沉淀剂种类对水煤气变换Au/Fe2O3催化剂结构和催化性能的影响

 采用7种沉淀剂(K2CO3, Na2CO3, NH4OH, (NH4)2CO3, NaOH, KOH和尿素)通过共沉淀法制备了低温水煤气变换(WGS) Au/Fe2O3催化剂,考察了沉淀剂种类对其催化性能的影响. 通过N2吸附, X射线荧光光谱、 X射线衍射、 H2程序升温还原和CO程序升温脱附等表征手段,探讨了不同沉淀剂影响Au/Fe2O3催化剂WGS性能的原因. 结果表明,采用K2CO3和Na2CO3制备的催化剂样品在200 ℃以上具有较好的活性和稳定性,其中K2CO3是最佳沉淀剂. 而采用NH4OH和(NH4)2CO3制备的样品的催化活性相对较低,在200 ℃达到峰值. 由其它3种沉淀剂制备的样品的催化活性都较差, CO转化率最高只有35%. 沉淀剂种类不仅明显地影响金离子和铁离子的共沉淀,而且会明显地影响共沉淀物在后续焙烧过程中的结晶行为. 前者将影响金的负载量,后者则影响金粒子的分散度以及氧化铁载体的还原性质和对CO的吸脱附性能. Au/Fe2O3催化剂的低温高活性及其稳定性归因于高度分散的金粒子及其与易被还原的氧化铁载体间的协同作用. 催化剂中金负载量增大、金粒子分散度提高以及氧化铁晶粒减小均有利于其催化性能的提高.     

制备参数对Au／Fe2O3催化剂水煤气变换性能的影响

 采用共沉淀法制备了Au／Fe2O3催化剂，并系统地考察了制备参数对其催化WGS性能的影响．通过BET，XRD，XRF，H2－TPR和HRTEM等表征手段，初步考察了Au／Fe2O3催化剂具有高催化活性的原因．结果表明，金负载量、沉淀剂种类、沉淀方式、沉淀pH值、焙烧气氛和焙烧温度对Au／Fe2O3催化剂的催化性能均具有较大的影响．Au／Fe2O3催化剂的低温高活性是纳米Au与Fe3O4协同作用的结果；Au／Fe2O3催化剂的高温活性是由于活性相Fe3O4起主要作用的结果．纳米Au粒子的烧结会降低其催化活性．     

α-MnO2负载纳米Au催化剂低温催化氧化CO和苯的性能

以尿素为沉淀剂用沉积-沉淀法制备了α-MnO2负载Au催化剂xAu/α-MnO2(x=0-7(对应的Au负载量(质量分数)分别为0-7%)),使用X射线粉末衍射(XRD)、N2-吸附/脱附、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和H2-程序升温还原(H2-TPR)等技术对所制样品进行了表征,并测定其对CO和苯的催化氧化性能.XRD结果表明,负载Au对α-MnO2载体结构影响不大,随Au含量的增加,Au颗粒明显增大.N2-吸附/脱附和TEM结果表明,Au的加入对xAu/α-MnO2的比表面积、孔容和孔径等结构性能影响较小,表明Au分布在α-MnO2载体表面,未阻塞其孔道.XPS结果表明,随着Au负载量的增加,xAu/α-MnO2中的O2-/(O22-或O-)、Mn4+/Mn3+和Au3+/Au0的摩尔比在增加,表明其晶格氧、Mn4+和Au3+的浓度在增加.由于贵金属的溢氢作用,Au明显促进xAu/α-MnO2氧化还原能力,其中3Au/α-MnO2具有最高的氧化还原性.负载Au明显影响xAu/α-MnO2样品的催化活性,xAu/α-MnO2的催化性能与Au的分散性、氧化还原性能及表面氧物种的种类密切相关,其中3Au/α-MnO2显示出最佳活性,其催化氧化CO的T90=80°C,苯的T90=200°C.     

Au/SnO2的制备及其低温CO氧化催化性能

用沉积-沉淀法制备了不同金含量的Au/SnO2催化剂.采用XRD和UV-Vis等手段对催化剂样品进行了表征并考察了沉积溶液的pH值、金的负载量、焙烧温度和气氛等对Au/SnO2催化CO氧化活性的影响.结果表明：当沉积溶液的pH=9～10时,所制得的金属金的平均粒径最小；随着金的负载量的增大,金属金的粒径增大, Au/SnO2的催化活性降低；在所研究的条件下, Au/SnO2前驱体在空气中473 K下焙烧4 h,得到的催化剂活性最高；在氢气中373 K下处理2 h的Au/SnO2的催化活性在所有样品中是最高的.     

助剂对低温水煤气变换反应Au/αFe2O3催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备了系列Au/αFe2O3 MOxM=Zr、Al、Mg、Ca、Ba)催化剂，通过N2物理吸附、XRD、H2-TPR和CO2-TPD-MS等手段对催化剂的物化性质进行表征，考察了富氢下低温水煤气变换（WGS）反应中助剂对Au/αFe2O3催化剂性能的影响。结果表明，助剂ZrO2能有效提高Au/α Fe2O3催化剂在富氢气氛下低温WGS反应活性和稳定性，反应温度150℃时CO转化率可达88.45%，且催化剂具有较高的稳定性。研究发现，添加ZrO2助剂能抑制载体晶粒的生长，降低载体晶粒度，提高催化剂的比表面积，改善催化剂的还原性能和表面酸碱度，从而提高催化剂的催化活性和稳定性。     

Au／Fe2O3／Al2O3催化剂上丙烯选择催化还原NO

以浸渍法制备的Fe2O3/γ-Al2O3为载体,采用均相沉积沉淀方法制备了Au/Fe2O3/Al2O3催化剂.该催化剂在丙烯选择催化还原NO反应中显示出很好的低温催化活性,300℃时NO被选择还原为N2的转化率可达43%,而在Au/Al2O3催化剂上,NO的转化率仅为21%.水蒸气的加入对催化剂活性的影响较小.X射线衍射结果表明,Au和Fe2O3高度分散在Al2O3载体上.吸附氢气的程序升温还原结果表明,Au与Fe2O3之间存在着强相互作用,Au的存在促进了Fe2O3的还原,Au和Fe2O3之间的协同作用可能是Au/Fe2O3/Al2O3催化剂在丙烯选择还原NO反应中具有较高低温催化活性的原因之一.     

Au/FeOx催化3-硝基苯乙烯加氢反应

采用沉积-沉降法制备了负载型Au/γ-Fe2O3、Au/α-Fe2O3和Au/Fe3-O4催化剂,并利用X射线粉末衍射技术对催化剂进行了表征。 在不同反应介质（水、乙醇和无溶剂）中,研究了Au/FeOx催化剂催化3-硝基苯乙烯加氢反应,考察了反应温度以及载体对催化剂活性的影响。 实验结果表明,在介质水中3-硝基苯乙烯的转化率要远高于乙醇中或无溶剂条件下的转化率,且随温度的升高而增大,而其加氢产物3-氨基苯乙烯的选择性无显著变化。 不同氧化铁载体负载的Au催化剂在水中的活性顺序为Au/γ-Fe2O3＞Au/α-Fe2O3＞Au/Fe3O4,其活性的差异被认为来自于不同氧化铁载体与Au之间的相互作用。     

金复合LaCeMn稀土催化剂在富氧条件下NOx催化还原性能的研究

研究了在含氧10%的气氛中,贵金属元素Au复合LaCeMn钙钛矿系列稀土催化剂的NOx还原性能.用比表面测定、X射线衍射、扫描电镜等方法分析了催化剂的结构、形貌,探讨了产生催化活性的机制.结果表明,以γ-Al2O3为分散层,用盐溶液负载制备方法,在LaCeMn氧化物表面负载微量贵金属Au,所制备的催化剂在富氧条件下其催化活性具有明显的改善.在300～500℃温度区间内具有较好的NOx还原性能,在360～400℃最大还原效率可达47%.Au负载量在1g@L-1以内时,随着Au负载量增加,催化活性提高.另外,活性层的表面分散性和均匀性,对催化性能也有很大的影响.     

WP/γ-Al2O3催化剂负载方式对噻吩加氢脱硫性能的影响

以γ-Al2O3为载体，分别采用机械混合法、共浸渍法、分步浸渍法和程序升温、高纯氢气还原无定型磷钨酸盐的方法，制备了活性组分为磷化钨，负载量为20%的WP/γ-Al2O3催化剂。考察了不同方法制备的催化剂对噻吩加氢脱硫（HDS）反应的催化活性。结果表明：不同负载方式对催化剂结构有一定影响，对噻吩加氢脱硫性能的影响在低温时较明显。采用机械混合方式，先混合后还原方法制备的催化剂其HDS活性比先还原后混合方法制备的催化剂高；采用共浸渍和分步浸渍方式，通过焙烧所形成的催化剂其HDS活性分别比不经焙烧所形成的催化剂高或接近；浸渍焙烧所形成的催化剂其HDS活性远远高于机械混合法制备的催化剂。     

助剂Cu对Ni/γ-Al2O3催化剂低温还原性能影响

制备了一系列铜质量分数不同的CuNi/γ-Al2O3催化剂，进行了TPR和XRD表征并测定了该系列催化剂对苯加氢制环己烷的催化活性。结果表明，助剂Cu的负载量对低温（160 ℃）还原后催化剂的催化活性影响很大，在铜镍原子摩尔比为1∶1时，催化剂具有较高的催化活性和稳定性；添加铜组分可促进镍在载体表面分散，使负载NiO的还原温度降低，催化活性提高。     

焙烧温度对Au/Fe2O3选择性氧化富氢气体中CO催化性能的影响

甲醇重整在线制氢作为质子交换膜燃料电池的燃料成为当前研究的热点。受重整反应动力学及热力学的限制，使得甲醇重整气(富氢气体)中除含有大量的氢气外还含有少量的CO，CO极易吸附在燃料电池阳极催化剂表面，使电池性能下降，因而必须去除重整气中的CO，选择性氧化脱除富氢气     

焙烧温度对低温水煤气变换Au/Fe2O3催化剂性能的影响

采用改性沉积-沉淀法制备了系列低温水煤气变换Au/Fe2O3催化剂,发现经300℃焙烧的样品具有较好的催化活性和稳定性.并运用N2物理吸附、原位X射线粉末衍射(in situ XRD)、程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)等技术,探讨焙烧温度对催化剂性能的影响机制,同时对样品的失活原因进行了分析.结果表明,催化剂性能与焙烧温度引起的金和载体氧化铁的相互作用以及载体还原性质的变化密切相关.XPS表征结果说明,尽管反应后在催化剂表面有碳酸盐或类碳酸盐物种生成,但半定量分析表明这些物种的形成不是催化剂失活的主要原因;根据在低温水煤气变换反应过程中Au/Fe2O3催化剂的比表面积明显下降,载体的结晶度也明显提高,推断Au/Fe2O3催化剂载体的结构性质的变化才是其失活的主要原因.     

焙烧温度对低温水煤气变换Au/Fe2O3催化剂性能的影响

采用改性沉积-沉淀法制备了系列低温水煤气变换Au/Fe2O3催化剂, 发现经300 ℃焙烧的样品具有较好的催化活性和稳定性. 并运用N2物理吸附、原位X 射线粉末衍射(in situ XRD)、程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)等技术, 探讨焙烧温度对催化剂性能的影响机制, 同时对样品的失活原因进行了分析. 结果表明, 催化剂性能与焙烧温度引起的金和载体氧化铁的相互作用以及载体还原性质的变化密切相关. XPS表征结果说明, 尽管反应后在催化剂表面有碳酸盐或类碳酸盐物种生成, 但半定量分析表明这些物种的形成不是催化剂失活的主要原因;根据在低温水煤气变换反应过程中Au/Fe2O3催化剂的比表面积明显下降, 载体的结晶度也明显提高, 推断Au/Fe2O3催化剂载体的结构性质的变化才是其失活的主要原因.     

负载型金基催化剂Au/Fe(OH)3催化苯乙烯环氧化反应

用共沉淀法制备了Au/Fe(OH)3催化剂, 以叔丁基过氧化氢为氧化剂, 考察焙烧温度和金担载量等对苯乙烯环氧化反应的影响. 结果表明, 催化剂的焙烧温度、金担载量对苯乙烯环氧化反应有较大影响. 在室温下直接合成的质量分数为4.67%的Au/Fe(OH)3催化剂对苯乙烯环氧化反应显示了很好的催化活性, 于80 ℃反应3 h苯乙烯的转化率达到84.1%, 环氧苯乙烷的选择性达到71.5%. 通过X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和Mössbauer分析, 发现催化剂的催化活性与金的价态及铁的化学存在状态有很大关系. 离子态Au3+与载体Fe(OH)3的协同作用对苯乙烯环氧化反应显示出很好的催化活性.     

钴铝复合氧化物负载金催化剂的制备及催化分解N2O

分别用离子交换法和共沉淀法制备了钴铝复合氧化物负载金催化剂,用于催化分解N₂O。离子交换法制备的催化剂活性优于共沉淀法制备的催化剂。对于离子交换法制备的催化剂,考察了金负载量、HAuCl₄溶液的预处理方式、焙烧温度对催化剂活性的影响,用BET、XRD、H₂-TPR等技术对催化剂进行了表征,优化出了催化剂的最佳制备参数：金负载量1.1%、预调节HAuCl₄溶液的pH值至9.0、300℃焙烧。在钴铝氧化物中加入适量的助剂Na,提高了Co³⁺的还原性和催化剂的低温活性,在此基础上制备的1.5%Na/1.1%Au/Co-Al催化剂的低温活性优于1.1%Au/Co-Al和1.5%Na/Co-Al。     

SBA-15负载氧化铁催化剂上乙酸选择加氢制乙醛

制备了一系列SBA-15负载α-Fe₂O₃催化剂.研究了负载量、预还原温度和反应温度对乙酸选择加氢制乙醛反应的活性和选择性的影响.负载催化剂上乙醛的最高产率达到42.7%,比纯α-Fe₂O₃催化剂的32.2%高.催化剂表面Fe₃O₄和Fe⁰共存对提高反应性能有利.该反应有可能遵循Mars-vanKrevelen机理.     

α-Fe2O3形貌对Au/α-Fe2O3催化一氧化碳氧化反应性能的影响

负载型纳米金催化剂由于其独特的化学性质在一系列氧化反应中受到广泛关注.其中,一氧化碳氧化不仅在实际应用领域(如汽车尾气处理)发挥重要作用,而且作为一种理想的模型反应用以深入研究和理解催化剂的构效关系.为了获得高效的纳米金催化剂,我们需要把金负载到载体上,载体不仅为金的分散提供必要的表面,而且还会和金产生相互作用,这种金属-载体相互作用对金的氧化态,金颗粒大小及其热稳定性均有重要影响.金属氧化物是负载金最常用的载体.为了提高纳米金催化剂的性能,需要调变金属氧化物的性质.常用的策略是调控金属氧化物的组成、晶相以及晶粒大小.此外,对金属氧化物的形貌进行精细调控也是一种重要的方法,因为具有不同形貌的氧化物可能会暴露出不同的晶面,而且可能具有不同的缺陷位点.α-Fe₂O₃是一种热稳定性强而且对环境友好的载体,可是有关其形貌对负载金催化剂在一氧化碳氧化反应中性能影响的研究尚不充分.因此,本文采用水热法合成了具有纳米球和纳米棒两种形貌的氧化铁,并采用沉积-沉淀的方法将金纳米颗粒负载于其表面.高分辨透射电镜照片显示,和氧化铁纳米球(α-Fe₂O₃(S))相比,氧化铁纳米棒(α-Fe₂O₃(R))的表面更为粗糙,具有更多的缺陷位点.Au和α-Fe₂O₃(R)之间有更强的金属载体相互作用,导致纳米棒氧化铁上的金纳米颗粒更小而且多呈半球形.相比之下,纳米球氧化铁上的金纳米颗粒较大,多呈球形,且分布不均匀.反应结果表明,Au/α-Fe₂O₃(R)具有更高的一氧化碳氧化活性.对反应后的催化剂进行表征发现,Au/α-Fe₂O₃(R)上金颗粒烧结程度较低,平均粒径从1.5增至2.4 nm,而Au/α-Fe₂O₃(S)上金颗粒烧结较为严重,平均粒径从2.0 nm增加到4.0 nm.氢气程序升温还原结果表明,Au/α-Fe₂O₃(R)具有更强的还原性,这也促进了其催化活性的提高.