Mn修饰Al2O3载体负载Pd催化剂及其蒽醌加氢催化性能

以活性氧化铝(γ-Al2O3)为载体,分别以Mn(NO3)2溶液和酸性氯化钯(PdCl2)溶液为修饰组分和活性组分前体,采用分步浸渍法制备了Mn修饰Al2O3载体负载钯催化剂。将催化剂应用于蒽醌加氢反应,考察了催化剂制备方法、活性组分负载量和催化剂还原温度对反应效果的影响。用XRD、BET、XPS和TPR对催化剂进行了表征。结果表明,催化剂活性受到制备方法的影响,在对Mn修饰Al2O3载体进行焙烧,Pd负载量0.2(wt)%、还原温度300℃的条件下,催化剂蒽醌加氢活性较高,较未修饰的催化剂提高了约16%。催化剂中Mn以MnO的形式存在,影响了γ-Al2O3的组织结构,使载体与活性组分之间的作用力增强,活性组分Pd高度分散在催化剂表面,从而提高了催化剂的活性。     

负载型磷钨酸催化剂的制备及其催化果糖分解制备5-羟甲基糠醛的研究

以MCM-41、HZSM-5以及丝光沸石（MOR）为载体,磷钨酸（PW）为活性组分,通过浸渍法制备一系列负载型磷钨酸催化剂;采用FTIR、XRD、N2-吸附-脱附和NH3程序升温脱附等分析手段对催化剂进行表征．结果表明在负载活性物质过程中,载体骨架未被破坏,PW以无定形结构均匀分散到载体的表面并与载体间存在着明显的键合...     

铁、钴或镍助剂促进的 Ag/SiO2 催化剂上气相催化合成 3-甲基吲哚

 将铁、钴或镍促进的 Ag/SiO2 催化剂用于苯胺和 1,2-丙二醇气相催化合成 3-甲基吲哚的反应中, 并采用 X 射线衍射、H2-程序升温还原和热重分析等技术对催化剂进行了表征. 结果表明, 铁或镍助剂的加入有助于提高 Ag/SiO2 催化剂的选择性. 其中, 铁的加入能增强活性组分银与载体间相互作用, 大大促进了银在载体表面上的分散, 使催化剂的初活性显著提高. 而钴或镍的加入虽然能略微减少反应过程中 Ag/SiO2 催化剂表面的积炭, 但加剧了银在反应过程中的烧结, 导致催化剂稳定性下降.     

铈和镧改性γ-Al2O3担载Pd催化剂的结构效应

分别以镧-铈、铈-镧顺序浸渍和镧铈共浸渍的方式在γ-Al2O3载体上引入助剂La2O3和CeO2,然后担载Pd制备了一系列催化剂.以甲醇分解为探针反应,采用XRD、EXAFS和XPS对催化剂的体相和表面结构进行表征,用BET法测定比表面积,并进行了吸附态CO的FTIR研究.结果表明,La2O3容易进入CeO2的晶格中,促进了CeO2在γ-Al2O3上的分散.但不同的La2O3、CeO2加入方式对活性组分Pd在改性载体上的分散度、优势暴露面及其与CeO2之间的相互作用产生不同的影响.关联甲醇分解性能测试结果说明,Pd在载体上的高度分散以及Pd和CeO2之间通过界面产生的强相互作用是催化剂具有高活性的关键.     

铈和镧改性γ-Al2O3担载Pd催化剂的结构效应

分别以镧-铈、铈-镧顺序浸渍和镧铈共浸渍的方式在γ-Al2O3载体上引入助剂La2O3和CeO2，然后担载Pd制备了一系列催化剂.以甲醇分解为探针反应，采用XRD、EXAFS和XPS对催化剂的体相和表面结构进行表征，用BET法测定比表面积，并进行了吸附态CO的FTIR研究.结果表明,La2O3容易进入CeO2的晶格中，促进了CeO2在γ-Al2O3上的分散.但不同的La2O3、CeO2加入方式对活性组分Pd在改性载体上的分散度、优势暴露面及其与CeO2之间的相互作用产生不同的影响.关联甲醇分解性能测试结果说明,Pd在载体上的高度分散以及Pd和CeO2之间通过界面产生的强相互作用是催化剂具有高活性的关键.     

负载型催化剂的表面相互作用及其在大气分子污染物NO和CO消除中的应用基础研究

负载型催化剂具有重要的应用背景,研究表面分散组分与载体之间的相互作用.对于了解催化过程的本质,进而设计开发高效实用的催化剂均有重要的指导意义.本课题组近年来在该领域中进行了一些探索研究,涉及的催化剂以负载型金属氧化物(如CuO/γ-Al_2O_3,CuO/Ce_xZr_(1-x)O_2和CuO/Ti_xSn_(1-x)O_2等)为主,涉及的反应包括CO完全氧化和NO+CO反应.通过改变活性组分的负载量、添加改性剂和改变样品制备条件等制得一系列样品,用多种固体催化剂表征手段考察各组分在催化剂中的作用以及在上述催化反应中的活性变化规律.研究表明:(1)金属氧化物和卤化物等离子化合物在氧化物载体表面的分散容量和分散后的一些性质均可从"嵌入模型"的考虑得到解释;(2)处于不同载体表面的活性物种或同一载体表面不同结构的活性物种,由于其存在状态的差异使得其氧化还原性质和催化性质不同;(3)在相关催化剂体系中进行的CO完全氧化和NO+CO反应的结果显示,通过探索催化剂的"组成-结构-性质"间的关系,有可能为实际催化剂的设计提供理论参考.     

Na-W-Mn/SiO2催化剂中的组分协同效应

 利用XRD, SEM和Raman光谱等手段对Na-W-Mn/SiO2催化剂中形成的物相、活性组分在载体表面的分散度以及催化剂表面的金属中心结构进行了研究. 结果表明,组分间的相互作用对各活性组分在催化剂中的存在形式有重要影响. 在无定形氧化硅表面, W以八面体六配位WO3形式存在,在α方石英表面, W以四面体四配位的WO4形式存在. 没有组分Na时, W或Mn在催化剂表面以氧化物颗粒形式存在; Na的加入不仅可大大提高W或Mn在催化剂表面的分散度,而且可使WO4四面体的结构变得十分均一. 反应性能研究还表明, Na和Mn之间存在很强的电子相互作用,对于含Mn催化剂的选择性具有重要影响.     

镧助剂对铜硅催化剂结构及其甘油氢解性能影响研究

在沉淀凝胶法制备的Cu/SiO2催化剂中采用浸渍法添加La助剂,制备了一系列不同La含量的Cu-La2O3/SiO2催化剂,利用BET、XRD、TPR、XPS和TEM对催化剂进行了系统表征,并在高压反应釜中对其进行了甘油氢解制备1,2-丙二醇活性评价,研究了La含量对催化剂高温热稳定性及甘油氢解活性的影响.结果表明:适量La的引入能明显抑制催化剂的高温烧结,维持催化剂的大比表面及活性组分的高分散,提高催化剂的结构稳定性;同时对减少反应过程中活性组分的流失也有很好的效果.铜镧之间存在着协同作用,经高温焙烧后得到加强,对Cu/SiO2催化剂的甘油氢解活性有很好的促进作用.     

固体炭对一氧化氮低温催化解离还原反应的影响——Ⅱ.复合催化剂中铁在载体炭上化学形态的研究

用~(57)Fe穆斯堡尔谱研究了炭载型复合催化剂中铁化学形态随温度的变化,及各活性组分、助剂对铁化学形态的影响;并通过ESR谱考察了复合催化剂中不同活性组分对铁在载体炭表面电子特性的影响。研究结果表明,复合催化剂中各活性组分、助剂和载体炭与铁之间存在着强相互作用。在350～650℃,载体炭可将铁从Fe_2O_3还原到Fe_3O_4、FeO、α-Fe和生成炭化铁。活性组分Cu和助剂K可改变催化剂中铁周围的电子密度,促进铁在载体炭上从高价态向低价态还原。同时还发现催化剂中Na和Cr对铁有很强的助分散作用。     

X光衍射相定量外推法测定活性组分在载体表面的分散阈值

活性组分与载体的相互作用,活性组分在载体表面分散的结构状态,以及活性组分在载体表面的最大分散量(分散阈值)是多相催化剂研究中的基本问题。活性组分在载体表面的分散状态和分散阈值取决于活性组分和载体本身的结构和性质。活性组分在载体表面的分散,总是在载体表面能量上和几何上有利的位置进     

硅溶胶负载非晶态NiB纳米团簇的制备与催化加氢性能

以硅溶胶为载体,通过化学还原法制备了具有超小尺寸的非晶态NiB催化剂. 采用高倍透射电镜、选区电子衍射和能量色散谱对样品的形貌和结构进行了表征. 结果表明,以硅溶胶为载体负载的非晶态NiB催化剂,其活性组分的粒径在1～2 nm, 并且活性组分Ni均匀地分布于硅溶胶载体上. 与传统的Raney Ni催化剂相比, NiB/硅溶胶表现出更为优异的催化加氢性能并极大地提高了氢化效率. 催化剂的优良活性可归因于载体硅溶胶的大表面积及其硅烷醇对活性组分的锚定功能,这使活性组分Ni以超小尺寸均匀地分散于载体上,从而使纳米粒子的表面效应得到充分发挥.     

Pd/CuO-Ce_(0.5)Mn_(0.5)O_2催化氧化合成葡萄糖醛酸及其内酯

用柠檬酸络合法制备了掺杂铈锰复合金属氧化物载体,采用沉淀法负载活性组分钯得到催化剂Pd/CuO-Ce0.5Mn0.5O2,用XRD、SEM和XPS对催化剂结构进行了表征分析,考察了不同CuO掺入量对葡甲苷的伯羟基选择氧化合成葡萄糖醛酸及其内酯的催化活性的影响。结果表明,CuO的掺入对载体的孔结构及活性组分在载体表面的分散都得到了不同程度的改善;Ce-Cu-Mn的协同作用有利于提高Pd的氧化还原性能。当CuO添加量为9%及Pd负载量为0.5%时,葡萄糖醛酸及其内酯的总收率可达70%。     

Pt-Ce掺杂对Cu/Al2O3催化剂结构及性能的影响及其用于苯催化氧化的研究

通过添加Pt-Ce作为助剂,对Al2O3担载的Cu催化剂进行修饰,制备负载型催化剂用于苯的催化氧化。利用XRD,N2吸附和H2-TPR等手段对载体和催化剂的织构-结构、活性组分的分散、还原性能及活性组分之间的相互作用进行了表征和分析。结果表明:添加Pt与Ce有利于提高CuO颗粒在Al2O3表面上的分散度,使其晶粒变小,从而改善了催化剂的性能。部分活性组分进入到Al2O3孔道中,在孔中及表面均形成了活性氧化物种。添加微量的Pt(0.1%(质量分数))及Ce可明显提高Cu/Al2O3催化剂的氧化活性,其中0.1%Pt/10%CuCe(12∶1)/Al2O3在250℃下就能完全催化氧化苯,表现出最佳的催化活性,可与贵金属催化剂(通常负载量在0.3%～2.0%)的活性相媲美。催化剂的高活性主要是在于活性组分在Al2O3表面的高分散以及PtOx,CuO和CeO2之间的相互作用。     

碳纳米管对Rh-Ce-Mn/SiO2催化剂催化CO加氢合成含氧化合物性能的影响

 制备了碳纳米管(CNTs)促进的Rh-Ce-Mn/SiO2催化剂,采用X射线光电子能谱、程序升温还原、 N2物理吸附、 X射线衍射以及吸附H2或CO的程序升温脱附对催化剂进行了表征,并考察了催化剂对CO加氢合成含氧化合物的催化性能. 结果表明, CNTs的添加促进了铑的分散,铑及助剂在载体表面发生富集; 活性组分铑与助剂及载体间的相互作用和催化剂样品的还原性能发生了改变; 在铑基催化剂中加入CNTs后,强吸附的H2和CO的量明显增大. CNTs促进的铑基催化剂的CO加氢活性明显提高,当CNTs添加量为10%时,一定条件下催化剂上含氧化合物的时空收率可达336.2 g/(kg·h).     

掺氮纳米炭球担载高分散钯纳米催化剂的制备及其苯甲醇氧化性能(英文)

负载型贵金属纳米催化剂中的金属纳米粒子易发生团聚或流失,因此提高金属活性组分的分散性和稳定性很重要。我们报道了一种制备高分散钯纳米催化剂的方法,通过浸泡法将氯钯酸前驱体负载到苯并噁嗪聚合物上,再经过惰性气氛一步热解得到纳米炭球担载钯催化剂.催化剂性能通过温和条件下苯甲醇氧化反应进行评价.经过500℃热处理制备的催化剂,从TEM图可以看出Pd纳米粒子均匀分散在载体上,尺寸大小约为3 nm,这是由于载体和钯活性组分的配位作用有利于提高钯纳米粒子的分散性和稳定性.通过调控金属负载量及负载时间,尽可能地实现活性组分分布在载体外表面,制备的催化剂上最高TOF为690 h-1.此催化剂同时具有较好的循环稳定性,失活后的催化剂经过200℃焙烧即可实现再生.     

硅胶负载聚乙烯吡啶-聚[苯乙烯-顺丁烯二酸]-钯催化剂的结构研究

利用X-光电子能谱、紫外-可见光谱、电子显微镜等技术研究了硅胶负载的聚乙烯吡啶-聚[苯乙烯-顺丁烯二酸]-钯催化剂的结构.发现催化剂中活性组分除钯(0)外,还存在少量钯(Ⅱ).第二种高分子的存在可以影响钯(Ⅱ)的相对含量.催化剂中钯以很小的粒子均匀分布在载体上,因此具有良好的催化加氢性能.     

汽车尾气净化用钯催化剂的制备及活性考察

制备了一系列用于净化汽车尾气的新型钯催化剂．该催化剂以堇青石蜂窝陶瓷为基体与含助剂的γ-Al2O3涂覆层构成载体，La、Ce、Pr、Sm、Nd、Eu、Mg、Ca、Ba、Sr、Ni、Fe、Mn等的复合氧化物为助催化剂，主活性组分钯，含量为0．05％．在实验室配气条件下，对该系列催化剂进行三效活性的测试，结果显示催化剂对CO．THC．NO的T50分别为188℃，213℃，204℃，经空气中1000℃／4h的快速热老化后(相当于汽车运行5万公里)，T50分别为202℃，231℃，222℃；表明，部分助剂引入涂层，增大了载体的比表面积，提高了载体的抗热冲击能力；以氧化物形式引入的另一部分助剂同时起到分散和稳定贵金属的作用，且钯与其产生协同作用，对改善钯催化剂的三效性能有显著效果．     

CuO-CaO/SiO2超细催化剂结构及糠醛加氢反应性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备出超细CuO—CaO／SiO2催化剂，用XRD、BET、TEM、XPS、TPR对催化剂结构进行了表征．将催化剂用于糠醛催化加氢反应，制备2-甲基呋喃，研究了活性组分负载量对催化剂结构及性能的影响。结果表明，载体对活性组分的分散能力随着负载量的减少而增大；催化剂的比表面积和孔体积随负载量的增加而减小，而孔径逐渐增大；活性组分与载体之间存在较强的相互作用．催化剂在糠醛加氢反应中表现出很高的活性；选取适宜的活性组分负载量，可高选择性制取2-甲基呋喃．     

低钯型Pd-Ni-La-Ce催化剂氧化性能研究

应用微反装置研究了以堇青石为第一载体, 以含一定La/Ce的γ-Al2O3超细活性铝胶浆作涂层的复合载体活性和低钯含量(0.8‰)催化剂Pd-La-Ce, Pd-Ni-La-Ce的活性, 对催化剂进行了TPR, CO-TPD和O2-TPD表征; 研究并探讨了Ni在催化剂中良好的助催化作用; 通过对加不同竟争吸附剂的400目催化剂进行怠速实验和活性比较, 找出了活性组分Pd在负载型催化剂上的最佳分布状态, 开发出了具有良好氧化活性的低钯型Pd-Ni-La-Ce汽车尾气净化催化剂.     

CeO2纳米管负载Pd纳米颗粒催化CO低温氧化

高效负载型Pd催化剂的制备及其在CO低温氧化反应中的机理探究是近年来的研究热点.普遍认为,Pd催化剂上的CO氧化反应遵循Langmuir-Hinshelwood机理:首先,CO吸附于Pd物种表面;然后,CO与催化剂表面的晶格氧发生反应转化为CO2,反应发生在金属-载体界面.另外,高分散的Pd活性物种有利于CO氧化反应.同时载体的形貌、暴露的晶面、氧空位以及孔结构等都是影响催化剂活性的重要因素.CeO2纳米管具有独特的管状特征和较高的比表面积,是一种潜在的CO低温氧化催化剂载体.本文利用乙醇还原法,以CeO2纳米管为载体,制备不同Pd含量的Pd/CeO2-nanotube纳米催化剂,并利用N2吸附脱附、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、CO程序升温脱附(CO-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,探索纳米催化剂载体形貌对CO氧化反应活性的影响.氮气吸脱附结果表明,Pd/CeO2-nanotube具有较高的比表面积(58.0 m2/g),且存在介孔结构.XRD表征发现,Pd/CeO2-nanotube的衍射峰对应立方萤石型结构的CeO2的(111),(200),(220),(311)等品面.TEM结果表明,Pd/CeO2-nanotube具有均匀的纳米管形貌,其外径为40-60 nm,Pd纳米颗粒均匀分散在其表面.CO-TPD结果表明,Pd/CeO2-nanotube在1 10℃附近具有很强的脱附峰,在370℃和600℃附近分别具有较宽和较弱的脱附峰,这表明该催化剂具有较多的吸附位,且具有很强的CO吸附能力;CO不可逆吸附量计算结果表明,该催化剂上的Pd具有很高的表面分散度(23.3％),Pd颗粒尺寸为7.3 nm.XPS表征显示,Pd以pd2+的形式分散于CeO2纳米管的表面,且与载体发生相互作用,存在Pd-O-Ce键;同时该催化剂表面存在丰富的Ce3+,为反应提供更多的氧空位.0.9Pd/CeO2-nanotube纳米催化剂在CO氧化反应中表现出优良的活性,能在100℃实现CO的完全转化;通过计算发现,该催化剂具有较高的TOF值(0.63 s-1),由Arrhenius 曲线可得到该催化剂的活化能为26.5 kJ/mol.综上可见:金属活性组分的尺寸和分散度、载体的结构特征、CO吸附能力以及金属-载体间的相互作用决定催化剂的性能.Pd/CeO2-nanotube的高比表面积有利于Pd的分散;其强CO吸附能力有利于CO吸附于Pd物种表面;催化剂表面丰富的Ce3+能为反应提供更多的氧空位,Pd-O-Ce键的形成能增强金属-载体间的相互作用,有利于CO与催化剂表面品格氧发生反应.同时催化剂介孔结构有利于反应气体和产物气体的吸附和扩散,因此,Pd/CeO2-nanotube纳米催化剂在CO氧化反应中表现出优良的活性.