焙烧温度对 MnO2-CeO2/Zr0.25Ti0. 25Al0. 5O1.75 整体式催化剂 NH3 低温选择性催化还原 NO 性能的影响

 采用等体积浸渍法在不同温度下焙烧制备了一系列 MnO2-CeO2/Zr0.25Ti0.25Al0.5O1.75 整体式催化剂样品, 并用低温 N2 吸附-脱附、储氧量、X 射线衍射、X 射线光电子能谱和 NH3 程序升温脱附等对催化剂进行了表征, 考察了催化剂上 NH3 选择性催化还原 (SCR) NO 的活性. 结果表明, 随着焙烧温度的升高, 催化剂的比表面积和孔体积逐渐减小, 平均孔径逐渐增大, 储氧能力逐渐降低. 在 500~700 oC 焙烧时, 催化剂主要以无定形或微晶的形式存在; 在 500 oC 焙烧时, 催化剂表面 Mn 与载体之间的相互作用较强, 表面酸量最高, 有利于提高 SCR 活性. 尽管在 600 和 700 oC 焙烧的催化剂仍具有较高的 SCR 活性, 且表现出一定的抗 H2O 和 SO2 性能, 但活性有所下降. 800 oC 焙烧后催化剂的活性显著降低.     

Ce0.35Zr0.55La0.10O1.95对低贵金属Pt-Rh型三效催化剂性能的影响

采用共沉淀技术制备了Ce0.35Zr0.55La0.10O1.95固溶体, 其织构和结构性能以及氧化还原性能分别采用BET、XRD和程序升温(TP)技术进行了表征. 制备了低贵金属Pt-Rh型三效催化剂, 考察了Ce0.35Zr0.55La0.10O1.95对催化剂性能的影响. XRD和BET的结果表明, 经600 ℃焙烧5 h后, Ce0.35Zr0.55La0.10O1.95具有与Ce0.50Zr0.50O2相似的立方结构和高的比表面积；经1000 ℃焙烧5 h后, 仍能保持稳定的立方结构和47.25 m2•g−1的比表面积, 表现出优越的织构性能和高的热稳定性. H2-TPR和O2-TPO的结果表明, Ce0.35Zr0.55La0.10O1.95具有比Ce0.50Zr0.50O2更好的氧化还原性能. 和含Ce0.50Zr0.50O2的催化剂相比, 含Ce0.35Zr0.55La0.10O1.95的催化剂具有较宽的工作窗口, 优越的低温起燃性能, 较强的水气变换能力；催化剂经1000 ℃高温水热老化5 h后, 仍具有良好的催化活性, 表现出了优异的抗老化性能.     

CeO2-ZrO2-Al2O3 的制备及其负载钯三效催化剂的催化性能

 采用共沉淀法制备了一系列不同 Al2O3 含量的 CeO2-ZrO2-Al2O3(CZA) 氧化物,并用 X 射线衍射、激光拉曼光谱和 N2 吸附-脱附等手段进行了表征. 以 CZA 为载体, 采用浸渍法制得钯基催化剂. 结果表明, 当 Al2O3 含量为 80%时, 新鲜 CZA 样品中出现γ-Al2O3 相. 经 600 ºC 焙烧后, Al2O3 在 CZA 样品中的溶域值略小于 80%. 经 1 000 ºC 老化后, CZA 样品中 Al2O3 含量为 60%时, 才开始出现微弱 γ-Al2O3 相, 而其他氧化物物相结构稳定. 添加 Al2O3 后材料比表面积和储氧量明显增大. 随着 Al2O3 含量的增加, CZA 样品的储氧量由 336.2 增至 486.2 μmol/g, 表现出良好的抗高温老化性能. 当 Al2O3 含量为 40% 时, 新鲜催化剂对 C3H8 的起燃温度和完全转化温度分别为 238 和 292 ºC, 同时具有良好的温度特性和较宽的空燃比窗口.     

整体式Mn-Fe/ZrO2-TiO2催化剂的制备及在低温NH3-SCR反应中的性能

以锆钛复合氧化物为载体, 制备整体式Mn基催化剂并研究其在低温氨选择性催化还原(NH3-SCR)氮氧化物反应中的性能; 用BET、XRD、储氧量(OSC)、程序升温还原(TPR)和XPS对催化剂进行表征. 实验结果表明, 与以TiO2为载体的催化剂相比, 以ZrO2-TiO2为载体的催化剂具有较大的比表面积、更稳定的晶相结构和较多的储氧量, 并具有较强的低温氧化性能和较高的表面Mn含量, 表现出良好的低温活性和高温稳定性. 在700 ℃焙烧后, Mn-Fe/ZrO2-TiO2在高空速55000 h-1条件下, 仍具有较好的起燃温度(182 ℃)和NO的转化率(78%), 并具有较强的抗水性能, 表现出很好的应用前景.     

CeO2-ZrO2-Y2O3对Pt-Rh型三效催化剂性能的影响

采用共沉淀法技术制备了Ce0.35Zr0.55Y0.10固溶体,并对其进行了比表面积、储氧量的测试和XRD的表征.将其用于低贵金属Pt-Rh型三效催化剂的制备,考察了CeO2-ZrO2-Y2O3对三效催化剂性能的影响.结果表明,Ce0.35Zr0.55Y0.10具有与Ce0.50Zr0.50O2相似的立方结构和相近的储氧量,经高温(1000 ℃)后仍能保持较大的比表面积(38.66 m2·g-1).和含Ce0.50Zr0.50O2的三效催化剂相比,含CeO2-ZrO2-Y2O3的三效催化剂经高温老化后,C3H8,CO,NO仍具有较高的转化率和较低的起燃温度.     

Fe/CexZr0.9-xLa0.1O1.95-Al2O3 整体式催化剂上的甲烷催化燃烧反应

 采用共沉淀法制备了一系列 CexZr0.9-xLa0.1O1.95-Al2O3 储氧材料 (其中 CexZr0.9-xLa0.1O1.95 与 Al2O3 的质量比为 1; x = 0, 0.3, 0.5, 0.7 和 0.9), 以其为载体, 制备了一系列负载铁基整体式催化剂. 考察了该系列催化剂催化甲烷燃烧反应性能, 并用低温 N2 吸附-脱附、储氧能力测试、X 射线衍射和 H2 程序升温还原等手段对载体和催化剂进行了表征. 活性测试结果表明, 当 x = 0.7 时, 催化剂活性最高, 可在 V(CH4) = 1% 和 50 000 h1 条件下使甲烷 465 oC 起燃, 615 oC 完全转化. CexZr0.9-xLa0.1O1.95-Al2O3 样品同时具有较高的储氧能力、较高的比表面积和抗热老化能力. 当 x = 0.5 和 0.7 时, 催化剂载体以 CeZrLaAlO 固溶体存在, 抗老化能力最好, 且 x = 0.7 时, 催化剂最易被还原.     

整体式MnOx-CeO2／ZrO2-TiO2催化剂用于NH3低温选择性催化还原NO

以MnOx为活性组分, CeO2为助剂, ZrO2-TiO2为载体制备了MnOx-CeO2/ZrO2-TiO2整体式催化剂,考察了焙烧温度对该催化剂上NH3低温选择性催化还原反应(NH3-SCR)的影响. 通过X射线衍射、比表面积测定、储氧量测定和X射线光电子能谱等手段对催化剂进行了表征. 结果表明,催化剂的织构性能和储氧量对低温NH3-SCR反应有较大的影响,活性组分锰以+3价和+4价共存时具有最好的低温活性. 该催化剂经600 ℃焙烧后,在空速为 36?000 h-1 时,反应有最低的起燃温度160 ℃和很宽的反应温度窗口176～393 ℃(转化率为60%～95%). 该催化剂在固定源,尤其在移动源柴油车上催化净化氮氧化物具有良好的应用前景.     

不同沉淀剂对Ce0.65Zr0.35O2复合氧化物性能的影响

本文选用不同沉淀剂,用共沉淀法制备了稀土储氧材料Ce0.65Zr0.35O2复合氧化物,对用不同沉淀剂制备出的氧化物样品进行了XRD,BET,OSC和H2-TPR的测试和分析。结果表明,用不同沉淀剂制备出的氧化物,均为立方相的铈锆固溶体,经1000℃5小时老化后也无相的分离;以(NH4)2CO3和NH3.H2O的混合物为沉淀剂制备出的氧化物有最大的比表面积,经600℃焙烧后高达120m2/g以上;并且样品具有良好的储氧性能及低温还原能力。     

高性能Ce_(0.5)Zr_(0.5)O_2稀土储氧材料的制备及其负载的单Pd三效催化剂

以碳酸铵水溶液为沉淀剂,改变前驱体盐溶液的浓度,采用共沉淀法制得了一系列Ce0.5Zr0.5O2固溶体材料.以此系列材料为载体制备了负载型单Pd三效催化剂,并利用N2吸附-脱附、X射线衍射、储氧量测定和程序升温还原等技术对材料了进行表征.结果表明,所制Ce0.5Zr0.5O2材料具有优异的抗高温老化性能和氧化还原性能,且盐溶液的浓度对材料及其负载型Pd三效催化剂性能的影响较大.当盐溶液浓度为0.3mol/L时,制备材料的织构性能最佳,经1000oC老化5h后其比表面积和孔体积分别为53.0m2/g和0.17cm3/g.所制得的三效催化剂对CO,NO和C3H8具有低的起燃温度和完全转化温度,表现出最佳的催化性能,具有良好的应用前景.     

掺杂Mn对CeO2-ZrO2-Al2O3材料性质的影响

采用共沉淀法制备了一系列Mn掺杂摩尔分数为0～5%的CeO2-ZrO2-Al2O3(CZA)复合氧化物, 并采用BET, OSC, XRD, XPS, H2-TPR等方法对所制备的材料进行了表征. 结果表明, 所制备的材料均形成了稳定的CZA固溶体, 尤其是Mn掺杂0.5%的材料在600和1000 ℃焙烧后均表现出最好的织构性能. OSC和H2-TPR的结果表明, Mn掺杂量≤1%时, 氧在材料中的体相移动是材料储氧和被还原的速控步骤, 并且Mn的掺杂量为0.2%时, 储氧量最大, 材料的还原温度也最低; Mn掺杂量>1%时, Mn物种对材料储氧和被还原的作用显著. XPS结果表明, Mn在焙烧过程中会迁移向表面, 结合H2-TPR结果可知, 新鲜样品表面的MnOx物种主要为Mn2O3, 而老化样品主要为Mn3O4.     

Study on methane selective catalytic reduction of NO on Pt/Ce0.67Zr0.33O2 and its application

Monolithic catalysts of Pt/La-Al2O3 and Pt/Ce0.67Zr0.33O2 were prepared to investigate methane selective catalytic reduction (SCR) of NO.The results indicate that Pt/Ce0.67Zr0.33O2 shows high activity and both NO and CH4 can be converted completely at 450 ℃.Meanwhile,NO and CH4 can be converted completely when there exists excess oxygen.The Pt/Ce0.67Zr0.33O2 catalyst were further investigated by using methane as reducing agent to SCR NO in a novel equipment which combined the CH4 selective catalytic reduction of NO with methane combustion.The result shows that the catalyst is high active and the novel equipment is very effective.The conversion of NO is above 92% under the conditions used in this work.The prepared burner and catalysts have great potential for application.     

整体式Pt基催化剂上CH4选择性催化还原NO的研究

以La-Al2O3(La稳定的γ-Al2O3)、Ce0.63Zr0.37O2(OSM1)及Ce0.5Zr0.3Mn0.2O2(OSM2)为载体, Pt为活性组分, 制备了Pt质量分数为1%的整体式催化剂. 研究了不同载体负载的催化剂对CH4选择催化还原NO反应的性能, 并利用XRD、H2-TPR和XPS对催化剂进行了表征. 结果表明, Pt/OSM1和Pt/OSM2催化剂在氧含量为0.8%时对CH4催化还原NO具有优异的净化性能, Pt/OSM1催化剂上500 ℃时, CH4和NO均达到100%转化; Pt/OSM2催化剂上500 ℃时, CH4和NO的转化率分别达到73%和100%; 而 Pt/ La-Al2O3催化剂只在O2含量较低时(0.4%以下)具有较好活性, 500 ℃以上才可使CH4和NO完全转化. H2-TPR结果表明, Pt与OSM1和OSM2存在的相互作用导致低温还原物相生成. Pt与OSM的相互作用及OSM的储氧性能使催化剂在过量氧存在下对CH4催化还原NO具有优异性能.     

MnOx/Al2O3/Ce0.45Zr0.45M0.10Oy （M = Mn, Y, La） catalysts used for ethanol catalytic combustion

MnOx/Al2O3/Ce0.45Zr0.45M0.10Oy (M = Mn,Y,La) catalysts were prepared by impregnation method and characterized by BET,TPR and XRD analyses.The catalytic activities toward ethanol combustion were investigated in a microreactor.The results demonstrated that the catalytic activity of MnOx/Al2O3/Ce0.50Zr0.50O2 monolithic catalyst could be improved by doping Mn,Y and La into Ce0.50Zr0.50O2.When doping Y into Ce0.50Zr0.50O2,the catalyst MnOx/Al2O3/Ce0.45Zr0.45Y0.10O1.95 showed the highest activity.The 100% conversion temperature of ethanol was 230 ℃.Furthermore,once the conversion of ethanol started,the complete conversion was quickly achieved.The doping of Mn,Y and La led to better activity for ethanol combustion and lower temperature reduction peaks in TPR profiles.The doping of Mn resulted in enhanced oxygen storage capacity (OSC),larger area of the reduction peaks,and excellent reactivity,and the doping of Y resulted in the lowest reduction temperature and the best activity.     

Pt/γ-Al2O3/CexZr1-xO2催化剂低温催化燃烧去除饮食油烟

以CexZr1-xO2固溶体做载体, 制备了系列Pt/γ-Al2O3/CexZr1-xO2催化剂(x=1, 0.75, 0.5, 0.25, 0). 应用Brunauer-Emmet-Teller (BET)比表面积分析、X射线衍射(XRD)和H2程序升温还原(H2-TPR)等手段对催化剂进行相关表征, 并系统研究了催化剂在饮食油烟催化燃烧中的催化活性. BET结果表明催化剂的比表面积随Ce/Zr摩尔比的减小而减小. XRD结果表明贵金属Pt很好地分散在氧化铝和CexZr1-xO2固溶体上. H2-TPR结果发现催化剂Pt/γ-Al2O3/Ce0.5Zr0.5O2的还原峰面积最大且氧离子的流动性最好. 催化活性研究结果表明Pt负载在CexZr1-xO2固溶体上有利于油烟的催化燃烧, 降低了反应温度. 随着CexZr1-xO2固溶体中Ce/Zr摩尔比的变化, 催化剂的活性顺序为Pt/γ-Al2O3/Ce0.5Zr0.5O2>Pt/γ-Al2O3/Ce0.25Zr0.75O2>Pt/γ-Al2O3/Ce0.75Zr0.25O2>Pt/γ-Al2O3/CeO2>Pt/γ-Al2O3/ZrO2.     

Pt-Rh/CeZrYLa+LaAl催化剂用于理论空燃比天然气汽车尾气净化

采用共沉淀法制备了CeZrYLa+LaAl纳米复合载体,以三种方法制备了一系列Pt-Rh/CeZrYLa+LaAl催化剂.对所制样品进行了N2吸附-脱附、粉末X射线衍射、X射线光电子能谱和H2程序升温还原的表征.并考察了三种方法所制得催化剂的理论空燃比天然气汽车尾气净化性能.结果表明,三个催化剂的活性顺序为Cat3≈ Cat2> Cat1,其中Cat3具有最低的CO和NO起燃温度(T50),分别为114oC和149 oC,最低的CH4和CO完全转化温度(T90),分别为398 oC和179 oC,以及最佳的CH4和CO温度特性,ΔT (T90–T50)值分别为34 oC和65 oC. Cat2具有最低的CH4起燃温度(342°C)和最低的NO完全转化温度(174°C). Cat1具有最差的转化活性,说明物理混合法制备的催化剂(Cat3和Cat2)性能优于共浸渍法制备的催化剂(Cat1).这是由于物理混合法制备的催化剂, Pt和Rh均匀分散在载体表面,两者物理接触共同参与CH4/CO/NO三种污染物的转化.相反,共浸渍法制备的催化剂, Pt和Rh之间存在较强的相互作用,改变了Pt的电子状态,而且形成了表面Pt富集的Pt-Rh双金属颗粒覆盖了Rh活性位,从而降低催化活性;同时,对于通过物理混合法并进一步添加助剂所制备的Cat3, XRD结果显示助剂Zr4+进入了铈锆固溶体晶格,产生晶格缺陷; XPS结果显示Cat3具有最高的Ce3+/Ce比例.这些都有利于提高催化剂的氧流动性,从而提高催化剂活性并拓宽空燃比窗口.     

Ce0.6Zr0.35Y0.05O2和Pr0.6Zr0.35Y0.05O2催化剂表面上CO氧化和18O-16O交换反应的研究

测定了在Ce0.6Zr0.4O2,Ce0.6Zr0.35Y0.05O2,Pr0.6Zr0.4O2和Pr0.6Zr0.35Y0.05O2 (分别表示为CZ,CYZ,PZ和PYZ)样品表面上的CO氧化反应和18O-16O 同位素交换反应.结果表明: 在CZ和PZ系列固熔中掺杂Y3 离子可以改善晶格氧的迁移速度;PZ和PZY的晶格氧比CZ 和CZY 的晶格氧具有更高的氧化反应活性.其原因是将Y3 掺杂到Ce0.6Zr0.4O2 或Pr0.6Zr0.4O2晶格中,增加了样品的氧空位浓度,从而提高了晶格氧的迁移性质,而PrOx比CeO2具有更低温度的氧化还原性质,因此PZ和PZY的晶格氧比CZ 和CZY 的晶格氧具有更高的氧化反应活性.     

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。     

铈锆摩尔比对Ce0.3+xZr0.6-xY0.1O1.95系列储氧材料性能的影响

研究了铈锆摩尔比对Ce0.3+xZr0.6-xY0.1O1.95系列储氧材料性能的影响, 得到了一些有意义的结果.     

Doping of Ceria-Zirconia Solid Solution with Rare-earth Elements

The increasingly restrictive regulations on car exhaust emissions will necessitate the development of a new generation of three way catalysts (TWC) with better performance1. Ceria (CeO2) is the main component of the current TWC: its key role is to compensate the fluctuations in the exhaust stream composition, therefore, allowing to expand the air/fuel(A/F) operating window of catalytic converters2. This property is related to its oxygen storage capacity (OSC), associated to the redox couple Ce4+/Ce3+. However, CeO2 alone is easy to sinter to lost OSC at high temperature3.Ceria-zirconia (CexZr1-xO2) solid solutions by incorporation of Zr4+ in the CeO2 lattice have enhanced OSC and greater thermal stability, which are becoming the key materials for the new generation of TWC4. OSC of ceria-zirconia solid solutions can be further improved by the addition of M3+ dopants5. Besides Ce, other rare-earth elements such as Pr and Tb can vary their oxidation state. Pr and Tb are particularly suitable for making solid solutions with cerium because the known structure of PrO2 and TbO2 is of the cubic fluorite type, and the ionic radii of Pr4+ and Tb4+ are close to that of Ce4+6.In this paper, Ce0.6Zr0.3M0.1O2 (M=Y, La, Pr, Tb) were prepared by co-precipitation technique and characterized by a series of methods. Meanwhile, palladium-only TWCs were prepared by slurry coating and their catalytic activity was evaluated under the condition of simulated exhaust in the lab.XRD and FT-Raman spectra results show Ce0.6Zr0.3M0.1O2 have cubic fluorite structure which keep unchanging at high temperature. The different dopant ion radii brought different effect on the cell parameter of Ce0.6Zr0.3M0.1O2. The X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) results show that the binding energy of Ce3d, Zr3d and O1s for Ce0.6Zr0.3M0.1O2 rose compared with that for Ce0.6Zr0.4O2, indicating dopant elements changed chemistry environment of solid solutions which was available to improve redox performance From TPR results, doping La can not change redox performance of solid solution, but doping Y decreased reduction temperature. Doping Pr and Tb notably improved redox performance of solid solutions due to appearance of low-temperature reduction peak in TPR profile which come from mobility of bulk oxygen.Compared with Pd/Ce0.6Zr0.4O2, doping Y and La unchanged A/F characteristic of TWCs, but doping Pr and Tb widen A/ F operating window and make HC, CO and NO have higher conversion.The light-off temperature of Pd/Ce0.6Zr0.3La0.1O2 was corresponded to that of Pd/Ce0.6Zr0.4O2.However, the light-off temperatures of Pd/Ce0.6Zr0.3M0.1O2 (M=Y, Pr, Tb) were lower than that of Pd/Ce0.6Zr0.4O2, which kept much lower after high temperature treatments. Among Pd/Ce0.6Zr0.3M0.1O2 (M=Y, La, Pr, Tb), Pd/Ce0.6Zr0.3Tb0.1O2 showed wider A/F operating window,higher conversion, lower light-off temperature and better high-temperature resistance