氧化铈气凝胶担载氧化铜催化剂的TPR研究

 采用程序升温还原研究了氧化铈气凝胶担载氧化铜催化剂的还原行为,并与其对一氧化碳氧化反应的催化活性进行了关联．发现此类催化剂中存在两种类型的氧化铜,即体相氧化铜和分散于载体表面的氧化铜,且后者中的部分氧化铜还原后易被氧化．随着此易被氧化的铜含量的增加,催化剂对一氧化碳氧化反应的催化活性升高,表明此种类型的铜为催化剂的活性组分．     

锰铈混和氧化物气凝胶催化剂的研究

采用溶胶-凝胶法和超临界干燥技术制备出CeO2和Ce1-xMnxO2(x分别为0.05, 0.10, 0.15,0.20)气凝胶。以硝酸锰浸渍制得的氧化铈气凝胶Mn/CeO2,用TEM、BET、一氧化碳催化氧化活性评价和H2-TPR对所制备的催化剂进行了研究。TEM、BET的结果表明，随着锰含量的增加，氧化铈气凝胶的粒度减小，表面积增大。一氧化碳催化氧化活性评价显示,氧化铈中添加锰制得的催化剂的一氧化碳低温催化氧化的活性比未添加锰的氧化铈提高。且锰加入量为15 mol%时，气凝胶的催化活性最高。锰的引入方式不同，气凝胶的催化活性不同。浸渍方式负载锰所制备的Mn/CeO2气凝胶的一氧化碳催化氧化活性低于Ce1-xMnxO2(x分别为0，0.05, 0.10, 0.15,0.20)气凝胶。TPR实验发现，与氧化锰相同，氧化铈上负载的锰的还原也分三步进行。     

可动氧与载体对钴基催化剂的乙烷氧化脱氢性能的影响

 报道了未担载的氧化钴与担载在SiO2和Al2O3上的氧化钴的乙烷氧化脱氢行为,发现未担载的氧化钴在150℃的低温下就有活性．XRD研究表明,Co3O4为活性晶相组分,其含量与催化剂的焙烧温度密切相关,经500℃和1000℃焙烧的未担载的氧化钴中Co3O4晶相分别占100％和66％．对于担载型氧化钴催化剂,载体与氧化钴间的相互作用以及不同的氧化钴担载量导致催化性能发生明显改变．氧化钴与载体间的作用越强,催化活性越低．Co3O4也是担载型氧化钴催化剂的活性晶相．催化剂的O2－TPD－MS和H2－TPR研究结果表明,反应的活性氧物种为在低温下易脱除和易还原并具有较高流动性的可动氧．     

钙钛矿型氧化物负载纳米金属催化剂结构的动态调变及其催化氧化CO反应性能

研究了钛酸钡和钛酸钙担载的Ag和Pt纳米催化剂的表面结构随氧化-还原处理过程的动态变化及其对CO完全氧化反应性能的影响.发现氧化物担载的Ag催化剂在氧化处理后其催化活性较还原处理的高; X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征结果表明,氧化处理能够提高载体表面Ag颗粒的分散度,而还原处理导致Ag颗粒的聚集,从而降低了催化氧化CO反应的活性.氧化-还原处理改变了担载Ag纳米粒子的尺寸并影响其CO氧化反应活性.与此相反,氧化物担载的Pt催化剂在还原处理后所表现出的CO氧化反应活性较氧化处理的高; 对比研究发现,氧化和还原处理后Pt纳米粒子的尺寸基本相同,但是氧化处理的样品中Pt表面物种以氧化态为主,而还原处理后Pt表面物种主要为金属态.Pt纳米粒子表面化学状态随氧化-还原处理的调变是导致表面催化活性差异的主要原因.     

CuO-ZrO_2-CeO_2复合氧化物的催化性能研究

研究了氧化铜的加入对锆铈复合氧化物的结构与性能的影响 ,发现氧化铜的加入可降低氧化铈的还原温度 ,稳定复合氧化物的立方结构 ,提高对CO氧化的催化活性。增加铈含量能提高催化剂的活性 ,而硫酸盐等可使催化剂的活性降低。掺铜锆铈复合氧化物催化剂的活性几乎不受高温灼烧的影响 ,是一种具有较高热稳定性的催化剂。     

CuO—ZrO20—CeO2复合氧化物的催化性能研究

研究了氧化铜的加入对锆铈复合氧化物的结构与性能的影响,发现氧化铜的加入可降低氧化铈的还原温度,稳定复合氧化物的立方结构,提高对CO氧化的催化活性,增加铈含量能提高催化剂的活性,而硫酸盐等可使催化剂的活性降低,掺铜锆铈复合氧化物催化剂的活性几乎不受高温灼烧的影响,是一种具有较高热稳定性的催化剂。     

氧化铈气凝胶担载的铜催化剂对氢气中一氧化碳选择氧化的催化性能

以超临界干燥法制备了氧化铈气凝胶,并以此为载体用浸渍法制备了铜催化剂.利用色谱流动反应法进行了活性测试,测试表明该催化剂对于富氢气氛中的CO选择性氧化具有较高的催化活性和较好的选择性,其中CuO的负载量为12.23% (质量分数)的催化剂对CO氧化的催化活性最高,且该催化剂在低空速下具有较好的抗H2O和抗CO2性能.     

氧化铈负载CuO催化材料对甲烷燃烧的催化作用

以甲烷催化燃烧为目标反应, 考察了CuO/CeO2催化材料的催化活性, 研究了催化材料中铜含量, 制备方法及焙烧温度对催化活性的影响. 结果表明, CuO/CeO2催化材料对甲烷燃烧反应呈现出较高催化活性, 适当温度下焙烧催化剂有利于提高催化剂的催化活性. 随着催化剂中氧化铜含量的改变, 甲烷完全燃烧的温度改变较大. 对于浸渍法样品, 当CuO% (质量分数)>13.0% 时, 复合物本体有CuO晶相出现, 而不是以高分散形式分布在复合物表面, 导致催化活性下降, 完全燃烧温度升高. 最佳CuO含量CuO% 约为8.0%.     

钴基催化剂上乙烷氧化脱氢的催化作用

比较了氧化钴、氧化镍分别对乙烯、乙烷氧化的催化性能，结果发现：乙烯在氧化钴较氧化镍上更易进一步深度氧化生成CO2．通过对新制担载型Co-基催化剂随反应温度反复升、降温的乙烷氧化脱氢(ODHE)性能研究，展现了氧化钴活性相与SiO2载体相互作用对催化性能的影响．Weiss原位磁研究结果表明：SiO2担载的氧化钴催化剂较难还原，即使在反应气中氧被完全耗完时，钴仍停留在Co^2 的价态上．通过对数十个担载和未担载、不同载体、不同担载量的Co-基催化剂的ODHE性能考察表明：在Co-基催化剂上ODHE反应机理一般遵从Hetero-homogeneous机理．     

负载型钌/铝钛复合载体上的二氧化碳甲烷化反应

用浸渍法制备了铝钛复合载体担载的钌催化剂，考察了它们对二氧化碳甲烷化反应的催化性能，结果表明，高TiO2含量载体制备的催化剂的活性和选择性较高，同时考察了反应温度、空速、金属担载量以及添加第二金属组分等对催化剂性能的影响．     

CO催化氧化中氧化铜对CeO2的调变作用

采用柠檬酸络合法制备并应用XRD、ICP和微反活性等方法研究了Cu－Ce－O催化剂体系,当体系中铜含量较少,焙烧温度较低时,以萤石矿型结构存在,CuO掺杂进入CeO2的晶格中;当铜含量较多,焙烧温度较高时,除了以萤石矿型结构存在外,还伴随有单斜晶系CuO的生成,焙烧温度高达1000℃时,体系无其它结构型式的晶相形成,研究发现少量的CuO使体系催化氧化CO的活性大大提高;只有极少量的CuO进入CeO2的晶格内部,该催化剂最佳配方是Cu／（Cu＋Ce）原子百分比为15％,700℃焙烧4h,其中起高催化氧化作用的是由CuO掺杂调变而成的萤石矿型复合氧化物,其组成为Cu0.06Ce0.94O1.94。     

Low-temperature CO oxidation over CuO-CeO2/SiO2 catalysts：Effect of CeO2 content and carrier porosity

The effects of CeO2 contents and silica carder porosity with their pore diameters ranging from 5.2 nm to 12.5 nm of CuO-CeO2/SiO2 catalysts in CO oxidation were investigated. The catalysts were characterized by N2 adsorption/desorption at low temperature, X-ray diffraction (XRD), temperature-programmed reduction by H2 (H2-TPR), oxygen temperature programmed desorption (O2-TPD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results suggested that, the ceria content and the porosity of SiO2 carder possessed great impacts on the structures and catalytic performances of CuO-CeO2/SiO2 catalysts. When appropriate content of CeO2(Ce content ≤8 wt%) was added, the catalytic activity was greatly enhanced. In the catalyst supported on silica carrier with larger pore diameter, higher dispersion of CuO was observed, better agglomeration-resistant capacity was displayed and more lattice oxygen could be found, thus the CuO-CeO2 supported on Si-1 showed higher catalytic activity for low-temperature CO oxidation.     

Low-temperature CO oxidation over CuO-CeO_2/SiO_2 catalysts:Effect of CeO_2 content and carrier porosity

The effects of CeO2 contents and silica carrier porosity with their pore diameters ranging from 5.2 nm to 12.5 nm of CuO-CeO2/SiO2 cata-lysts in CO oxidation were investigated.The catalysts were characterized by N2 adsorption/desorption at low temperature,X-ray diffraction (XRD),temperature-programmed reduction by H2 (H2-TPR),oxygen temperature programmed desorption (O2-TPD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).The results suggested that,the ceria content and the porosity of SiO2 carrier possessed great impacts on the structures and catalytic performances of CuO-CeO2/SiO2 catalysts.When appropriate content of CeO2 (Ce content 8 wt%) was added,the catalytic activity was greatly enhanced.In the catalyst supported on silica carrier with larger pore diameter,higher dispersion of CuO was observed,better agglomeration-resistant capacity was displayed and more lattice oxygen could be found,thus the CuO-CeO2 supported on Si-1 showed higher catalytic activity for low-temperature CO oxidation.     

微波辅助催化氧化苯高性能催化剂实验研究

采用传统浸渍法制备分子筛负载过渡金属和稀土元素催化剂,通过微波辅助催化氧化苯性能实验考察其催化活性。研究表明,天津科密欧的5A分子筛为优良的催化剂载体,分子筛负载铜-锰-铈催化剂对苯的完全燃烧温度为230℃,铜(Cu)锰(Mn)双金属催化剂中晶相与非晶相Cu_1.5Mn_1.5O₄尖晶石提高了催化剂的催化活性,稀土铈(Ce)的助催化效果显著;30 h的连续性实验表明,Cu-Mn-Ce/分子筛催化剂具有良好的稳定性和高的催化活性。催化剂的比表面积和表面形貌表征表明,催化剂比表面积和孔径受高温煅烧和氧化反应而增大,从而有助于苯的吸附与氧化降解;X射线衍射表明,实验前后分子筛结构未发生明显变化,铜锰主要以二价和三价的氧化物形态分布于催化剂表面。     

Pt-CeO2/SiO2催化剂用于室温湿空气中CO氧化反应

开发室温CO氧化催化剂的主要挑战是CO自中毒和慢的表面动力学,同时湿气的存在也可导致催化剂失活.本文开发了高活性CeO2促进的Pt基催化剂4%Pt-12%CeO2/SiO2,用于室温湿气(湿度10%?90%,25°C)中CO氧化反应,在低CO浓度(<500 ppm)和高CO浓度(>2500 ppm)时,CO转化率高于99%.优化了催化剂制备变量,如Pt和CeO2负载量、CeO2沉积方法、CeO2和Pt前驱体的干燥和焙烧条件.采用CO/H2化学吸附、O2-H2滴定、X射线衍射和BET比表面积测定表征了催化剂的表面特性,并将其与催化剂活性相关联.结果表明,CeO2沉积方法对催化剂活性影响显著,当用浸渍法沉积CeO2时,所得催化剂的反应速率(5.77μmol/g/s)比用沉积沉淀法(1.96μmol g?1 s?1)或CeO2嫁接法(1.31μmol g?1 s?1)制得催化剂的高3倍.O2-H2滴定结果表明,当用浸渍法沉积CeO2时,CeO2和Pt的紧密结合导致了催化剂的高活性.催化剂载体的选择也非常重要,硅胶负载的催化剂活性(5.77μmol g?1 s?1)是氧化铝负载的(1.05μmol g?1 s?1)5倍.当反应受内扩散控制时,催化剂载体的粒径和孔结构影响非常大.另外,CeO2和Pt前驱体的干燥和焙烧条件对催化剂活性的影响至关重要.当Pt和CeO2含量分别大于2.5和15 wt%时,所得催化剂在室温条件下活性高(TOF>0.02 s?1),稳定性好(反应15 h,CO转化率≥99%).     

二氧化钛负载氧化物催化剂上CO的氧化反应

对浸渍法和共沉淀法制备以的各种ＴｉＯ２负载氧化物催化剂进行了活性组分的筛选,结果发现,两种方法得到的ＣｕＯ催化剂均具有优良的ＣＯ氧化催化性能。在此基础上,考察不同ＴｉＯ２载体,活性组分含量以及催化剂焙烧温度对其催化能力的影响。结果表明,具有高比表面、大孔体积的ＴｉＯ２载体负功的ＣｕＯ催化剂具有较好的催化性能,活性组分ＣｕＯ的最佳含量范围在１０％～１５％之间,催化剂最佳焙烧温度为４００℃。     

Preferential oxidation of CO in excess H2 over CeO2/CuO catalyst:Effect of calcination temperature

Different from the classical configuration CuO/CeO2 catalyst,the inverse configuration CeO2 /CuO catalyst (atomic ratio of Ce/Cu=10/100) was prepared by impregnation method.Five calcination temperatures were selected to investigate the interaction between CeO2 and CuO support.It is found that as calcination temperature increased from 500 to 900 C,sintering of CeO2 particles on the support occurred together with the diffusion of a portion of Ce 4+ ions into CuO crystals,forming solid solution.Formation of interface complex Ce-O-Cu was suggested by TPR measurements.The catalyst calcined at 700 C gives the highest activity for preferential oxidation of CO in excess H2 stream.     

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.     

焙烧温度对甲醇水蒸气重整制氢Ce/Cu/Zn-Al水滑石衍生催化剂的影响

采用原位合成法在γ-Al_2O_3载体表面上合成了Zn-Al水滑石,再采用顺序浸渍法制备了一系列Ce/Cu/Zn-Al催化剂,并采用XRD、BET、H_2-TPR和XPS等手段对催化剂进行了表征,考察了焙烧温度对Ce/Cu/Zn-Al催化剂表面结构及其催化甲醇水蒸气重整制氢性能的影响。结果表明,焙烧温度主要影响了催化剂的Cu比表面积、表面氧空穴含量和Cu-Ce间相互作用。当焙烧温度为500℃时,催化剂Cu的比表面积较大,表面氧空穴含量较多,Cu-Ce间相互作用较强,因此,催化甲醇水蒸气重整制氢活性较好。当焙烧温度升高到700℃时,Cu物种主要以稳定的CuAl_2O_4尖晶石形式存在,不利于甲醇水蒸气重整制氢反应的进行,因此,催化活性较差。