反胶束法制备直接甲醇燃料电池Pt-Sn/C催化剂及其表征

在水/AOT/环己烷反胶束体系中, 制备了Pt-Sn/C催化剂, 研究了不同ω (反胶束溶液中水与表面活性剂的物质量之比)值对Pt-Sn粒径的影响. 并采用TEM, XRD, XPS, 循环伏安等技术对其进行表征. TEM结果表明合成的Pt-Sn纳米颗粒为球形, 在碳载体表面均匀分布, 粒径分布窄, 平均粒径为2.7 nm. Pt-Sn颗粒尺寸随着ω的增加而增大. XRD结果表明该催化剂中Pt具有面心立方结构且没有与Sn形成合金. XPS结果表明在该催化剂中, Pt主要以零价态存在. 在甲醇溶液中的循环伏安扫描结果表明, 甲醇氧化峰电位和峰电流随着ω的增加而减小, 说明反胶束方法可以通过控制颗粒尺寸, 从而影响催化剂的电氧化活性. 相对于商用Pt-Ru/Vulcan XC-72 (20 wt%, E-TEK公司), 该催化剂具有较低的峰电势以及较高的I_f/I_b (循环伏安曲线中正向扫描峰电流与反向扫描峰电流的比值), 这表明用此方法制备的Pt-Sn/C催化剂具有较好的抗中毒能力.     

稀土Eu掺杂PtRu/C催化剂及其对甲醇电氧化的性能

采用化学还原和热处理方法对商业PtRu/C催化剂进行稀土Eu掺杂,制备了不同Eu含量的PtRuEux/C催化剂.透射电子显微镜(TEM)、X射线能量色散光谱(EDX)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等方法表征催化剂的结果表明,Eu的掺杂未改变PtRu/C催化剂的平均粒径(约为3nm),并且Eu以金属和氧化物两种形态修饰PtRu表面.循环伏安和计时电流法测试显示,PtRuEux/C催化剂较商业PtRu/C对甲醇氧化具有更高的活性,其中PtRuEu0.3/C的活性最高.运用原位傅里叶变换红外(FTIR)光谱从分子水平研究了该催化剂对甲醇电催化氧化的反应过程,检测到甲醇在催化剂上解离吸附的吸附态产物是线型吸附态CO(COL),Eu的掺杂使COL的氧化电位降低,明显提高了催化剂的活性和抗CO毒化的能力.     

Au/ZrO2催化剂中ZrO2的尺寸效应:1,3-丁二烯加氢反应

在不同温度(673～1073K)下,于流动N2气中焙烧ZrO(OH)2醇(乙醇)凝胶,制备了不同尺寸的ZrO2-AN纳米晶(6～30nm).采用沉积-沉淀方法制备了相应的质量分数为0.7%的Au/ZrO2-AN催化剂.用XRD,XRF,TEM/HRTEM,EDS,N2吸附和1,3-丁二烯加氢反应对ZrO2-AN和Au/ZrO2-AN催化剂进行了表征.结果表明,在所有的Au/ZrO2-AN样品中,Au粒子的平均尺寸为4～5nm,ZrO2-AN的颗粒大小没有因为负载Au粒子而发生改变.1,3-丁二烯在Au/ZrO2-AN催化剂催化下能以100%的选择性进行加氢反应生成单烯烃.随着Au/ZrO2-AN催化剂中ZrO2-AN纳米晶尺寸的增加或“载体”焙烧温度的升高,1,3-丁二烯的转化率明显降低;1-丁烯的选择性先增加后减小,2-丁烯中反/顺异构体的摩尔比在0.5～1.0的范围内逐渐增大,TEM/HRTEM表征结果清楚地表明,Au/ZrO2-AN催化剂中Au粒子与ZrO2-AN颗粒接触界面/周边随ZrO2-AN颗粒尺寸的减小而明显增加,这很可能是含有更小尺寸ZrO2-AN纳米粒子的Au/ZrO2-AN催化剂具有更高的催化活性的重要原因.     

稀土氧化物的掺杂量对SO42-/ZrO2/Al2O3催化剂催化性能的影响

采用浸渍-沉淀法制备负载型纳米ZrO2/Al2O3,复合载体,并将不同量的氧化钕、氧化镨掺杂到负载型纳米ZrO2/Al2O3复合载体中以调变ZrO2的表面性能.同时以此复合载体负载SO42-制备SO42-/REXOY-ZrO2/Al2O3催化剂.运用XHD、BET、NH3-TPD、原位红外技术对催化剂的晶相结构、比表面积、孔径分布、酸中心种类等进行表征,并以α-蒎烯异构化为探针反应考察了催化剂的活性.结果表明,适量的稀土掺杂会增加催化剂的比表面积,降低ZrO2的粒径,从而增加催化剂表面SO42-的配位吸附量,提高表面酸中心数和酸强度,增强催化剂的活性.     

制备方法对PtMo/C催化剂上CO电催化氧化性能的影响

用化学还原法、胶体法和Adams法制备了PtMo/C电催化剂, 对其物理化学性质及其在CO电氧化反应中的催化性能进行了对比研究. TEM和XRD测试结果表明, 胶体法制备的催化剂颗粒在载体炭上均匀分布, 颗粒粒径约5 nm；由化学还原法制备的颗粒尺寸较大, 而Adams法制备的颗粒尺寸达数十纳米, 并有严重的团聚现象. CO消除伏安法测试结果表明, 三种制备方法中胶体法制备的PtMo/C催化剂具有最高的电化学表面积和电催化活性. 与常用的Pt/C催化剂相比, PtMo/C催化剂中Pt上弱吸附态CO的电氧化均得到了促进, 而强吸附态CO则不受影响. 这些结果表明PtMo颗粒的尺寸分布和在载体上的分散状况是影响PtMo/C催化剂电催化性能的主要因素. 胶体法制备的PtMo/C与常用的PtRu/C相比, 电化学表面积虽然较低, 但在低电势下CO的起始氧化电势只有0.15 V, 而且在0.15～0.5０ V之间发生电氧化的CO达到其总量的1/3.     

热处理对多元醇法制备的PtRu/C电催化剂的影响

采用热重、在线质谱、X射线衍射和透射电镜等技术研究了热处理对多元醇法制备的PtRu/C电催化剂催化活性的影响.结果表明,热处理前电催化剂表面吸附较多残余物种,在惰性气氛中200℃下热处理2h可以去除部分吸附物种.虽然热处理后电催化剂的平均粒径比热处理前稍有增大,但电催化剂颗粒的分散度仍较高.热处理后电催化剂催化甲醇电氧化反应的活性明显提高.     

制备方法对负载型纳米ZrO2/Al2O3复合载体性能的影响

采用浸渍-沉淀法制备了负载型纳米ZrO2/Al2O3复合载体.采用X射线衍射、N2物理吸附、差示扫描量热(DSC)和程序升温脱附等技术考察了浸渍方式和干燥方法对复合载体的表面性能、热稳定性和晶相结构的影响.结果表明,ZrO2/Al2O3复合载体中没有生成ZrO2-Al2O3复合氧化物或固溶体,纳米ZrO2仅负载在Al2O3的表面.微波干燥法制备的ZrO2/Al2O3复合载体的比表面积(158.7 m2/g)较大,最可几孔径为19.4 nm,ZrO2的粒度为4.2 nm,晶相结构为四方相ZrO2.微波诱导作用使ZrO2/Al2O3复合载体表面产生了新的酸碱中心,微波干燥法制备的ZrO2/Al2O3复合载体具有较强的热稳定性,在873~1 073 K范围内DSC曲线没有出现吸热峰,而其它干燥方法制备的复合载体在903~1 023 K范围内出现了较明显的吸热峰,表明复合载体表面的部分四方相ZrO2转变为单斜相ZrO2(m-ZrO2).对超声波处理过的复合载体进行微波干燥能进一步提高纳米ZrO2与Al2O3之间的相互作用,纳米粒子的粒度(3.4 nm)更小,分布更均匀,但没有改变ZrO2的晶相结构.     

氮掺杂碳纳米管负载的钌催化剂对苯甲醇在常压空气条件下催化氧化性能

以氮掺杂碳纳米管(NCNTs)为载体,采用乙二醇微波还原方法方便制得制备了负载型Ru催化剂,Ru纳米颗粒均匀分散在NCNTs表面,平均粒径为1.6 nm。在温和条件下(常压和空气条件),Ru/NCNTs催化剂表现出良好的苯甲醇催化氧化性能,在90℃下苯甲醇转化率可达93%,苯甲醛选择性大于99%,并且具有良好的可重复使用性能,这些结果显著优于碳纳米管(CNTs)和活性炭(AC)为载体的对比组催化剂。在温和条件下Ru/NCNTs催化剂表现出的优异苯甲醇催化氧化性能可归因于氮掺杂提高了NCNTs的电子密度进而促进了O2分子吸附和反应。     

Au/ZrO2催化CO氧化反应中ZrO2纳米粒子的尺寸效应

从同一ZrO(OH)2出发制备了三种不同尺寸的ZrO2纳米颗粒(ZrO2-CP：40-200nm,ZrO2-AN;18～25nm,ZrO2-AD：10～15nm),采用沉积-沉淀方法制备了相应的Au/ZrO2催化剂,用XRD,XRF,TEM和低温N2吸附对ZrO2和Au/ZrO2进行了表征．XRD和TEM分析表明Au/ZrO2样品中Au粒子的平均尺寸为4～5nm,而Zr02的晶相和颗粒大小没有因为“负载”Au粒子而发生变化．CO催化氧化反应的结果表明,Au／ZrO2催化活性随着ZrO2纳米粒子尺寸的减小活性明显增加．TEM／HRTEM结果表明,Au／ZrO2催化剂中Au粒子与ZrO2颗粒接触界面随ZrO2颗粒尺寸的减小而明显增加,这很可能是含有更小尺寸ZrO2纳米粒子的Au／ZrO2催化剂具有更高催化活性的重要原因。     

PtRu/C电催化剂上甲醇吸附氧化过程的电化学原位红外光谱

采用调变的多元醇法制备了高分散的Pt/C, PtRu/C和Ru/C电催化剂. XRD计算结果表明, PtRu/C电催化剂的平均粒径和合金度分别为2.2 nm和71%. 采用电化学方法和原位傅里叶变换红外反射光谱方法(in situ FTIRS)研究了甲醇在3种电催化剂上的吸附氧化过程, 发现PtRu/C对甲醇的催化活性明显高于Pt/C, Ru的加入一方面影响了甲醇在Pt上的解离吸附性能, 另一方面提供了Ru-OH物种, 从而抑制了低电位下电催化剂中毒. 红外光谱研究结果表明, 线性吸附态CO(COL)是主要毒化物种, 反应产物主要是CO2, 还有少量的甲酸甲酯. 根据实验结果讨论了甲醇在PtRu/C电催化剂上的氧化机理.     

Study of a Ru-La/Zr02 Catalyst Prepared by Precipitation Method for Selective Hydrogenation of Benzene to Cyclohexene

A Ru-La/ZrO2 catalyst was prepared by the precipitation method, in which Ru was an active component, La was a promoter and ZrO2 was a dispersant. Comparing with the catalyst prepared by the chemical reduction method, the Ru-La/ZrO2 exhibited higher activity and better selectivity. At 140 ℃ and hydrogen pressure of 5 MPa, the C6H10 selectivity reached 70% at a C6H6 conversion of 35% for a reaction time was 5 min and the total La/Ru loading was 10%. Textural parameters of the catalyst were obtained by physical adsorption, BET surface area and specific pore volume measurements. The catalyst sample gave a BET area of 41 m2/g and a specific pore volume of 1.1 cm^3/g, and the most probable pore distribution was located at 5 to 10 nm. H2-TPR measurements showed that ruthenium oxide could be reduced to its metallic state at about 403 K. XRD determinations indicated that ruthenium and lanthanum were highly dispersed on the zirconia. A significant advantage of the Ru-La/ZrO2 catalyst is that it can be used directly in its unreduced state for the selective hydrogenation of benzene.     

Study of a Ru-La/ZrO_2 Catalyst Prepared by Precipitation Method for Selective Hydrogenation of Benzene to Cyclohexene

1. Introduction Cyclohexene as an important intermediate prod- uct is widely used in chemical productions. The process of selective hydrogenation of benzene to cyclo- hexene has been an important research topic in green chemistry owing to its atomic economy and clean production [1]. In order to attain greater economic benefits, researchers are searching for a new catalytic system that is high in activity and selectivity, simple in technology, and low in cost. In this respect, some progresses h…     

Pd-Cu/ZrO2催化CO2加氢制甲醇的性能

采用溶胶-凝胶法制备了n(Cu):n(Zr)=1:1、1:2、1:4和1:8的Cu/ZrO₂催化剂。 实验结果表明,当n(Cu):n(Zr)=1:4时,催化剂表现出较高的CO₂转化率(8.0%)和甲醇选择性(59.5%),为了增加CO₂的转化率,提高甲醇选择性,在n(Cu):n(Zr)=1:4的催化剂中添加质量分数1%的Pd,采用浸渍法制备了Pd-Cu/ZrO₂催化剂。 在250 ℃、2 MPa、12000 mL/(g·h)和V(H₂):V(CO₂)=3:1的反应条件下,CO₂转化率和CH₃OH收率相比Cu/ZrO₂催化剂(n(Cu):n(Zr)=1:4)分别提高了40.0%和80.9%。 通过X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、N₂吸附-脱附(BET)、X射线光电子能谱仪(XPS)和程序升温还原化学吸附仪(H₂-TPR)等仪器表征证明Pd的添加提高了催化剂的分散性和比表面积。 催化剂中Pd和Cu之间强相互作用,使Cu2p轨道结合能向低处偏移,还原温度的降低,说明Pd-Cu/ZrO₂催化剂还原能力增强,使得CO₂加氢活性提高。     

Cu/ZrO2催化剂上乙醇水蒸气重整反应的研究 Ⅰ 催化剂性能及其制备参数的影响

研究了Cu/ZrO2催化剂在乙醇水蒸气重整反应中的催化性能。用常规沉淀法、醇凝胶法制备了ZrO2载体；用浸渍法或共沉淀法制备了Cu/ZrO2催化剂。考察了ZrO2载体的制备方法以及Cu/ZrO2的制备参数对催化剂性能的影响。采用BET、XRD、TEM及XRF等方法对催化剂的比表面积、孔容、晶相、表面形貌以及活性组分等进行了表征。同时，制备并比较了Ni/ZrO2、Cu/10MgO-90ZrO2和Cu/10CaO-90ZrO2催化剂的性能，考察了活性组分Cu、Ni的差异以及ZrO2载体的影响。在Cu/ZrO2催化剂(Cu的质量分数为8%)上，500 ℃~600 ℃乙醇转化率达到98%~100％、H2选择性为2.0~2.6（摩尔比）。 Cu/ZrO2与Ni/ZrO2机械混合有助于H2选择性的提高。在催化剂载体中添加MgO、CaO碱性物质可以使H2选择性提高1.3倍~2.0倍。浸渍法制备的Cu/ZrO2催化剂的性能优于共沉淀法。     

纳米 ZrO2 作分散剂的 Ru-Zn 催化剂上苯选择加氢制环己烯

 采用水热法合成了比表面积分别为 34 和 87 m2/g 的 ZrO2 样品 (分别记为 ZrO2-34 和 ZrO2-87), 并考察了它们作分散剂时 Ru-Zn 催化剂上苯选择加氢制环己烯反应的性能. 结果表明, 两个 ZrO2 样品具有相近的纯度和物相, 晶粒粒径分别为 21.6 和 11.4 nm. 其中 ZrO2-34 具有较小的比表面积、较大的孔径、较小的粒径、集中的粒度分布和较大的堆密度, 因而更适合用作苯选择加氢制环己烯 Ru-Zn 催化剂的分散剂, 且循环使用多次催化剂仍表现出较高的选择性和稳定性.     

ReOxZrO2催化甲醇一步合成二甲氧基甲烷的研究

利用负载型ReOxZrO2催化剂，将甲醇选择性氧化并一步合成二甲氧基甲烷。考察了反应时间、反应温度以及铼负载量对反应的影响。并利用N2吸附/脱附、X射线光电子能谱、氨程序升温脱附(NH3-TPD)和氢程序升温还原(H2-TPR)等手段对催化剂进行了表征。结果表明，较高的反应温度有利于提高甲醇的转化率，但对二甲氧基甲烷的选择性不利；催化剂上所负载铼的质量分数对甲醇转化率影响较大，在铼的质量分数为1.64%时转化率达到最大值25.1%；负载于ZrO2上的ReOx 具有双功能催化性质：它既可作为氧化中心氧化甲醇，在还原后又可作为酸中心催化醇醛缩合。     

Remarkable nanosize effect of zirconia in Au/ZrO2 catalyst for CO oxidation

Nanosize effect of ZrO2 in Au/ZrO2 catalyst was studied by deposition-precipitation of Au nanoparticles in similar sizes (4-5 nm) on ZrO2 nanoparticles of varying sizes. The catalysts were characterized with XRD, TEM, XPS, and nitrogen adsorption to understand the effect of ZrO2 particle size on the catalytic nanostructures. Nanocomposite Au/ZrO2 catalysts consisting of comparably sized Au-metal (4-5 nm) and ZrO2 (5-15 nm) nanoparticles are found advantageous over those containing similarly sized Au-metal but larger ZrO2 (40-200 nm) particles for CO oxidation. This finding may have important implications on the designed preparation of advanced nanostructured catalysts and other chemical materials.     

制备条件对Ni/ZrO2-SiO2催化剂煤气甲烷化的影响

采用浸渍法制备了ZrO₂-SiO₂复合载体和Ni质量分数为6%的Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂,考察了载体制备时浸渍溶液pH值、焙烧温度和催化剂制备时的焙烧温度对Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂煤气甲烷化反应性能的影响。采用X射线衍射、程序升温还原和扫描电子显微镜等方法对催化剂进行了表征。结果表明,载体浸渍溶液pH值为8.0～9.0, 载体焙烧温度为550 ℃,催化剂焙烧温度为450 ℃时,Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂在煤气甲烷化反应中显示了最优的催化性能,CO转化率100%,CO₂转化率1.8%,CH₄生成速率16.6 mmol/(h·g)。进一步表征发现,制备ZrO₂-SiO₂复合载体时,增大浸渍溶液的pH值有利于形成粒径较小的亚稳态四方晶相ZrO₂,可见四方晶相ZrO₂更有利于甲烷化反应;载体焙烧温度会影响到NiO粒径的大小和其在催化剂表面的分散,温度过高和过低都会导致NiO粒径大小的不适宜以及分散性的降低;催化剂焙烧温度过高则会导致NiO与载体间的相互作用减弱,NiO分散性降低。     

以水热法合成的ZrO_2负载Au催化剂上的低温水煤气变换反应

采用一种简便的水热法合成了一系列ZrO2,并采用沉积-沉淀法制得相应1.0%Au/ZrO2催化剂,在模拟甲醇重整气气氛下评价了它们的低温水煤气变换(WGS)反应催化性能.结果发现,于150oC水热合成的ZrO2负载的Au催化剂活性最佳,240oC反应时CO转化率达87%,明显高于相同反应条件下Au负载量较高的Au/Fe2O3,Au/CeO2及Au/CeZrO4催化剂.采用X射线衍射、原子吸收光谱、N2物理吸脱附及扫描电子显微镜等手段对样品进行了表征.结果表明,Au/ZrO2催化剂的总孔体积及平均孔径越大、圆形片状形貌越规整,其低温WGS催化活性就越高.