负载型LaCoO3/MO2催化氧化甲苯与NO的性能研究

本研究采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了一系列不同载体负载的LaCoO₃/MO₂催化剂（M=Zr、Ti、Ce）,研究考察其催化氧化甲苯与NO的性能及关键机制。结果发现,以CeO₂为载体的LaCoO₃/CeO₂催化剂表现出最佳的催化氧化性能,其甲苯的t₉₀为245℃,同时在300℃时NO转化率可达68%。通过BET、XRD、H₂-TPR和XPS对各负载型钙钛矿催化剂的理化性质进行表征。结果表明,负载型钙钛矿催化剂拥有更大的比表面积,从而有效提供了更多的吸附位点,同时负载型钙钛矿催化剂具有更活跃的晶格氧和更好的氧化还原性能。其中,LaCoO₃与载体CeO₂在接触界面上观察到Co离子与Ce离子之间存在着相互作用,形成晶格缺陷,这有利于氧空位的形成。利用原位漫反射红外光谱进一步探寻了反应机理,LaCoO₃/CeO₂催化剂上NO氧化符合Langmuir-Hinsh...     

LaCoO3对H2S选择氧化性能的影响

使用溶胶-凝胶法制备了LaCoO₃催化剂,采用XRD、BET和XPS等方式对催化剂进行了表征,考察了该催化剂制备过程中煅烧温度、表面活性剂PEG-6000和PEG-20000含量对其H₂S选择氧化制硫磺反应催化活性的影响。结果表明,表面活性剂PEG-6000及PEG-20000的添加能明显提高LaCoO₃的催化活性。0.02 mol La（NO₃）₃+0.02mol Co（NO₃）₂溶液中添加0.30 g PEG-20000、煅烧温度为650℃时所制备的LaCoO₃催化活性最好;在最佳反应温度260℃下,H₂S的转化率达到96.10%,硫选择性为93.77%。     

高分散Co3O4对钙钛矿类LaCoO3低浓度甲烷催化燃烧性能的影响

本研究采用溶胶凝胶法,通过调变镧钴比合成了一种纳米新型钙钛矿类催化剂。利用物理吸附、ICP、XRD、H₂-TPR、O₂-TPD和XPS等技术对催化剂进行了表征,并对其在乏风甲烷氧化燃烧中的催化性能进行了研究。结果表明,高分散性的Co₃O₄纳米颗粒有利于甲烷的低温活化,且催化剂中镧钴钙钛矿体相可提供大量的晶格氧,促进高温下甲烷的催化燃烧速率和催化剂的高温稳定性。通过调变镧钴比例,可有效调变催化剂中Co₃O₄纳米颗粒的分散状态,进而实现催化剂低温活性和高温稳定性的有效统一。当La/Co比为0.9时,在空速为30000 mL/(gcat·h)的条件下,La0.9CoO₃钙钛矿催化剂的甲烷起燃温度为382℃;稳定运行72 h后,甲烷转化率保持在95%以上。这些结果为今后开发低成本、高活性和高稳定性的甲烷燃烧催化剂提供了参考。     

稀土氧硫化物上的羰基硫水解反应

研究了一种新型的羰基硫水解催化剂--稀土氧硫化物.考察了稀土系列氧化物硫化后的水解活性,发现其活性顺序为La≈Pr≈Nd≈Sm>Eu>Ce>Gd≈Ho>Dy>Er.XRD物相分析表明,各种稀土氧化物经水合及硫化后呈现出不同的物相变化特性,稀土氧硫化物是COS水解的活性物质.在氧硫化镧和氧硫化钕催化剂上研究了O₂和SO₂对羰基硫水解反应的影响,与传统的氧化铝基和氧化钛基水解催化剂相比,稀土氧硫化物显示出良好的抗氧化性能,而SO₂对催化活性的影响是可逆的.     

Cu/Hβ催化剂NH3选择性催化还原NO性能研究

采用浸渍法制备了以Hβ分子筛为载体的负载氧化铜催化剂,考察了Cu负载量对催化剂NH₃选择性催化还原NO反应(NH₃-SCR)性能的影响,通过XRD、N₂吸附-脱附、NH₃-TPD、NO-TPD、H₂-TPR、EDS和XPS等表征技术研究了催化剂的物理化学性质和SO₂存在条件下催化剂活性降低的原因。结果表明,反应气体不含SO₂,Cu负载量为3%,即Cu(3)/Hβ催化剂有较高的反应活性,t₉₅为169℃;反应气体含SO₂,Cu负载量为2%时,即Cu(2)/Hβ催化剂的反应活性较好,t₉₅为225℃。反应前后催化剂的分析结果表明,SO₂存在条件下催化剂活性降低的主要原因是在低温条件下,SO₂与NH₃反应生成的硫铵盐覆盖了催化剂活性中心。     

SCR脱硝过程中SO2催化氧化的原位红外研究

采用工业用V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂,基于傅里叶原位红外光谱(FT-IR)技术考察SO₂的氧化过程及烟气组分对SO₂氧化行为的影响;结果表明,SO₂在催化剂表面氧化主要是首先吸附在催化剂表面V₂O₅活性位上,占据其O原子,以SO^2-₃形式存在,后与催化剂表面V⁵⁺-OH发生反应,生成金属硫酸盐(VOSO₄)中间产物,O₂重新氧化催化氧化过程中由于被SO₂夺取O原子而被还原的V₂O₅物种,使V⁴⁺转化为V⁵⁺,促进金属硫酸盐(VOSO₄)向SO₃转化;SO₂与NO、NH₃的竞争吸附阻碍SO₂在V₂O₅活性点位上的氧化;在SCR中,NO的脱除与SO₂的氧化是相互抑制的关系。     

SO42-/ZrO2和SO42-/Al2O3-ZrO2催化剂上的正戊烷反应

研究了添加Al对SO₄^2-/ZrO₂超强酸样品的晶化、比表面、硫含量、超强酸性和正戊烷反应性能的影响,考察了活化温度、反应温度、Al含量和载Pt对催化剂活性和选择性的影响.SO₄^2-/Al₂O₃ZrO₂催化剂的酸强度与SO₄^2-/ZrO₂基本相当,但超强酸位比后者多,未载Pt时正戊烷反应活性和稳定性明显高于后者.负载Pt后,正戊烷异构化选择性和稳定性大大提高,但Pt/SO₄^2-/Al₂O₃ZrO₂催化剂的反应活性与Pt/SO₄^2-/ZrO₂相近,Al的促进作用不明显.     

共沉淀法和浸渍法制备的HoCeMn/TiO2催化剂的脱硝性能

采用浸渍法和共沉淀法制备了Ho Ce Mn/Ti O₂脱硝催化剂并对其结构和性能进行了表征。结果表明共沉淀法增强了活性组分和载体的相互作用,从而增加了Ho Ce Mn Ti-C催化剂表面Ce³⁺、Mn⁴⁺以及吸附氧的含量,使其表现出优异的低温氧化还原性能。此外,共沉淀法制备的HoCeMnTi-C具有更多的表面酸性位点及更强的表面酸性。催化剂表面酸性和氧化还原性能的提高有助于氨的吸附和活化,从而显著提高其活性。表面酸性位点的增多还抑制了H₂O和SO₂在催化剂表面的吸附,提升了催化剂的抗水抗硫性能。催化剂上的选择性催化还原(SCR)反应遵循Eley-Rideal(E-R)机制,催化剂硫中毒是源于形成的硫酸盐覆盖或破坏了催化剂活性位。     

利用硫酸氧钒制备钒炭催化剂用于烟气脱硫

利用硫酸氧钒制备钒炭催化剂用于烟气脱硫。研究发现,负载在活性炭上的硫酸氧钒极易被氧化为五价钒硫酸盐,这些五价钒硫酸盐具有很高的氧化SO₂的活性,极大地促进了SO₂在活性炭上的脱除。而且,通过煅烧可以将五价钒硫酸盐分解为五价钒氧化物,最佳煅烧温度为500℃,由于煅烧后用于储存硫酸的微孔孔容增加,SO₂的吸附容量得到了进一步提高,由此表明,利用硫酸氧钒可以制备传统的V₂O₅/AC催化剂。为了获得完全氧化的钒物种,对煅烧后的催化剂进行了空气中预氧化,但由于含氧官能团的形成、炭载体的烧蚀以及钒的还原,预氧化不利于脱硫。此外,研究中得到初步证据证明脱硫过程中V₂O₅/AC催化剂中五价钒氧化物转变成了五价钒硫酸盐,结合五价钒硫酸盐所表现出的氧化SO₂的能力,推测SO₂在V₂O₅/AC上的脱除遵循以下机理:五价钒氧化物先转变为五价钒硫酸盐,后者催化氧化SO₂为硫酸。     

Mn/Ce-ZrO2催化剂低温NH3-SCR脱硝性能研究

采用浸渍法制备了三种具有不同载体的锰基NH₃低温选择性催化还原(NH₃-SCR)催化剂Mn/Ce-ZrO₂、Mn/P₂₅和Mn/Al₂O₃。研究了三种催化剂低温SCR脱硝活性及抗H₂O、抗SO₂性能,并采用XRD、NH₃-TPD和H₂-TPR手段对催化剂的物理化学性质进行表征。结果表明,在无H₂O和SO₂存在的情况下,三种催化剂的低温SCR催化活性均比较高。相对来说,Mn/Ce-ZrO₂在低温段(100~160℃)活性更高,Mn/P₂₅在高温段(160~220℃)活性更高,这与两种催化剂的氧化还原性质有关。H₂-TPR表征表明,Mn/Ce-ZrO₂更容易发生氧化还原反应,而Mn/P₂₅还原峰对应的温度较高、面积较大。三种催化剂均有很高的低温抗水性能。另外,Mn/Ce-ZrO₂的抗H₂O、抗SO₂性能最好,而Mn/P₂₅的抗H₂O、抗SO₂性能最差。Mn/Ce-ZrO₂具有较好的抗H₂O、抗SO₂性能是由于其具有较多的表面酸位点,且表面生成的硫铵盐不稳定。     

氧存在下钙钛矿LaCoO3硫化过程的XPS研究

 采用XPS,XRD和TEM对含氧气氛下钙钛矿LaCoO3硫化活化过程中不同阶段的催化剂进行了表征分析．在硫化初期,经SO2预中毒后,吸附氧种不存在,Co2p3／2结合能发生明显的位移,La3d的XPS双峰变得不明显,同时出现不稳态的S4＋物种,表明催化剂LaCoO3被SO2的强吸附所覆盖;催化剂LaCoO3仍为钙钛结构并没有新的物相产生,SO2中毒仅在催化剂表面进行．在进一步的硫化活化过程中,出现吸附氧物种,Co出现三种价态,分别对应于LaCoO3,Co3O4和CoSO4,La3d的XPS双峰变得特别明显,同时催化剂表面出现S2－物种和S6＋物种．可以认为,在含氧气氛下硫化LaCoO3的过程中,SO2预中毒为进一步硫化提供硫物种,吸附氧物种保证硫化过程中钙钛矿结构不会被完全破坏．     

LaCoO3 acting as an efficient and robust catalyst for photocatalytic water oxidation with persulfate

Cobalt-containing metal oxides [perovskites (LaCoO(3), NdCoO(3), YCoO(3), La(0.7)Sr(0.3)CoO(3)), spinel (Co(3)O(4)) and wolframite (CoWO(4))] have been examined as catalysts for photocatalytic water oxidation with Na(2)S(2)O(8) and [Ru(bpy)(3)](2+) as an electron acceptor and a photosensitizer, respectively. Catalysts with the perovskite structure exhibited higher catalytic activity as compared with the catalysts with the spinel and wolframite structures. LaCoO(3), which stabilizes Co(III) species in the perovskite structure, exhibited the highest catalytic activity in the photocatalytic water oxidation compared with CoWO(4), Co(3)O(4) and La(0.7)Sr(0.3)CoO(3) which contain Co(II) or Co(IV) species in the matrices. The high catalytic reactivity of LaCoO(3) possessing perovskite structure was maintained in NdCoO(3) and YCoO(3) which exclusively contain Co(III) species. Thus, the catalytic activity of Co ions can be controlled by the additional metal ions, which leads to development of highly reactive and robust catalysts for the photocatalytic water oxidation.     

金属Sr、Fe掺杂对LaCoO3催化氧化碳烟及抗硫性能影响

利用柠檬酸-EDTA(乙二胺四乙酸)配位法制备了La1-xSrxCo1-yFeyO3催化剂,展现出较好的催化氧化碳烟(soot)活性和抗硫性能。通过X射线衍射(XRD)、傅利叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)和SO2程序升温脱附(SO2-TPD)等研究了Sr、Fe掺杂对催化剂物理化学性质及抗硫能力影响。当Sr掺杂LaCoO3时有利于形成较多的表面吸附氧(O2^-、O^-)和氧空位,且低温氧化还原性能亦有较大改善,提高了催化氧化碳烟活性,其Ti(起燃温度)和Tm(最大碳烟燃烧速率温度)分别为284和347℃。当催化剂同时掺杂Sr、Fe时,其低温氧化还原性能进一步改善,并形成较多Fe^4+离子,有利于提高催化氧化碳烟活性。催化剂SO2中毒失活主要来源于Co^2+/Co^3+和表面吸附氧的硫酸化(SO3^2-、SO4^2-)。XPS和SO2-TPD结果表明,LaSrCoFeO3抗硫性主要来源于Fe^3+与SO2结合形成的硫酸盐物种,降低了SO2对活性组分表面吸附氧和Fe^4+毒化。TPO(程序升温氧化)结果表明,硫化后的LaSrCoFeO3-S仍具有较好的催化氧化碳烟活性,其Tm仅为361℃,表明Sr、Fe同时掺杂具有较好的低温催化氧化碳烟活性和良好的抗硫性能。     

La-Ce-Cu系列催化剂SO2中毒机理研究

采用NH_4NO_3共熔法合成La－Ce－Cu系列样品，并通过XRD分析了样品的相组成。XRF证明了系列样品组成均为氧缺陷型化合物．用TEM研究了样品的表面结构，发现随着SO_2中毒的加深，Cu向表面偏析与S结合生成新的化合物，导致了原晶体结构的变形，同时证明纯CeO_2不发生S中毒．XPS研究表明：样品La_(.029)Ce_(0.57)Cu_(0.14)O_x中毒后Cu从La_2CuO_4中分解出来并与S结合生成CuSO_4；相应的CeO_2参与了中毒反应，生成Ce_2O_3,整个中毒反应如下：La_2CuO_4＋2CeO_2＋SO_2＝CuSO_4＋La_2O_3＋Ce_2O_3     

CO2 Reforming of CH4 over Nickel and Cobalt Catalysts Prepared from La—Based Perovskite Precursors

Four perovskite-type complex oxides (LaNiO3, La2NiO4, LaCoO3 and La2CoO4) were successfully prepared using two sol-gel methods, the Pechini method (PC) and the citric acid complexing method (CC). The catalysts were characterized by XRD and TPR. After reduction, the activity of the catalysts in the CO2 reforming of methane was tested. Ni-based catalysts from La2NiO4 precursors were the most active and stable catalyst after calcination above 850 癈, which gave a methane conversion of 0.025 mmol/(g-s) for those prepared by the PC method and 0.020 mmol/(g-s) by the CC method. It was proposed that the well-defined structure and lower reducibility is responsible for the unusual catalytic behavior observed over the pre-reduced La2NiO4 catalyst.     

Cation self-diffusion in LaCoO(3) and La(2)CoO(4) studied by diffusion couple experiments

Reaction kinetics between dense, polycrystalline pellets of La2O3 and CoO were investigated at temperatures of 1370-1673 K and oxygen partial pressures of 40 Pa - 50 kPa. At high oxygen partial pressures, single phase LaCoO3 was formed. The growth of the LaCoO3 phase followed the parabolic rate law. The location of Pt markers demonstrated that diffusion of Co3+ cations in LaCoO3 dominated over diffusion of La3+. The diffusion coefficient of Co3+ was determined from the parabolic rate constant, and an activation energy of (250 +/- 10) kJ mol-1 was found. The diffusion coefficient of Co3+ in LaCoO3 decreased with decreasing oxygen partial pressure. At the lowest oxygen partial pressure investigated, two product phases, LaCoO3 and La2CoO4, were observed. The diffusion coefficient of Co cations in La2CoO4 was estimated. Results were discussed in relation to cation diffusion in other LnBO3 oxides (B = Cr3+, Mn3+, Fe3+). A correlation between diffusion of the B cation and the melting point was found for LnBO3 materials.     

钙钛矿结构在CO还原SO2催化脱硫中的作用

通过对钴和镧的单一氧化物、混合氧化物及具有钙钛矿结构的复合氧化物（ＬａＣｏＯ３等）上ＣＯ还原ＳＯ２脱硫反应的活性以及钴镧氧化物在反应条件下活化过程的考察，指出钙钛矿结构促进了活性晶相ＬａＯ２Ｓ和ＣｏＳ２的生成，增强了钴和镧在活化硫化及脱硫反应中的协同效应。     

超声促进浸渍法制备催化剂LaCoO3/γ-Al2O3

使用超声波促进浸渍法制备了负载纳米钙钛矿型催化剂LaCoO3/γ-Al2O3，考察了超声波辐照对催化剂性质的影响.实验结果表明，在浸渍过程施加超声波辐照可以显著缩短浸渍时间、增加活性组分的负载量和孔内含量、提高活性组分的分散度，使催化剂对NO分解反应的催化活性增加.     

钙钛矿型催化剂对VOCs催化燃烧的抗毒性和稳定性研究

采用共沉淀法制备了钙钛矿型La0.8Cu0.2MnO3和La0.8Sr0.2MnO3催化剂,考察了两种催化剂对含硫、含氯VOCs气体催化燃烧的抗毒性和稳定性.结果发现,两种催化剂具有良好的抗氯性,但在SO2存在下会出现中毒失活现象,相比较而言,La0.8Sr0.2MnO3比La0.8Cu0.2MnO3具有更好的抗硫性和结构稳定性;采用XRD和XPS分析方法研究催化剂硫中毒机理,发现其失活原因在于催化剂表面生成CuSO4和SrSO4,形成屏蔽效应导致催化剂失活.     

Large thermal conductivity reduction induced by La/O vacancies in the thermoelectric LaCoO3 system

A series of compact La/O-vacant La(1-x)CoO(3-y) compounds were prepared by a cold high-pressure procedure, and their thermoelectric (TE) properties were investigated. Compared with the ion-substituted hole-type LaCoO(3) systems (e.g., La(1-x)Sr(x)CoO(3)), the thermal conduction of La(1-x)CoO(3-y) is noticeably reduced by the La/O vacancies, whereas the electric transport is less influenced, which results in an efficient ZT enhancement. We demonstrate that the large thermal conductivity reduction originates from the strong point-defect scattering, and La(1-x)CoO(3-y) can be rationalized as a partially filled solid solution: La(1-x)?(x)CoO(3-y)?(y), where ? denotes a vacancy. Such intrinsic thermal conductivity suppression provides an effective pathway for the design of better TE materials.