磷钨酸“瓶中船”型催化剂的合成、表征及催化分解NOx性能

采用原位合成的方法 ,在微波辐射条件下制备了样品NH4PW-NaY,并通过FTIR、XRD、低温氮吸附-脱附等手段确认了该样品为磷钨酸铵(NH4PW)存在于NaY沸石超笼中的"瓶中船"型催化剂。通过NH4PW与NOx反应生成磷钨酸(HPW)的方式将NH4PW-NaY转化为HPW-NaY,并通过红外及红外吡啶吸附等表征手段证实了NaY沸石超笼中只含有磷钨酸的"瓶中船"型催化剂HPW-NaY被首次制备。随后研究了该催化剂对NOx的吸附-脱附性能,结果表明,在吸附温度为170℃时,HPW-NaY对浓度为1 696 mg.m-3的NOx吸附容量为2.38 mgNOx.gcat-1,在通水蒸汽条件下,催化剂温度降至100℃时所吸附的NOx发生脱附,脱附后的催化剂可重复使用。最后通过程序升温脱附-质谱(TPD-MS)研究了HPW-NaY对NOx的催化分解性能,结果发现NOx在以NaY沸石为载体的HPW上的分解过程中有O2产生,且氧的产生滞后于N2O及N2,HPW-NaY催化分解NOx的转化率及N2选择性分别为61%与75%,均高于单纯HPW催化剂。     

铈钛混合氧化物负载磷钨酸吸附-分解NOx性能

通过软化学途径合成了铈钛混合氧化物(CeO2-TiO2)载体材料,并分别通过等体积浸渍法和机械研磨法负载磷钨酸(H3PW12O40)。采用FTIR、XRD、SEM和BET比表面积测定对CeO2-TiO2及负载型多酸催化剂进行了表征;考察了负载量、负载方法、吸附温度等因素对催化剂吸附NOx效率的影响;选取吸附性能最佳的催化剂进行了NOx催化分解实验,探讨了NOx吸附-分解机理。结果表明:相对于等体积浸渍法,机械研磨法更适合此类载体负载H3PW12O40,其NOx吸附效率均高于H3PW12O40及载体本身;在0~60%的负载量范围内,随着H3PW12O40负载量的增加,负载型催化剂吸附NOx的效率呈先升后降趋势,负载量为40%时NOx吸附效率最佳,达90%;吸附过程中NOx与催化剂活性组分H3PW12O40发生作用,生成NOH+;H3PW12O40二级结构中结晶水对催化剂吸附NOx有重要作用;当温度从150℃升至450℃时,被吸附的NOx发生分解,分解产物的组成与N2的收率均受升温速率的影响,升温速率越快,N2收率越高。向吸附分解NOx后的催化剂床层通入含有水蒸气的空气,可有效补充NOx分解过程中H3PW12O40失去的结晶水,从而恢复催化剂优良的NOx吸附分解性能,实现催化剂的有效再生利用。     

低温等离子体协助B2O3/γ-Al2O3 选择催化还原NO（英文）

研究了低温等离子体协助催化条件下甲烷选择性催化还原NO反应(SCR).反应气体经等离子体活化后,生成NO2,HCHO,CH3NO和CH3NO2等活性更高的中间产物.程序升温表面反应表明,这些中间产物可在等离子体后置催化装置上进一步反应,从而使NOx还原为N2.在考察的一系列催化剂(包括γ-Al2O3,Ag/γ-Al2O3,B2O3/γ-Al2O3,Ga2O3/γ-Al2O3,In2O3/γ-Al2O3等)中,B2O3/γ-Al2O3表现出最好的催化活性.当反应温度为300oC时,NOx转化率达到最高.与γ-Al2O3催化剂相比,在10wt%B2O3/γ-Al2O3催化剂上,300oC时,NOx转化为N2的转化率从33.4%提高至51.0%.催化剂的酸性对于经等离子体活化后的反应气体在催化剂上的SCR反应起到重要作用.同时,催化剂上吸附态NOx对于NOx的转化也起到一定作用.     

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).     

V2O5/赤铁矿催化剂结构及其NH3选择性催化还原NOx性能

以水热合成针铁矿为前驱体浸渍偏钒酸铵,分别于300,400和500℃空气中焙烧,制备了不同活性组分负载量的V₂O₅/赤铁矿（V/H）催化剂,用于氨选择性催化还原（SCR）脱硝。采用X射线衍射、透射电子显微镜、比表面积分析仪、程序升温还原及程序升温脱附等方法对催化剂结构进行了表征,并用标气配制模拟烟气进行了脱硝实验。结果表明,300℃煅烧3%V/H催化剂当烟气温度为250-300℃时NO转化率均可达95%以上;当配气中单独加入水蒸气或低浓度SO₂（0.01%）时,V/H催化脱硝的活性不受影响;当系统加入高浓度的SO₂（0.03%与0.05%）或同时添加H₂O与SO₂时,SCR脱硝效率下降,其机制可能是SO₂在催化剂表面竞争吸附所致,停止添加后,催化活性迅速恢复。     

几种方法制备的H3PW12O40/SiO2催化剂的结构和催化性能

 针对H3PW12O40(HPW)的比表面积小和不易回收利用等缺点,分别采用浸渍法、溶胶-凝胶法和以离子液体为模板剂的溶胶-凝胶法制备了HPW/SiO2催化剂,采用傅里叶变换红外光谱、 X射线衍射、 N2物理吸附和吸附氨的程序升温脱附等技术对催化剂样品进行了表征,并考察了其对苯硝化反应的催化性能. 结果表明,所制备的催化剂样品都保持了HPW原有的Keggin结构. 浸渍法制备的催化剂的比表面积(475.2 m2/g)较小,使用4次后硝基苯的收率由82.4%下降到70.7%; 溶胶-凝胶法制备的催化剂的比表面积(498.6 m2/g)居中,使用4次后硝基苯的收率由85.1%下降到79.6%; 以［emim］BF4离子液体为模板剂,采用溶胶-凝胶法制备的催化剂含有介孔结构,比表面积(558.5 m2/g)最高,使用4次后硝基苯的收率由84.7%下降到79.9%. 不同方法制备的HPW/SiO2催化剂具有较高的催化苯硝化反应活性和较好的稳定性.     

具有吸附-分解NOx功能的多酸催化新体系研究

采用乙醚萃取法、浸渍法制备了具有吸附-分解NO_x功能的多酸催化新体系,并对其进行了IR、XRD、TEM表征,在固定床催化反应器中考察了体系对NO_x的吸附与分解性能。结果表明,钨系杂多酸优于钼系,H₃PMo_12-xW_xO₄₀（x=1、3、6、12）随着取代钼的钨原子数目增多,对NO_x的吸附能力增强;二氧化钛、碳纳米管均为磷钨酸（HPW）的优良载体,后者对体系有明显的增效作用;TiO₂经500℃煅烧后,以磷钨酸水溶液为浸渍剂,HPW负载量为20%时,制得的HPW/TiO₂体系的脱硝性能最佳,对NO_x的吸附率可达62.8%;混酸（V_HNO3∶ V_H2SO4=1∶3）能在碳纳米管上引入含氧基团使其在水中的分散性能增强,以水为浸渍溶剂、混酸改性后的碳纳米管为载体制得的HPW/CNT催化体系优于乙醇为浸渍溶剂制备的该催化体系,当HPW负载量为70%时,前者对NO_x的吸附率可达73.5%。通过GC-MS检测确认了吸附质催化分解为N₂的有效性。     

Pd/MnOx+Pd/γ-Al2O3整体式催化剂降解地表臭氧

用高锰酸钾与硝酸锰氧化还原反应制备了高活性的氧化锰(MnO x)催化组分,用胶溶法制备了高比表面积的γ-Al2O3载体,分别用等体积浸渍法制备了Pd/MnO x和Pd/γ-Al2O3催化剂,然后将两者机械混合涂覆于堇青石上制得Pd/MnO x+Pd/γ-Al2O3整体式催化剂。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、程序升温还原(H2-TPR)和低温N2吸附-脱附对催化剂进行了表征。考察了在300至700℃焙烧MnO x对催化剂降解地表O3活性的影响。结果表明,Pd和MnO x之间存在协同作用;MnO x焙烧温度对催化剂活性有一定的影响,其中以600℃焙烧时催化剂的活性最高,O3的起始(12℃)转化率达到88%,完全转化温度为18℃。MnOx的物相和催化剂表面的吸附氧物种对催化活性影响较大,适当比例的MnO2和Mn2O3共存有利于O3分解,表面吸附氧为O3分解的活性氧物种。     

介质阻挡放电等离子体与吸附在CuZSM-5上的NO或NO/O2的相互作用

采用吸附和程序升温脱附(TPD)技术研究了介质阻挡放电等离子体对CuZSM-5催化剂上吸附的氮氧化物作用. 实验表明, 介质阻挡放电等离子体使催化剂表面吸附的NO及Cu活性位上吸附的NOx物种脱附, 并引发表面化学反应生成新的氮氧化物. 对于NO/N2体系, 介质阻挡放电等离子体与吸附在CuZSM-5上NO作用, 主要生成N2O和O2. 在富氧体系NO/O2/N2, 则生成较大量的N2O、NO2和NO. 等离子体预处理活性下降的CuZSM-5, 可明显提高其催化分解NO活性. 对比有或无介质阻挡放电等离子体预处理NO或NO/O2饱和吸附的CuZSM-5上的NO-TPD结果表明, 等离子体提高催化剂活性的原因与其使催化剂Cu活性位上吸附的NOx物种脱附有关.     

介质阻挡放电等离子体与吸附在CuZSM-5上的NO或NO/O2的相互作用

采用吸附和程序升温脱附(TPD)技术研究了介质阻挡放电等离子体对CuZSM-5催化剂上吸附的氮氧化物作用.实验表明,介质阻挡放电等离子体使催化剂表面吸附的NO及Cu活性位上吸附的NOx物种脱附,并引发表面化学反应生成新的氮氧化物.对于NO/N2体系,介质阻挡放电等离子体与吸附在CuZSM-5上NO作用,主要生成N2O和O2.在富氧体系NO/O2/N2,则生成较大量的N2O、NO2和NO.等离子体预处理活性下降的CuZSM-5,可明显提高其催化分解NO活性.对比有或无介质阻挡放电等离子体预处理NO或NO/O2饱和吸附的CuZSM-5上的NO-TPD结果表明,等离子体提高催化剂活性的原因与其使催化剂Cu活性位上吸附的NOx物种脱附有关.     

碱促进的钴酸镁催化剂上的氧化亚氮分解

The direct decomposition of N2O was investigated over a series of magnesium cobaltite catalysts,MgxCo1-xCo2O4(0.0 ≤ x ≤ 1.0) ,which were prepared by the thermal decomposition of stoichiometric amounts of magnesium hydroxide and cobalt acetate. The thermal genesis of the different catalysts from their precursors was explored using thermogravimetric analysis,differential thermal analysis,and X-ray diffraction. Texture analysis was carried out using N2 adsorption at -196 °C. We found that all the catalysts tha...     

Growth of carbon nanotubes on the novel FeCo-Al_2O_3 catalyst prepared by ultrasonic coprecipitation

FeCo-Al2O3 catalyst was prepared by an ultrasonic coprecipitation (UC) method for the growth of carbon nanotubes (CNTs) from catalytic decomposition of methane.Its catalytic performance was compared with that of the FeCo-Al2O3 catalyst counterparts prepared by stepwise impregnation (I) and conventional coprecipitation (C) methods,respectively.The structure and properties of the catalysts and the CNTs as produced thereon were investigated by means of XRD,XPS,TEM and N2 adsorption techniques.It was found that the catalyst prepared by the ultrasonic coprecipitation method was more active,and the yield and purity of the synthesized CNTs were promoted evidently.The XPS results revealed that there were more active components on the surface of the catalyst prepared by the ultrasonic coprecipitation method.On the other hand,N2 adsorption demonstrated that the catalyst prepared by the ultrasonic coprecipitation method conferred larger specific surface area,which was beneficial to dispersion of active components.TEM images further confirmed its higher dispersion.These factors could be responsible for its higher activity for the growth of CNTs from catalytic decomposition of methane.     

K-Mo基催化剂的表面酸性与其合成醇选择性

对500℃和800℃焙烧制得的氧化态K－MoO3／γ－AlO3，K－MoO3／SiO2及非负载K－Mo催化剂进行硫化后，测试其合成醇活性．结果表明500℃焙烧制得的负载型催化剂显示较高的合成低碳烃活性和较低的合成低磷醇选择性，经800℃焙烧后，合成低磷醇的选择性大幅度提高．500℃焙烧的非负载K－Mo催化剂显示较高的合成醇选择性，经800℃焙烧后，促碳醇的选择性保持不变．用氨的吸附及TPD方法测定了各样品的酸性，并与催化剂活性对照，发现催化剂酸性越强，酸量越大，则其合成醇选择性越低．催化剂上的乙醇分解实验证实，催化剂的酸量大小与它的醇分解活性成正变关系，这些结果说明催化剂酸性对其合成醇性能有直接的影响．     

Preparation of Carbon Nanotubes by the Catalysis of Polymer Metal Complex on Porous Al203 Matrix

At present, synthesis of carbon nanotubes (CNTs) is normally conducted on a vapor-to-solid interface at ca. 500-3500℃ via various vapor phase methods, such as are discharge, laser ablation, catalytic pyrolysis and chemical vapor deposition, etc.1-2 Recently, channel materials (such as channels of alumina and of AlPO4-5 zeolite) 3 have been utilized as solid-state templates to grow CNTs inside the channel. Here we described a novel method to prepare the carbon nanotubes based on the decomposition of C2H2 gas on the Co-Ni catalyst anchored by polymer complex on the porous A12O3 matrix. The degree of graphitization of synthesized CNTs and catalysts are of great interest.     

纳米CaCO3负载过渡金属CVD法制备多壁碳纳米管的研究

以纳米碳酸钙粉体为载体,用浸渍法制备了可用于化学气相沉积(CVD)法制备碳纳米管的高产率催化剂.应用FESEM,HRTEM,TEM,XRD和激光拉曼谱对产物进行了表征.结果表明,由于纳米碳酸钙具有较大的比表面积,可高密度地承载催化剂活性组分.在碳纳米管生长初期,处于缓慢分解状态的纳米碳酸钙才能有效地起到载体作用,且反应温度为700～750℃时,碳纳米管的产率较高.Fe-Co双金属催化剂在700℃,催化生长60min后,可增重10倍,而且产物中无定形碳含量极少.纳米碳酸钙载体易于提纯,用质量分数为30%的硝酸超声提纯粗产品1h,可使纯度提高到97%,且不破坏碳纳米管结构.     

Zn取代类水滑石衍生复合氧化物上N2O的催化分解

恒定二价与三价阳离子比为3((nZn+nMg)/nAl=3), 采用共沉淀法制备不同Zn含量的系列类水滑石前驱物ZnxMg3-xAl-HT (x=0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0), 经焙烧得到其衍生复合氧化物催化剂ZnxMg3-xAlO, 用于N2O的直接催化分解. 采用X射线衍射(XRD)、比表面积分析(Brunauer-Emmett-Teller)、热分析(TG-DSC)和傅里叶变换红外(FT-IR)光谱等表征手段考察了Zn含量对材料前驱物及其衍生复合氧化物组成和结构的影响, 研究了系列ZnxMg3-xAlO催化剂的N2O催化分解性能, 同时探讨了反应条件, 如N2O浓度、空速、O2和H2O等因素对催化剂活性的影响. 结果表明, 所有前驱物材料均能形成完整的层状水滑石结构; 经高温焙烧后形成了以Zn-Al尖晶石为主相的复合氧化物, 且Zn掺杂有助于促进尖晶石相的生成; Zn含量对材料的热稳定性、比表面积和N2O催化分解活性有显著的影响; 随着Zn含量增加, 催化剂比表面积下降, 但其不是影响催化剂活性的主要因素; 650 ℃焙烧后的Zn2.0Mg1.0AlO催化剂具有较好的N2O催化分解活性; N2O浓度、空速及O2对催化剂活性的影响较小, 而H2O则对活性有较大的影响.     

Sm掺杂对Fe2O3催化剂NH3-SCR反应活性及抗水抗硫性作用

氮氧化物(NO_x)是主要的环境污染物之一,会造成酸雨、光化学烟雾和温室效应等环境问题.氨选择性催化还原(NH₃-SCR)技术是目前控制NO_x排放的最有效技术.其中,Fe₂O₃催化剂因其良好的抗硫性和低廉的成本而受到广泛关注,有望用作NO_x消除催化剂,但是它的低温还原性差、脱硝效率低等缺点限制了其应用.近期研究表明,钐掺杂金属氧化物可以调节其表面酸碱性及氧化还原性,可有效提高氧化物催化剂的脱硝效率和抗水抗硫性能.因此,将铁、钐二者优势结合,为合成一种低温、高效、环境友好型脱硝催化剂提供了可能.本文通过柠檬酸辅助的溶胶凝胶法合成了一系列钐均匀掺杂入Fe₂O₃纳米颗粒的复合氧化物脱硝催化剂,采用X射线光电子能谱(XPS),氢气程序升温还原(H2-TPR),氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)以及原位漫反射红外光谱(in situ DRIFTS)等方法研究了钐的掺杂对铁基催化剂脱硝效率和抗水抗硫性的影响,旨在揭示催化剂表面物理化学性质和催化活性之间的关系.通过活性测试发现,钐的掺杂可以使Fe_0.94Sm_0.06O_x催化剂在175?325℃时实现>95%的脱硝效率和>93%的N2选择性.动力学测试研究表明,当基于催化剂的比表面积计算时,Fe_0.94Sm_0.06O_x催化剂的脱硝效率是纯Fe₂O₃催化剂的11倍;基于质量计算时则为37倍.此外,250℃时抗水抗硫测试结果显示,Fe_0.94Sm_0.06O_x催化剂可以在通入200×10^-6SO₂+5 vol%H₂O,空速为90000 h^-1时脱硝效率保持83%达168小时,并且在切断H₂O和SO₂后,该催化剂的脱硝效率可以很快完全恢复.XPS和H2-TPR结果表明,钐的掺杂使Fe_0.94Sm_0.06O_x催化剂的表面产生了大量的表面吸附氧,从而促进了NO的氧化以及快速NH₃-SCR反应的进行.NH₃-TPD与原位DRIFTS结果表明,钐的掺杂增强了催化剂的表面酸性,有效地提高了NH₃的吸附和活化能力,进而提高了催化剂的脱硝效率.另外,钐的掺杂还可以促使NH₄HSO₄在Fe_0.94Sm_0.06O_x催化剂表面较低温度下的分解,从而使催化剂具有很好的抗水抗硫性能.     

Adsorption/desorption studies of NOx on well-mixed oxides derived from Co-Mg/Al Hydrotalcite-like compounds

CoxMg3-x/Al hydrotalcite-like compounds (where x=0.0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0) were synthesized by the coprecipitation method and characterized by the XRD and TGA techniques. Incorporation of Co for x=0.0-3.0 gradually decreased the transformation temperature of the hydrotalcites to the corresponding oxides from 444 to 246 degrees C and also decreased the surface area from 162.7 to 21.6 m2/g upon calcination at 800 degrees C for 4 h in air. The resultant oxide was generally composed of a poor MgO phase and a spinel phase, with more spinel phase at higher Co incorporation. The derived oxides were tested as the storage/reduction catalysts for NOx adsorption/desorption. The storage capacity for NOx was highly dependent on the catalyst composition and storage temperature. In general, more NOx was stored at lower temperature (100 degrees C) than that at higher temperature (300 degrees C), and tertiary catalysts (x=0.5-2.5) stored more NOx than binary catalyst (x=0.0 or 3.0). The catalytic conversion of NO to NO2 and the catalytic decomposition of NOx were observed on the tertiary catalysts during NOx adsorption at 300 degrees C, which was highly related to the loading of cobalt. The reducibility of catalysts was determined by TPR experiments, and the reduction of cobalt cations started at 150-200 degrees C in H2. In situ IR spectra of catalysts adsorbing NOx revealed that the major NOx species formed on the catalysts were various kinds of nitrites and nitrates, together with some forms of dimers, such as N2O2(2-) and N2O4 (or NO+NO3-). The storage/reduction mechanism and the function of Co in the mixed oxides are proposed and discussed on the basis of these observations.     

Pt/CexZr1-xO2催化剂上丙烷完全氧化性能研究

采用沉淀法制备了ZrO2,CeO2和Ce0.7Zr0.3O2载体,并用浸渍法制备负载型Pt催化剂。考察了500和900℃焙烧催化剂的丙烷完全氧化性能和水汽对丙烷氧化反应的影响。对于500℃焙烧的催化剂,催化剂的丙烷氧化活性顺序为:Pt/ZrO2-500>Pt/CeO2-500>Pt/Ce0.7Zr0.3O2-500;而经900℃焙烧的催化剂活性顺序为:Pt/ZrO2-900>Pt/Ce0.7Zr0.3O2-900>Pt/CeO2-900。反应气氛中水汽的存在对两种Pt/ZrO2催化剂的活性均有抑制作用(T50温度均提高了10~15℃);而对于Pt/CeO2-500催化剂有抑制作用(T50温度提高10℃),但对Pt/CeO2-900催化剂活性有促进作用(T50温度下降25℃);对于两种Pt/Ce0.7Zr0.3O2催化剂活性具有促进作用(T50温度均下降5~25℃)。表征结果表明催化剂的活性与其表面Pt物种价态密切相关,催化剂表面上Pt0物种有利于活性的提高。Pt/Ce0.7Zr0.3O2-500催化剂中只含有氧化态Pt物种(Pt^2+),而Pt/Ce0.7Zr0.3O2-900催化剂中则含有部分金属态Pt物种,因此其活性高于Pt/Ce0.7Zr0.3O2-500催化剂。     

Ag-ZSM-5催化剂上CH4选择催化还原NOx的研究

摘要研究Ag-ZSM-5催化剂上CH₄选择性催化还原NO_x的反应性能,采用TPD和TPSR技术研究NO和O₂共吸附于Ag-ZSM-5催化剂表面形成的吸附物种及其和CH₄之间的反应。结果表明,Ag-ZSM-5催化剂上CH₄选择性还原NO_x活性和选择性较高。NO和O₂共吸附在Ag-ZSM-5催化剂上形成的NO₃(s)吸附物种能被CH₄还原生成N₂.在NO₃(s)和O₂共存的体系中,CH₄能优先并选择性还原NO₃(s)生成N₂.