高分散还原态Pt基催化剂的制备及其NO氧化的催化性能（英文）

Pt~0被认为是NO氧化的活性物种,而催化剂的制备方法对活性物种的含量起着决定性作用。本文采用非惰性气氛保护的改性醇还原-浸渍法(MARI)合成了高分散高Pt~0含量的1%(w,质量分数) Pt/SiO₂―Al₂O₃催化剂(MA-Pt/SA)。X射线粉末衍射(XRD)、CO-漫反射傅里叶变换红外吸收光谱(CO-DRIFTS)和透射电镜(TEM)表征证实在550℃焙烧3 h后催化剂的Pt颗粒仅有3.8 nm。同时,X射线光电子能谱(XPS)和H₂-程序升温还原(H₂-TPR)结果表明催化剂具有高Pt~0含量(60.3%)。模拟柴油车尾气气氛进行活性测试,并与传统浸渍法制备的1%(w) Pt/SiO₂―Al₂O₃催化剂(C-Pt/SA)对比,结果显示MA-Pt/SA具有优异的催化氧化性能,其NO最大转化率高达74%,比C-Pt/SA的NO转化率高了23%。经670℃高温老化15 h后,老化的MA-Pt/SA的NO转化...     

焙烧气氛对二甲醚低温选择氧化MoO3-SnO2催化剂结构及性能的影响

采用共沉淀法制备了Mo/Sn物质的量比为1：3的MoO₃-SnO₂催化剂,考察了焙烧气氛（O₂、air、N₂和H₂）对催化剂结构及二甲醚（DME）低温氧化制甲酸甲酯（MF）性能的影响。结果表明,在O₂中焙烧的催化剂上DME转化率高达25.10%,MF选择性为72.21%,催化剂具有较高的反应活性。而在H₂中焙烧催化剂上DME转化率仅为7.01%,MF选择性为75.82%。不同气氛焙烧催化剂上DME转化率由大到小的顺序：O₂> air> N₂> H₂。采用XRD、Raman、XPS及ESR等对催化剂进行深入表征。结果表明,共沉淀制备Mo1Sn3催化剂中钼物种以高分散MoO_x形式存在。O₂中焙烧催化剂表面Mo=O及存在于Mo-Sn界面处五配位钼氧化物中Mo⁵⁺含量均高于其他三种催化剂,即低聚态MoO_<em>x末端Mo=O可能是反应活性位点之一,五配位钼氧化物中Mo⁵⁺的存在有利于催化剂活性的提高,也有助于MF的生成。结合in suit DRIFTS证实了吸附于Mo⁵⁺上的CH₃O,在催化剂表面Mo=O作用下氧化为HCHO后与另一分子CH₃O耦合为MF。     

富氢气氛下CO选择性氧化催化剂Pt/γ-Al2O3中添加钴的作用

研究了Pt/γ-Al₂O₃催化剂上添加Co对降低Pt负载量的效应,同时通过XRD,CO-TPD,H₂-TPR和FTIR等手段对Co助催的Pt/γ-Al₂O₃催化剂进行了表征,藉此探讨了Co的改性作用.实验结果表明,在Pt/γ-Al₂O₃催化剂中添加Co可显著降低Pt的用量和改善低温活性.在Pt负载量为w_Pt=0.01,Co添加量为w_Co=0.015～0.03时,在ψ_O2/ψ_CO=1.0和120℃的较低温度下,CO转化率和O₂选择性分别高达99%和47%以上.在Pt/γ-Al₂O₃催化剂中添加的Co以不完全还原的CoO_x形态存在,不仅可以提供活泼氧与CO反应生成CO₂,而且影响Pt的电子性能,使之较难还原.Co的引入还削弱了CO在Pt上的吸附,使CO线式吸附物种消失,同时使碳酸氢盐和甲酸盐吸附物种增加.随温度升高,Co/Pt/γ-Al₂O₃催化剂上碳酸氢盐物种消失并转化成CO₂.     

H2O和SO2对Ce(1)Mn(3)Ti催化剂催化氧化NO性能的影响

为了提高MNO_x/TiO₂催化剂催化氧化NO的活性,在载体TiO₂上负载醋酸锰的同时掺杂了一定量的硝酸铈,构成了Ce(1)Mn(3)Ti催化剂,并对催化剂进行XRD、BET和XPS等表征。重点考察了H₂O和SO₂对催化剂活性的影响,通过FT-IR、SEM和BET等表征手段对毒化前后的催化剂组成及结构进行了分析。结果表明,Ce(1)Mn(3)Ti催化剂具有较好的活性,在空速41 000 h^-1、NO体积分数为300×10^-6及O₂含量10%的条件下,反应温度200℃时NO转化率可达58%,250℃时NO转化率达到最高值85%。单独加入4%H₂O使得催化剂活性降低,升高反应温度,H₂O对催化剂的影响减弱;同时通入4%H₂O和100×10^-6SO₂,在反应温度250℃时,NO转化率下降并维持在48%左右,停止通入后恢复到61%。H₂O和SO₂使催化剂活性物种硫酸盐化失活。     

Zr的添加对稀燃天然气汽车尾气净化催化剂Pd-Pt/Al2O3性能的影响

Pd-Pt双金属基甲烷氧化催化剂的催化活性、抗水热老化性和耐硫性在一个通有模拟稀燃天然气汽车尾气成分的固定床反应器中进行检测.研究发现Zr掺杂的Pd-Pt/Al₂O₃ (Pd-Pt/Zr_xAl_(1-x)O_(3+x)/2)提高了催化的催化活性、抗水热老化性和耐硫性.以共沉淀法制备Zr : Al的摩尔比分别为0 : 1、0.25 : 0.75、0.5 : 0.5、0.75 :0.25和1 : 0的材料为载体材料.双金属催化剂的活性组分分别为1.5% (w,质量分数)的Pd和0.3% (w)的Pt,活性组分Pd、Pt通过共浸渍的方法浸渍到以上载体材料上制备得到一系列整体式催化剂.分别采用低温N₂吸脱附、X射线衍射(XRD)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、O₂程序升温氧化(O₂-TPD)及X射线光电子能谱对制备的催化剂进行表征.结果显示Zr的加入使催化剂的载体材料结晶度提高,活性组分的分散度也得到了相应的提高.同时二价Pd物种与周围电子密度分别增加.相比于Pd-Pt/Al₂O₃和Pd-Pt/ZrO₂催化剂,在不同条件预处理后, Zr的添加对催化剂的性能有明显的提高,其中催化剂Pd-Pt/Zr_0.5Al_0.5O_1.75展现了最好的催化活性、抗水热老化性以及耐硫性.     

理论空燃比天然气汽车尾气中H2O和O2对CH4与NO反应的影响

共沉淀法制备CeZrYLa+LaAl 复合氧化物载体, 等体积浸渍法制备了Pt 催化剂, 用于研究理论空燃比天然气汽车(NGVs)尾气净化反应中CH₄与NO的反应规律. 并考察了10% (体积分数, φ)H₂O和计量比O₂对CO₂存在时的CH₄+NO反应的影响. 结果表明: 对于不同条件下的NO+CH₄反应, 主要生成N₂和CO₂, 高温区有CO生成. 低温区无O₂时可以生成N₂O, 有O₂时可以生成NO₂; 添加10% (φ)的H₂O后, CH₄ 转化活性降低, NO转化活性基本不变, 这是由于H₂O减弱了CH₄与CO₂的重整反应, 但是对CH₄与NO的反应基本没有影响; 添加计量比的O₂后, CH₄转化活性提高, 而NO转化活性降低, 这是由于O₂和NO之间存在竞争吸附, CH₄被O₂氧化为主要反应, 从而减弱了NO的转化; 同时添加计量比的O₂和10% (φ) H₂O, CH₄与CO₂的重整反应受到抑制,CH₄与NO的反应、甲烷蒸汽重整反应和甲烷被O₂氧化反应同时发生, CH₄和NO的转化活性均提高.     

WO3/SiO2催化剂上2-丁烯与乙烯歧化制丙烯

采用浸渍法制备了WO₃/SiO₂催化剂,对其进行了UV-Vis DRS和NH₃-TPD表征。将WO₃/SiO₂作为催化剂,以乙烯和2-丁烯为原料制备丙烯,考察了反应温度、质量空速等因素对歧化反应的影响。实验结果表明,催化剂的最佳WO₃担载量为8 %;以8%WO₃/SiO₂ 为催化剂,在反应温度473K~573K、压力3.0MPa、质量空速1.6h^-1下,2-丁烯的转化率可保持在80%以上,丙烯的选择性大于89.2%。经过140h的稳定性实验,2-丁烯的转化率和丙烯的选择性略有下降,适当的提高反应温度（由473K增加到513K）可以恢复催化剂的活性。新鲜催化剂表面存在四面体、八面体六价钨物种和体相WO₃,适当还原的W物种是歧化活性物种;W负载在催化剂表面引入了新的强酸中心,同时明显增加了总酸量。     

Co-Mo/SiO2-Al2O3润滑油加氢处理催化剂的制备

以Pluronic P₁₂₃作结构导向剂,采用Al （NO₃）₃-NaAlO₂双水解法合成氧化铝,在成胶过程中加入正硅酸乙酯,制备硅质量分数分别为5%、10%、15%的SiO₂-Al₂O₃载体,并通过共浸渍法制备出Co-Mo/SiO₂-Al₂O₃润滑油加氢处理催化剂。通过XRD、N₂吸附-脱附、Py-FTIR、NH₃-TPD、H₂-TPR、TEM和XRF等手段对载体及催化剂的性质进行表征。结果表明,硅质量分数为10%的SiO₂-Al₂O₃具有优良的孔结构、较多的中强酸以及部分有序的介孔结构。以此为载体制备的Co-Mo/10% SiO₂-Al₂O₃催化剂中,MoS₂颗粒均匀地分散在载体上,具有更多的B酸性位和Ⅱ型CoMoS活性相。以减二线蜡油为原料油的固定床活性评价结果表明,生成油中主要组分为链烷烃与环烷烃;尤其Co-Mo/10% SiO₂-Al₂O₃催化剂具有优良的加氢性能,在15 MPa、380℃、氢油比为1000、空速为0.6 h^-1的反应条件下,其HDS和HDN数值均超过99%,产品中S含量小于10 μg/g,N含量小于2 μg/g,可以满足后续异构脱蜡等对原料的要求。     

在仲丁醇脱氢反应中负载型铜催化剂的研究

采用浸渍法制备Cu/SiO₂和Cu-ZnO/SiO₂催化剂.研究了活性物种Cu和助剂ZnO的担载量对催化剂的结构和性能的影响,同时考察该催化剂对仲丁醇脱氢活性和选择性的影响.借助XRD和TPR对催化剂进行了表征,结果表明,高分散的Cu⁰为反应的活性中心,ZnO起到分散和稳定铜物种的作用.铜-锌之间的某种相互作用导致了缩合产物增加.     

通过Pt-载体作用制备高热稳定的CH4重整催化剂

使用三效催化剂是国六天然气车(NGVs)尾气实现高效净化的有效手段，增强甲烷(CH₄)重整反应是提高三效催化剂对CH₄转化活性的有利途径之一。国六天然气车排放法规对催化剂的耐久里程提出了更高的要求，这就要求该CH₄重整催化剂必须具有优异的热稳定性。本文分别以铈锆复合物、二氧化铈(CeO₂)和二氧化锆(ZrO₂)为载体，通过不同的金属-载体相互作用制备三种热稳定性不同的Pt催化剂。结果显示，以CeO₂为载体制备的Pt催化剂对CH₄蒸气重整反应显示出优异的活性和热稳定性，这是由于Pt与CeO₂发生强相互作用，老化过程中Pt发生再分散，最终Pt在CeO₂表面生成热力学稳定的Pt²⁺,因此老化后Pt还能保持较高的分散性。以铈锆复合物为载体制备的Pt催化剂，由于电子转移生成以PtO₂为主的铂物种，经老化后发生一定程度的分解和团聚，Pt分散度下降，活性降低。而...     

CeO2的添加对柴油车氧化催化剂Pt/SiO2-Al2O3的NO氧化性能提高的影响

The catalytic activities for NO oxidation achieved by different amounts of CeO₂-modified Pt/SiO₂-Al₂O₃ catalysts Pt/SiO₂-Al₂O₃-wCeO₂ (the mass fraction w being 0%, 5%, 10%, 15%, 30%), prepared using step-wise impregnation, were investigated in the presence and absence of CO and C₃H₆. The results showed that the NO oxidation activity could be efficiently improved by modification of CeO₂, wherein the 15%-CeO₂-modified catalyst exhibited the maximum NO conversion of 61% even in the presence of CO and C₃H₆, which were proved to inhibit NO₂ formation in this study. A series of characterization methods were performed over the as-prepared samples to correlate their surface and structural characteristics with their enhanced NO oxidation activities. CO-chemisorption illustrated that appropriate CeO₂-loading was effective for enhancing Pt dispersion, thus enhancing Pt surface-to-volume ratio, confirmed by transmission electron microscope (TEM) images. X-Ray Diffraction (XRD) further suggested that ceria addition could suppress the growth of the Pt crystal, resulting in higher surface Pt atomic ratio. Further, H₂ temperature-programmed reduction (H₂-TPR), together with TEM results, implied that the presence of ceria could enhance the interaction between metal and supports, thus facilitating reducibility of both active platinum and ceria. Hence, this study displays that ceria could act as a dispersion promoter and a reducibility booster, both of which are beneficial to NO oxidation activity. The improved NO oxidation activity is significant for the efficient purification of diesel integrated catalytic system.     

Fe的原位掺杂对Pt/Silicalite-1催化丙烷脱氢反应性能的提升作用

利用一步水热法制备了原位掺杂Fe的Silicalite-1分子筛载体,浸渍得到相应的Pt基催化剂,用于丙烷的直接脱氢反应。作为对比,也制备了Pt/Silicalite-1和共浸渍的Pt1Fe2/Silicalite-1催化剂。研究发现较之Pt/Silicalite-1催化剂,原位掺入Fe的Pt/Fe-Silicalite-1催化剂反应性能有了很大程度地提高,而共浸渍制备的Pt1Fe2/Silicalite-1催化剂反应性能有所降低。在Pt/Fe-Silicalite-1催化剂上,尽管丙烷的初始转化率略有降低,但丙烯的选择性和催化稳定性大幅提高。反应8 h后丙烷转化率稳定在43.7%、丙烯选择性达到98.0%;且在80 h内基本保持不变。深入表征发现Fe的原位掺入使得Pt物种配位饱和度提高,避免了丙烷的深度脱氢使得丙烯选择性提高、结焦速率降低;且通过Fe-Pt之间电子转移,使得Pt上的电子云密度增强,增强了丙烯的脱附能力,进一步降低了结焦速率。另外载体中的Fe位点可以锚定Pt,使得Pt物种不易聚集,从而进一步提高了Pt/Fe-Silicalite-1的稳定性,使得该催化剂在反应80 h后仍保持高转化率和选择性。     

无额外供氢体下负载型MoFeO_x催化剂催化甘油制丙烯醇

采用浸渍法制备MoFe/X(X=SnO_2,ZrO_2,CeO_2,TiO_2,CNTs,MgO)以及MoFe氧化物催化剂用于甘油气-固相催化转化制丙烯醇。通过XRD、BET、XPS、H_2-TPR和NH_3-TPD表征,MoFe主要由晶相Fe_2O_3和Fe_2(MoO_4)_3组成而MoFe/X主要为高分散态的Fe、Mo氧化物(Fe~(3+)、Mo~(6+)),其表面均只存在弱酸中心;所采用载体由于自身性质(比表面积和酸碱性)差异与Mo、Fe氧化物之间存在不同的相互作用,进而有效地调控了MoFe/X的表面弱酸强度、酸浓度和可还原性能。所制备催化剂对甘油制丙烯醇的催化性能(收率)依次为:MoFe/TiO_2MoFe/CeO_2MoFe/ZrO_2MoFe/CNTsMoFe/SnO_2MoFeMoFe/MgO。340°C时,MoFe/TiO_2上甘油的转化率达到83.4%,丙烯醇的选择性和收率分别达到26.7%和22.3%;同时其展现出优于MoFe/CeO_2、MoFe/ZrO_2和MoFe/CNTs的稳定性。甘油转化率与催化剂表面弱酸中心浓度呈正相关性,而丙烯醇的生成则与氧化中心(非酸中心)密切相关。甘油转化率和丙烯醇选择性在MoFe/X上随反应温度变化而呈现相悖的变化趋势。     

Cu对Pt/Cu-Mg-Al-O催化剂上NOx储存性能的影响

固定二价与三价阳离子摩尔比为3∶1,采用共沉淀法合成系列Cu-Mg-Al水滑石,经500 ℃焙烧制成复合氧化物Cu-Mg-Al-O（wCuO(％)分别为0、5、10、20,简称w-CMAO, w=0、5、10、20）.通过浸渍法制备Pt/Cu-Mg-Al-O负载型复合氧化物催化剂.XRD结果表明Cu在催化剂及其前驱体中高度分散.采用等温NO_x储存实验研究催化剂对NO_x的储存性能, NO_x-TPD法考察储存的NO_x脱附情况.实验结果表明,尽管Cu取代减少了催化剂中MgO含量,但增强了催化剂的NO氧化活性,有效提高了催化剂的NO_x储存性能.同时TPD结果进一步表明当CuO掺杂量在w=(10～20)％ 时,可以明显降低催化剂上生成的硝酸盐的分解温度.     

四氯化碳液相催化加氢制氯仿多元金属催化剂的制备及其催化性能

以贵金属M(=Pd,Pt)为主要活性成分,掺加过渡金属Fe和Ni作为助剂,采取浸渍和氢气还原法制备了椰壳活性炭(ACcs)负载的单元金属(M/ACcs)、二元金属(M-Ni/ACcs、M-Fe/ACcs)和三元金属(M-Ni-Fe/ACcs)系列催化剂;通过CC_l4液相催化加氢制氯仿反应考察了这些催化剂的催化活性和选择性。结果表明,Pd基催化剂的催化活性明显高于Pt基催化剂,但后者对氯仿的选择性优于前者;在前5 h加氢反应时段,两系列催化剂的活性顺序为:Pd-Ni-Fe/ACcsPd-Fe/ACcsPd/ACcsPd-Ni/ACcs和Pt/ACcs≈Pt-Fe/ACcsPt-Ni/ACcsPt-Ni-Fe/ACcs;总体上,引入Fe对于催化性能的改善效果要优于Ni,Ni的单独引入则会不同程度地降低催化活性。综合考量成本、活性和选择性等因素,优选Pd-Ni-Fe/ACcs作为催化剂,在393 K下反应5 h,可实现CC_l497.6%的转化率以及接近100%氯仿的选择性。     

新型耐甲醇氧还原电催化剂——氮掺杂中空碳微球@铂纳米粒子复合材料

通过模板法制备了一种新型耐甲醇氧还原电催化剂——氮掺杂中空碳微球@铂纳米粒子复合材料(HNCMS@PtNPs)。首先,将铂纳米粒子负载于氨基化二氧化硅微球上,获得PtNPs/SiO₂复合材料。然后通过多巴胺自聚合反应在PtNPs/SiO₂复合材料上包裹聚多巴胺(PDA)膜,将其在氮气气氛中直接进行碳化处理并通过氢氟酸溶液刻蚀去除SiO₂,获得了内嵌有PtNPs的氮掺杂中空碳微球,标记为HNCMS@PtNPs复合材料。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、比表面积分析仪和X射线光电子能谱仪对HNCMS@PtNPs复合材料的形貌和结构进行了表征。采用循环伏安法和线性扫描伏安法研究了HNCMS@PtNPs复合材料的电催化氧还原性能。结果表明：HNCMS@PtNPs催化剂的Pt载量高达11.9%(w,质量分数),对氧还原反应具有高电催化活性、高稳定性和优良的抗甲醇性能,是一种具有应用潜力的直接甲醇燃料电池(DMFCs)阴极电催化剂。     

Pd/γ-Al_2O_3催化剂催化氧化邻-二甲苯

利用纳米γ-Al_2O_3(10 nm)和普通γ-Al_2O_3(200-300 nm),采用浸渍法制备了1%(w)Pd/γ-Al_2O_3催化剂,考察了其催化氧化邻-二甲苯的性能以及催化剂的活性在氢气还原前后的区别。实验结果发现1%(w)Pd/γ-Al_2O_3(nano)在H_2还原后催化氧化邻-二甲苯的活性最高,T_(90)为150℃。利用X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,研究了1%(w)Pd/γ-Al_2O_3催化剂物性结构与催化性能之间的构效关系。结果表明,还原态Pd是H_2还原后催化剂催化氧化邻-二甲苯的活性物种;Pd的颗粒大小与催化剂活性有显著的关系,小粒径有利于催化剂活性提高;纳米γ-Al_2O_3载体与Pd之间的相互作用强,有利于Pd的粒径控制和分散,从而提高1%(w)Pd/γ-Al_2O_3(nano)催化剂的活性。     

Cu掺杂对Pt/Ba/CuxMg1-xAl2O4催化剂高温稀燃NOx消除性能的影响

制备了一系列不同Cu掺杂量的Pt/Ba/Cu_xMg_1-xAl₂O₄(x=0, 0.1, 0.3)催化剂, 将其应用于高温NO_x储存还原(NSR)反应, 并探究了Cu掺杂量对催化剂NO_x消除性能的影响. 结果表明, 储存组分BaCO₃在NSR过程中存在再分散现象. 高温时催化剂的NO_x消除性能取决于其NO_x储存量, 而不是NO氧化和NO_x还原性能. 高温时催化剂的NO_x储存量与其上硝酸盐的热稳定性密切相关, Pt/Ba/MgAl₂O₄上NO_x主要以离子态硝酸盐形式存在, 而掺杂Cu后催化剂上的NO_x又增加了单齿硝酸盐的存在形式, 单齿硝酸盐具有更高的热稳定性, 因此掺Cu催化剂具有更大的NO_x储存量. 在450~500 ℃范围内, Cu的掺杂显著提高了Pt/Ba/MgAl₂O₄的NO_x消除性能; Pt/Ba/Cu_0.1Mg_0.9Al₂O₄催化剂的性能最佳, 450 ℃时的NO_x消除效率高达90%.     

Catalytic Reduction of Nitric Oxide on SiO2/AlO3-supported Transition Metal Catalysts

Selective reduction of nitric oxide in pressence of oxygen is one of the major challenges in the automobile exhaust after-treatment for lean-bum gasoline engines and diesel engines. Besides Cu-ZSM-5, Pt and Pd based noble metal catalysts, alumina-supported silver catalysts show high activities on NOx conversion to nitrogen^[1,2]. However, NO conversion activities over silver on binary oxides have rarely been studied in detail^[3], although copper on SiO₂-Al₂O₃ catalyst was reported to have a high activity^[4] Here, NOx reduction activities on SiO₂-Al₂O₃-supported transition metal catalysts prepared by sol-gel method was investigated.