Ir/CeO2催化剂的表征和CO氧化性能

采用浸渍法制备了Ir/CeO2催化剂,考察了催化剂的CO氧化活性。随着Ir负载量的增加,Ir/CeO2催化剂的CO氧化活性先上升后下降,当Ir的负载量为1%时,催化剂的活性最高。Ir/CeO2催化剂中Ir以IrO2的形式存在,当低负载量(≤1%)时以高分散形式存在;高负载量(>1%)时以晶相IrO2的形式存在。随着Ir负载量增加,Ir粒子逐渐变大,反应比速率和反应转换频率(TOF)逐渐下降,表明小粒子上具有更高的CO反应活性。同时也发现金属态Ir催化剂的CO氧化活性高于氧化态IrOx催化剂。     

CexZr1—xO2复合氧化物负载PdO催化剂的CO和CH4氧化性能研究

以CexZr1-xO2复合氧化物为载体, 采用浸渍法配制了负载PdO催化剂,考察了催化剂对CO和CH4的氧化活性, 并对该催化剂的还原性能进行了表征. 结果表明,Ce/Zr比对催化剂的活性影响很大. 对于CO氧化, 当x=0.8时, 催化活性最高;而对于CH4氧化, x=0.5时,活性最高. 出现3个催化剂还原峰(α、β、γ), α峰归属于PdO还原,而β和γ峰归属于载体的还原. 我们认为α峰与CO氧化有关.     

Ce-OMS-2催化苯甲醇液相氧化制苯甲醛

采用回流法合成氧化锰八面体分子筛(OMS-2),并采用浸渍法负载Ce制备Ce-OMS-2催化剂,以分子氧为氧化剂考察了催化剂对苯甲醇液相氧化制苯甲醛的活性。当Ce含量为30%(质量分数)时,Ce-OMS-2催化剂的活性最高。100℃下反应1 h时,苯甲醇转化率为50.3%,催化剂的质量比活性达10.1 mmol.(g.h)-1。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FT-IR)、程序升温还原(H2-TPR)对催化剂进行了表征。结果表明:所制备的催化剂具有结晶良好的八面体结构,当Ce含量小于30%时,Ce以高分散形式存在,但当Ce含量大于30%时,将出现聚集态CeO2结晶;高分散CeO2促进了OMS-2中MnOx的还原,改善了活性中心的电子传递,从而显著提高了催化剂活性。     

MnOx／TiO2催化剂的表面状态与氧化活性

研究了不同负载量的MnO_2/TiO_2系列催化剂的表面状态及CO氧化活性。结果表明,当MnO_2负载量低于5.7wt％时,MnO_2呈Mn_2O_3相;高于5.7wt％时,MnO_2则为Mn_2O_3+MnO_2混合相。Mn_2O_3由分散态到聚集态的分散阀值为0.028g Mn_2O_3/100mm~2 TiO_2。催化剂氧化活性与其表面状态密切相关。当Mn~(3+)、Mn~(4+)共存时,有利于提高氧化活性。     

Pt/Ce0.75Zr0.25O2的催化性能及其氧移动性的 18O 同位素交换表征

 采用浸渍法制备了Pt/Ce0.75Zr0.25O2催化剂,考察了催化剂对乙醇及CO的氧化活性,并采用 18O 同位素交换、乙醇程序升温表面反应(C2H5OH-TPSR)、一氧化碳程序升温脱附(CO-TPD)和程序升温还原(H2-TPR)等技术对催化剂进行了表征. 结果表明, Pt/Ce0.75Zr0.25O2催化剂表现出较高的乙醇和CO氧化活性,其催化活性随着Pt负载量的增加而提高. 当Pt负载量为3%时,活性最高. 继续增加Pt负载量,催化剂活性下降. C2H5OH-TPSR和CO-TPD结果表明,催化剂对乙醇或CO的氧化活性与从催化剂表面脱附出来的CO2量有对应关系, CO2脱附量越大,催化剂活性越高. 18O 同位素交换结果表明,表面氧交换能力与其氧化活性有一定对应关系,催化剂的表面氧交换能力越高,氧化活性越高.     

CuO/CeO2催化剂的催化氧化性能及其表征

用CO流动反应法 ,程序升温还原 (TPR) ,光电子能谱 (XPS)和X射线衍射Rietveld分析等技术研究了CuO ,CeO2 及CuO/CeO2 各组分催化剂。结果表明 :单组分的CuO和CeO2 对CO的氧化活性较低 ,但CuO与CeO2 形成复合氧化物后 ,其CO氧化活性明显提高 ,这可能与铜物种在CeO2 表面的价态 (Cu2 + 和Cu+ ) ,分散状态和还原性能有关。CuO在CeO2 上的负载量对铜物种在CeO2 表面形成的价态 (Cu2 + 和Cu+ )至关重要 ,CuO的负载量为 1 0 %时 ,XPS检测不到Cu2p3/2 (eV)结合能 ;当CuO的负载量为 5 0 %时 ,CuO主要以Cu2 + 和Cu+ 形式存在 ,而负载量大于 5 0 %时 ,CuO则以Cu2 + 形式存在。由于形成了CuO/CeO2 复合氧化物 ,使离子半径小于Ce4 + 的CuO进入了CeO2 晶格 ;当CuO的负载量达到 5 0 %时 ,CuO的晶粒尺寸值为最小 ( 6 1nm) ,而晶格畸变值为最大 ( 2 86× 10 - 3) ,此时 ,催化剂具有较高的表面能和最佳的CO氧化活性     

Pt/CeO_2催化剂上甲醛催化氧化

以CeO2为载体,采用浸渍法制备了负载型Pt催化剂用于低温甲醛氧化反应,考察了Pt前驱体及Pt负载量等因素对催化性能的影响。XRD,TEM和CO化学吸附表征结果表明Pt粒子在载体上高度分散。反应结果表明,以Pt(NO3)2为前驱体比H2PtC l6为前驱体制备的催化剂表现出更好的反应性能,C l-离子的存在降低了催化剂的氧化还原能力,从而抑制了催化活性。此外,催化剂的活性随着Pt负载量的增加而增强,其中Pt负载量为3%时催化剂在30℃时甲醛转化率仍在80%以上。     

草酸盐热分解法制备CeO_2负载CuO催化剂用于CO优先氧化反应

采用草酸盐热分解-浸渍法制备了一系列不同CuO负载量的CuO/CeO_2催化剂,并将其用于CO优先氧化(PROX)研究.当CuO负载量为10%时催化剂活性最高,具有温区最宽且温度最低的CO完全转化窗口(96~160℃),并且当反应温度低于131℃时,产物中CO2选择性始终保持100%.研究结果表明,当负载少量CuO时,Cu~(2+)离子会进入CeO_2晶格形成固溶体;进一步提高CuO负载量会导致CuO在CeO_2表面聚集.对于CuO/CeO_2催化剂,形成Cu-Ce固溶体会在催化剂表面生成大量的表面氧空位和Ce3+;Ce3+则与Cu~(2+)作用产生更多的表面Cu~+,而Cu~+是CO PROX的活性中心,因此表面Ce3+含量的提高和Cu-Ce之间相互作用的增强是活性提高的主要原因.与普通沉淀-浸渍法制备的CuO/CeO_2催化剂相比,草酸盐热分解-浸渍法制备的催化剂更有利于Cu-Ce固溶体的形成,从而具有更多的表面Ce3+和更强的表面Cu-Ce相互作用,因此具有更高的CO优先氧化活性.     

介孔Al2O3负载PdO催化甲烷燃烧反应性能

采用浸渍法制备了介孔Al2O3(M-Al2O3)负载PdO催化剂,考察了其催化CH4燃烧反应性能.结果表明,以M-Al2O3为载体的PdO催化剂活性比普通Al2O3载体高得多,这很可能与M-Al2O3的孔道结构对PdO物种的限域作用有关.随着PdO/M-Al2O3催化剂焙烧温度的升高,甲烷催化燃烧活性先增加后降低,其中700oC焙烧的催化剂活性最高,400oC反应时CH4转化率为91%.此时Pd物种主要以PdO颗粒形式高度分散在载体的介孔孔道内,而高温焙烧时,Pd物种主要以Pd和PdO的混合晶相存在.尽管900oC焙烧制得的催化剂上CH4的转化率降低,但TOF值最大,这可能与该催化剂中同时存在金属Pd和PdO有关.     

固相浸渍法制备NiO/CeO2催化剂及其在CO氧化反应中的应用

采用固相浸渍法制备了一系列NiO/CeO2催化剂,并通过与常规湿浸渍法比较,考察了制备方法对催化剂和CO氧化反应性能的影响.同时结合X射线衍射(XRD),N2吸附-脱附(BET),透射电镜(TEM),氢气-程序升温还原(H2-TPR),拉曼(Raman)光谱,X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂的结构和表面物种分散状态进行了表征.CO氧化活性测试结果表明,当镍负载量相同时,固相浸渍法制备的催化剂相比于湿浸渍法表现出更好的催化性能.TEM、XPS、H2-TPR结果表明,固相浸渍法更有利于加强镍铈间的相互作用和得到高分散的镍物种,从而促进镍物种的还原.Raman结果表明固相浸渍法相比于湿浸渍法能产生更多氧空位,这有利于氧气在催化剂表面的活化,使得CO氧化反应更容易进行.     

锰八面体分子筛的合成、表征及其对二甲醚燃烧的催化性能

以高锰酸钾和马来酸为原料,以聚乙二醇单甲醚(MPEG)为模板剂,采用溶胶凝胶法合成了锰八面体分子筛(OMS-2),并将其用于二甲醚的催化燃烧反应.XRD,FT-IR和UV-Vis结果表明,合成的材料为隐钾锰矿型的锰氧化物.TEM结果表明合成的材料具有棒状的外形结构,其中MPEG起模板导向剂的作用.O2-TPD和H2-TPR结果表明合成的OMS-2材料容易还原,富有晶格氧.OMS-2材料在二甲醚催化燃烧中表现出优异的催化性能,能够在较低的温度下将二甲醚完全转化为CO2和H2O,晶格氧在该反应中起非常重要的作用.     

OMS-2/Al2O3/堇青石整体式催化剂的制备及其催化性能研究

以Al₂O₃/堇青石蜂窝陶瓷为载体,氧化锰八面体分子筛(OMS-2)为活性组分,采用涂覆法制备了系列整体式催化剂。考察了黏合剂种类和活性组分涂覆次数对二甲醚(DME)催化燃烧性能的影响,并对催化剂进行XRD、BET、SEM、H₂-TPR、O₂-TPD等表征。结果表明,以甲氧基聚乙二醇为黏合剂经一次涂覆制备的整体式催化剂的性能最佳,活性组分OMS-2以相互交织的簇体均匀分布在载体上,并与Al₂O₃之间存在较强的相互作用。涂层的添加有效增加了催化剂的比表面积,提高了催化剂的性能,最佳催化活性t₉₀为257 ℃。     

堇青石蜂窝陶瓷负载锰氧化物催化分解臭氧性能

为了提高臭氧分解催化剂的实际应用能力,通过采用过渡金属锰氧化物为原料与铝胶混合涂覆到堇青石蜂窝陶瓷载体表面,制备了不同锰氧化物负载的整体式催化剂。 然后在常温常压下考察了整体式催化剂分解臭氧的性能。 通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼(Raman)光谱、X射线光电子能谱仪(XPS)、BET比表面积法和程序升温还原技术(H₂-TPR)对催化剂进行了表征。 研究结果表明,不同锰氧化物催化剂的活性按以下顺序排列:氧化锰八面体分子筛(OMS-2)＞MnO₂＞Mn₂O₃＞Mn₃O₄＞MnO。 相比其它锰氧化物,OMS-2负载的整体式催化剂对臭氧的反应活性最高,这可能归因于OMS-2具有较大的比表面积和较好的还原性能,从而有利于表面氧空位的生成和参与臭氧分解反应。 研究结果为提高堇青石蜂窝陶瓷负载型整体式催化剂应用于臭氧分解的性能提供了理论依据。     

Synthesis and formation mechanism of nanoneedles and nanorods of manganese oxide octahedral molecular sieve using an ionic liquid

Single-crystalline cryptomelane-type manganese oxide octahedral molecular sieve (OMS-2) nanoneedles and nanorods were prepared by a solution-phase approach in the presence of an ionic liquid 1-n-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ([BMIM]BF4). [BMIM]BF4 can act as a cosolvent, structure-directing agent, and reducing reagent in the reaction system. Based on the redox reaction of MnCl2 and KMnO4 in the mixed solvents of water and [BMIM]BF4, the formation of OMS-2 nanoneedles followed the rolling mechanism with lamellae as an intermediate. However, the direct reaction of KMnO4 with [BMIM]BF4 resulted in the formation of OMS-2 nanorods with diameters as small as 3-6 nm. The formation mechanism of OMS-2 nanostructures was discussed.     

Heterogeneously catalyzed synthesis of primary amides directly from primary alcohols and aqueous ammonia

In the presence of a manganese oxide based octahedral molecular sieve (OMS-2), a range of primary amides could be synthesized directly from primary alcohols and ammonia. The observed catalysis was heterogeneous, and the recovered catalyst could be reused many times without an appreciable loss of its catalytic performance.     

掺Ag对氧化锰八面体分子筛催化CO氧化性能的影响

采用回流法在酸性介质中合成了掺杂贵金属Ag的氧化锰八面体分子筛(OMS-2).利用X射线衍射、低温N2吸附、透射电子显微镜及程序升温脱附(TPD)等技术对固体材料的结构进行了表征,考察了材料对CO氧化反应的催化性能,以及Ag的掺杂对该反应的影响.结果表明,合成的OMS-2材料属于cryptomelane一维隧道结构,适量Ag的掺杂使分子筛的有序性得到改善,孔径更均一.Ag的加入还能明显提高催化剂的反应活性.O2-TPD和CO-TPD实验表明,Ag的引入使材料对CO的吸附性能及晶格氧的扩散能力得到显著增强,这是提高催化剂对CO氧化催化能力的主要原因.     

锰氧八面体分子筛室温同时去除甲醛和臭氧的性能研究

通过回流法、无溶剂法及水热法合成了3种锰氧八面体分子筛催化剂（OMS-2），并对其室温同时去除甲醛和臭氧的反应活性进行了研究.结果表明无溶剂法制备的锰氧八面体分子筛（OMS-2-S）具有最高的甲醛转化率，且水气的加入对3种OMS-2催化剂的二氧化碳产率均具有明显的促进作用.并通过XRD、SEM和XPS等技术对催化剂进行表征，考察了催化剂物理化学性质对其催化活性的影响.从表征结果可得，较强的吸附能力、丰富的氧空位及较强的氧物种移动性是OMS-2-S催化剂活性较高的原因.     

钯/掺杂锰氧八面体分子筛催化一步合成碳酸二苯酯

采用浸渍法制备出Ce3＋, Cu2＋, Pb2＋, Ag＋, Fe3＋掺杂锰氧八面体分子筛, 负载钯后用于一步氧化羰基化合成碳酸
二苯酯(DPC)反应. Pd/Cu-OMS-2 催化活性最高, DPC 收率为12.1%. 通过X 射线衍射(XRD), 扫描电镜(SEM), 氮气吸
附(BET)和X 射线光电子能谱(XPS)对催化剂样品进行了表征. 表征结果表明, 不同金属离子掺杂后, 催化剂的晶型仍
保持隐钾锰矿结构. 从电位滴定测试数据来看, 杂质离子引入后, 锰的平均氧化态增加. 在催化反应过程中, Mn4＋/
Mn2＋和Pd2＋/Pd0 构成了氧化还原循环链, Mn3＋的存在可以补充反应过程中消耗掉的Mn4＋. XPS 分析了晶体中氧物种的
存在形式, 化学吸附氧/(晶格氧＋化学吸附氧)的比值越高, 催化活性越好.     

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.     

Shape-controlled synthesis of manganese oxide octahedral molecular sieve three-dimensional nanostructures

Cryptomelane-type manganese oxide octahedral molecular (OMS) sieve three-dimensional (3D) nanostructures were synthesized via facile temple-free low-temperature hydrothermal reactions. Morphologies of the cryptomelane-type OMS-2 nanoparticles with tunnel dimension of 4.6 x 4.6 A can be tuned by varying reaction temperatures. At low temperature (120 degrees C), OMS-2 dendritic nanoclusters composed of uniform single-crystal nanotetragonal prisms with square cross-sections were formed. At high temperature (180 degrees C), the morphologies of OMS-2 became spherical dandelion-like microspheres composed of uniform single-crystal OMS-2 nanoneedles. Slow oxidation of Mn(2+) by Cr(2)O(7)(-) under hydrothermal conditions is critical for the formation of the hierarchically ordered OMS-2 3D nanostructures.