位V =O键端氧的活泼性 ;异丁烷分子主要通过两个甲基中H双位吸附在催化剂表面Lewis碱位V =O的端氧上 ,PO43 - 的引入使异丁烷的吸附强度略有下降 ;异丁烷在V2 O5 P2 O5 /SiO2 催化剂上反应产物主要是i C4H8、MAL、MAA和COx,PO43 - 的引入可以明显的提高部分氧化产物的选择性     

聚乙二醇辅助下的La-Co-O复合氧化物合成及其对苯的完全氧化性能研究（英文）

以聚乙二醇(PEG)作为分散剂,采用共沉淀法合成La-Co-O复合氧化物,考察添加不同分子量的PEG(0,2 000,6 000,20 000g·mol~(-1))对复合氧化物的物化性质及苯完全氧化性能的影响。采用N_2物理吸附、XRD、SEM、H_2-TPR、O_2-TPD和XPS进行催化剂表征。苯完全氧化反应结果显示催化剂活性顺序为LCO-PEG6000LCOLCO-PG20000LCO-PG2000,LCO-PEG6000催化剂在383℃时对苯的转化率达到99%,比LCO低126℃。N_2物理吸附实验表明所制备的样品的SBET均为9~10m·g~(-1)。XRD分析显示合成的催化剂均为LaCoO_3钙钛矿主相伴生少量La_2O_3和Co_3O_4杂相,但添加PEG有利于钙钛矿主相的形成。尤其是添加PEG6000有效地抑制了催化剂颗粒的团聚,合成的样品颗粒均匀且尺寸最小。H_2-TPR和O_2-TPD结果表明该催化剂具有更高的还原性能和晶格氧迁移能力,同时XPS分析显示表面活性Co~(3+)含量最高,这些性质使其具有最高的催化氧化活性。     

聚乙二醇辅助下的La-Co-O 复合氧化物合成及其对苯的完全氧化性能研究

以聚乙二醇(PEG)作为分散剂,采用共沉淀法合成La-Co-O复合氧化物,考察添加不同分子量的PEG (0, 2 000, 6 000, 20 000 g·mol-1) 对复合氧化物的物化性质及苯完全氧化性能的影响。采用N₂物理吸附、XRD、SEM、H₂-TPR、O₂-TPD和XPS进行催化剂表征。苯完全氧化反应结果显示催化剂活性顺序为LCO-PEG6000>LCO>LCO-PG20000>LCO-PG2000, LCO-PEG6000催化剂在383 ℃时对苯的转化率达到99%,比LCO低126 ℃。N₂物理吸附实验表明所制备的样品的S_BET均为9～10 m2·g-1。XRD分析显示合成的催化剂均为LaCoO₃钙钛矿主相伴生少量La₂O₃和Co₃O₄杂相,但添加PEG有利于钙钛矿主相的形成。尤其是添加PEG6000有效地抑制了催化剂颗粒的团聚,合成的样品颗粒均匀且尺寸最小。H₂-TPR和O₂-TPD结果表明该催化剂具有更高的还原性能和晶格氧迁移能力,同时XPS分析显示表面活性Co3＋含量最高,这些性质使其具有最高的催化氧化活性。     

纳米MFe2O4（M=Ni,Zn）氧化物表面的光电子能谱

采用草酸共沉淀法制备了纳米MFe2O4（M=Ni,Zn）立方尖晶石粉体,分别用XRD、XPS等手段对所合成样品的相结构、表面元素状态进行了表征。Fe2p、O1s的XPS分析表明,氧化物表面存在Fe2＋及吸附态氧物种,氧空位的存在是形成反式尖晶石结构所致。     

CH4、CO2、O2制合成气用Ni-Ce/Al2O3催化剂的XPS研究

用XPS表征浸渍法制备的Ni-Ce／Al2O3催化剂,并与活性评价结果相关联,研究了添加Ce对催化剂性能的影响,探讨了催化剂失活的原因。结果表明,稀土Ce在反应过程中存在着部分还原变价过程(Ce^4 e→Ce^2 ),Ce^3 能够迁移至A12O3晶格,增强载体Al2O3的抗烧结能力,提高催化剂的稳定性;Ni-Ce/Al2O3催化剂表面的Ni和Ce在反应过程中向体相迁移,以及Ni晶粒的烧结是造成催化剂活性逐步下降的主要原因。     

载体钒氧化物中钒—吸附物分子相互作用的ESR研究

电子自旋共振技术已经用来研究还原态V_2O_5/SiO_2催化剂和各种吸附分子的相互作用。实验指出:具有四面体配位结构的V~(4+)离子是活性中心,V~(4+)和CH_2OH,HCl,CH_3CN分子的相互作用导致形成八面体配位结构的表面VO~(2+)络合物,它们的ESR和成键参数计算指出不成对电子主要定位在钒离子的d轨道上。77 K下吸附O_2分子已经观察到氧自由基的ESR信号,但吸附乙烯和丙烯不能改变V~(4+)离子的配位结构。     

焙烧温度对Ni/CuO-ZrO2-CeO2-Al2O3催化剂在甲烷自热重整反应中积炭行为的影响

以Na₂CO₃为沉淀剂,在pH=9时,采用并流沉淀法制备了Ni/CuO-ZrO₂-CeO₂-Al₂O₃催化剂,催化剂中活性组分Ni的负载量(质量分数)为10%．采用TPO、SEM和XPS等方法研究了载体焙烧温度对催化剂积炭行为的影响．结果表明,载体焙烧温度为800 oC制备的Ni/CuO-ZrO₂-CeO₂-Al₂O₃催化剂不存在高温烧炭峰,可以避免由于积炭而降低反应的活性．反应40 h后,催化剂表面出现表面碳酸盐和非活性丝状积炭,这些物种可能会导致催化剂活性降低．     

In-situ XAS study on the Cu and Ce local structural changes in a CuO-CeO2/Al2O3 catalyst under propane reduction and re-oxidation

The redox behaviour of a CuO-CeO₂/Al₂O₃ catalyst is studied under propane reduction and re-oxidation. The evolution of the local Cu and Ce structure is studied with in-situ transmission X-ray absorption spectroscopy (XAS) at the Cu K and Ce L₃ absorption edges.CuO and CeO₂ structures are present in the catalyst as such. No structural effect on the local Cu structure is observed upon heating in He up to 873 K or after pre-oxidation at 423 K.Exposure to propane at reaction temperature (600-763 K) fully reduces the Cu²⁺ cations towards metallic Cu⁰. Quick EXAFS spectra taken during reduction show a small amount of intermediate Cu¹⁺ species. Parallel to the CuO reduction, CeO₂ is also reduced in the same temperature range. About 25% of the Ce⁴⁺ reduces rapidly to Ce³⁺ in the 610-640 K temperature interval, while beyond 640 K a further slower reduction of Ce⁴⁺ to Ce³⁺ occurs. At 763 K, Ce reduction is still incomplete with 32% of Ce³⁺.Re-oxidation of Cu and Ce is fast and brings back the original oxides.The propane reduction of the CuO-CeO₂/Al₂O₃ catalyst involves both CuO and CeO₂ reduction at similar temperatures, which is ascribed to an interaction between the two compounds.     

Effect of Ag promoter on redox properties and catalytic performance of Ag-Mo-P-O catalysts for oxidative dehydrogenation of propane

The influence of addition of sliver ions on the redox properties and catalytic performance of molybdenum-phosphate catalyst in oxidative dehydrogenation (ODH) of propane has been investigated. MoO₃ and AgMoO₂PO₄ have been detected in Ag-doped Mo-P-O catalysts. The redox properties have been characterized by H₂-temperature-programmed reduction (TPR), electronic paramagnetic resonance (EPR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The catalytic performance of MoO₃, Ag₂O, AgMoO₂PO₄ and Ag-doped Mo-P-O catalysts has also been examined. The incorporation of Ag improved the number of Mo⁵⁺ species and the reducibility of the catalysts. The Ag-doped catalysts favor activity and selectivity in ODH of propane higher than the undoped catalyst. The best catalyst was obtained with Ag/Mo ratio of 0.3 and MoO₃/AgMoO₂PO₄ ratio of 1.1. The influence of promoter Ag⁺ on redox properties and catalytic performance is due to forming redox couple “Ag⁰+Mo⁶⁺Ag⁺+Mo⁵⁺” and the synergetic effect originating from “coherent interface” between MoO₃ and AgMoO₂PO₄.     

Propylene deep oxidation on the Pt(111) surface: temperature programmed studies over extended coverage ranges

Propylene oxidation was studied on the Pt(111) surface over a wide range of reaction stoichiometries using temperature programmed methods. Reaction of propylene with excess oxygen results in complete oxidation to water and carbon dioxide, with oxydehydrogenation to form water beginning at 290 K. The initiation of skeletal oxidation occurs after water formation begins, except for the highest propylene coverages. A stable dehydrogenated intermediate with a C₃H₅ stoichiometry is formed in the 300 K temperature range during oxidation. Reaction of propylene with substoichiometric amounts of oxygen results in incomplete oxidation with hydrocarbon decomposition dominating after depletion of surface oxygen. Increasing oxygen coverage results in more complete oxidation. Oxidation processes result in water, carbon dioxide, and carbon monoxide, while decomposition results in hydrogen, propylene, and propane desorption with some surface carbon remaining. Propylene-d₆ and selectively labeled propylene-3,3,3-d₃ (CH₂CHCD₃) experiments indicated initial water formation results from oxydehydrogenation of one of the olefinic hydrogens. At the highest propylene and oxygen coverages studied, we observed small amounts of partial oxidation which indicate that the vinyl hydrogen is removed initially, resulting in the formation of an adsorbed H₂CCCH₃ intermediate. The partial oxidation products observed are acetone desorbing at 200 K and acetic acid at 320 K. Removal of the first skeletal carbon begins at 320 K, except for the highest propylene coverages. Preadsorption of molecular oxygen limits adsorption of propylene and preadsorption of propylene limits molecular oxygen adsorption at 110 K. Similar oxidation mechanisms are observed following initial adsorption of both molecular and atomic oxygen, which is expected since molecular oxygen dissociates and/or desorbs well below oxidation temperatures.     

Initial growth of platinum on oxygen-covered Ni(1 1 0) surfaces

The initial growth of Pt on the Ni(1 1 0)-(3 × 1)-O and NiO(1 1 0) surfaces has been studied by coaxial impact collision ion scattering spectroscopy (CAICISS), low energy electron diffraction (LEED) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Prior to Pt deposition, the atomic structure of the near-surface regions of the Ni(1 1 0)-(3 × 1)-O and NiO(1 1 0) structures were studied using CAICISS, finding changes to the interlayer spacings due to the adsorption of oxygen. Deposition of Pt on the Ni(1 1 0)-(3 × 1)-O surface led to a random substitutional alloy in the near-surface region at Pt coverages both below and in excess of 1 ML. In contrast, when the surface was treated with 1800 L of atomic oxygen in order to form a NiO(1 1 0) surface, a thin Pt layer was formed upon room temperature Pt deposition. XPS and LEED data are presented throughout to support the CAICISS observations.     

K负载Ce0.5Mn0.5O2催化剂对柴油机碳烟氧化性能的影响

采用柠檬酸络合法制备了不同KNO3负载量的xK-Ce_0.5Mn_0.5O₂系列催化剂,采用热重分析仪对其催化碳烟颗粒(PM)的活性进行评价,并用Coats-Redfern法进行氧化动力学分析,同时采用XRD,H2-TPR,Raman,XPS等技术对催化剂样品内部结构进行探究。结果表明:KNO₃负载使得少部分钾离子进入晶格内部,导致铈锰固溶体产生更多晶格缺陷,提高了催化剂中活性氧的含量。其余的KNO3则与Mn物种发生反应产生了具有更高催化活性的钾锰矿,改变了碳烟与催化剂的接触状态,提升了催化剂的活性。催化剂活性与KNO₃的负载量也有一定关系,当x=0.2时,催化剂的活性达到最佳,碳烟氧化所需要的活化能最低。     

原位DRIFTS研究CH4部分氧化和CO2重整的耦合

8%Ru-5?/γ-Al2O3催化剂对于甲烷的低温活化具有较好的催化活性,在500℃下甲烷、二氧化碳和氧气的耦合反应中,吸热反应二氧化碳重整和放热反应甲烷部分氧化进行耦合强化,使得耦合反应中的甲烷转化率为38.8%。用原位漫反射傅里叶红外光谱法对钌系催化剂耦合甲烷部分氧化和二氧化碳重整反应体系机理进行研究。CO在8%Ru-5?/γ-Al2O3上吸附,表明CO在催化剂表面上波数为2 167 cm-1(2 118 cm-1)和2031 cm-1(2 034 cm-1)处形成孪生态Ru(CO)2和Ce(CO)2吸附物种,而且高温下CO吸附物种很容易从催化剂表面脱附出来。原位漫反射红外实验结果表明甲烷部分氧化反应时催化剂表面上有吸附物种碳酸根、甲酰基(甲酸盐)和一氧化碳的形成,其中表面的甲酰基和甲酸盐物种是甲烷部分氧化反应的主要活性中间物,这些中间活性中间体由甲烷吸附态CHx和催化剂表面的氧吸附态结合而形成的,随后这种中间物种再分解为CO产物;甲烷和二氧化碳重整反应时没有新的吸附物种产生,由此提出重整反应的机理是吸附态的甲烷和二氧化碳在催化剂活性中心上进行活化解离而生成合成气;甲烷、二氧化碳和氧气耦合反应过程中出现新的羟基物种(桥式羟基Ru-(OH)2),耦合反应机理复杂可能是由部分氧化和重整两类反应机理的复合,其中桥式羟基Ru-(OH)2参与了反应的进行。