添加铈对锰基催化剂的织构-结构及其氧化还原性能的影响

考察了添加稀土Ce对Mn/γ-Al2O3催化剂的织构-结构、表面活性组分的分布及氧化还原性能的影响,以催化燃烧易挥发有机污染物(VOCs)苯为探针反应研究了Ce对Mn基催化剂催化性能的影响。采用传统的浸渍法制备了系列催化剂,利用粉末X射线衍射(XRD),N2吸脱附程序升温还原(TPR)等手段对催化剂进行了表征分析。结果表明,添加稀土使Mn基催化剂比表面积、孔体积减小,说明部分Ce进入孔道中,形成了更多的氧化还原活性位,并且进一步研究得知,适量Ce的添加可以促进催化剂活性位的自组装,达到理想的催化氧化性能。添加Ce后,催化剂的活性组分中高价Mn的含量明显增加,这些都有利于提高催化剂的氧化性能。活性实验结果表明,添加适量Ce优化了催化剂的织构-结构、表面活性组分及氧化还原性能,因此催化剂的活性和稳定性明显提高,其中以MnCe为1∶1时,活性最佳,280℃左右就能完全转化苯。     

丙烷选择氧化用BiCeVMoO复合氧化物催化剂中Ce组分的作用

 用X射线衍射（XRD）、激光拉曼光谱（LRS）、程序升温还原（TPR）、催化剂晶格氧反应性和微反测试等手段考察了BiCeVMoO复合氧化物催化剂的组成、结构、氧化－还原性质与催化丙烷选择氧化性能．结果表明，n（Ce）／n（Ce＋Bi）≤0．15时，Ce组分可能占据BiVMoO 结构中Bi离子所处的晶格位置．催化剂对丙烷选择氧化的催化性能与Ce组分的含量密切相关，随着Ce含量的增加，丙烯醛选择性显著升高，在n（Ce）／n（Ce＋Bi）＝0．15时达极大值．随着Ce含量的进一步增加，丙烯醛选择性下降，完全氧化产物COx选择性上升．可以认为，适量Ce组分的引入提高了催化剂晶格氧物种的反应活性，从而改善了催化剂对丙烷选择氧化的催化性能．     

Pt-Ce掺杂对Cu/Al2O3催化剂结构及性能的影响及其用于苯催化氧化的研究

通过添加Pt-Ce作为助剂,对Al2O3担载的Cu催化剂进行修饰,制备负载型催化剂用于苯的催化氧化。利用XRD,N2吸附和H2-TPR等手段对载体和催化剂的织构-结构、活性组分的分散、还原性能及活性组分之间的相互作用进行了表征和分析。结果表明:添加Pt与Ce有利于提高CuO颗粒在Al2O3表面上的分散度,使其晶粒变小,从而改善了催化剂的性能。部分活性组分进入到Al2O3孔道中,在孔中及表面均形成了活性氧化物种。添加微量的Pt(0.1%(质量分数))及Ce可明显提高Cu/Al2O3催化剂的氧化活性,其中0.1%Pt/10%CuCe(12∶1)/Al2O3在250℃下就能完全催化氧化苯,表现出最佳的催化活性,可与贵金属催化剂(通常负载量在0.3%～2.0%)的活性相媲美。催化剂的高活性主要是在于活性组分在Al2O3表面的高分散以及PtOx,CuO和CeO2之间的相互作用。     

改性SCR催化剂对Hg0催化氧化性能的研究

采用一系列金属氧化物对商用SCR催化剂进行掺杂改性,筛选出最优Ce掺杂SCR催化剂,模拟实际烟气组分,考察了Ce改性催化剂对烟气中Hg⁰氧化的影响。实验结果表明,Ce掺杂比例适当可显著提高其催化活性,Ce最佳负载量为9%时,Hg⁰的催化氧化效率比未掺杂SCR催化剂提高近40%,BET和XRD也显示,CeO₂在催化剂表面分散程度较好,未出现聚集现象。烟气工况对Hg⁰的催化氧化具有重要影响,其中,烟气组分HCl显著促进了Ce改性催化剂对Hg⁰的氧化,在一定温度范围内,Hg⁰的氧化效率随着温度升高而增加,在最佳空速、温度和烟气组分浓度时,Hg⁰的催化氧化效率可达95.11%。此外,掺杂CeO₂之后SCR催化剂的脱硝性能并未受到影响。     

CuxCe1-xO2-x/SiO2催化剂上Co催化氧化及反应活化能

以SiO2为载体,利用共浸渍法制备了不同Cu、ce摩尔比和含量的CuxCe1-xO2-x/SiO2(x-0～1)催化剂,在消除内、外扩散的条件下,评价了催化剂的CO催化氧化活性,求取了反应的活化能,并对催化剂的结构进行了表征.结果表明,CuxCe1-xO2-x/SiO2催化剂的活性和反应活化能与Cu、Ce摩尔比和CuxCe1-xO2-x含量都有关系,其中Cu、ce摩尔比为1:1的25%Cu0.5,Ce0.5,O1.5/SiO2催化剂具有最好的催化活性和最低的反应活化能,CO能够在169℃时完全转化,反应的活化能为56.1 kJ/mol.对于Cu0.5Ce0.5O1.5系列催化剂,活性组分含量较低时,催化剂的物相主要是CuO-CeO2固溶体,含量大于35%时开始有CuO物相生成.对于不同Cu、Ce摩尔比的催化剂,Cu摩尔含量较高时主要是CuO物相,Cu摩尔含量较低时主要是CuO-CeO2固溶体和CeO2物相.活性组分Ce和Cu之间、活性组分和载体之间存在着一定的相互作用,其对催化剂的活性和反应活化能有一定的影响.     

浸渍顺序对CuCe/AC催化剂结构和性能的影响

通过在Cu/AC催化剂中添加稀土助剂Ce,考察不同的浸渍顺序对CuCe/AC(活性炭)催化剂表面结构及其催化甲醇气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯性能的影响,并采用XRD、XPS、H₂-TPR、AAS和HR-TEM等表征了催化剂活性组分含量、分散状态和价态等性质。发现共浸渍法制备的催化剂,Ce对活性组分Cu在活性炭表面的分散起到一定的促进作用;先浸渍Cu后浸渍Ce制备的催化剂,后浸渍的Ce覆盖部分Cu组分,使这些Cu组分难以还原并无法与反应物分子接触,导致其催化性能有所降低;而先浸渍Ce后浸渍Cu制备的催化剂,Ce组分和Cu组分产生相互作用,使表面存在较多分散均匀的Cu(0)和Cu(Ⅰ)物种,其化性能最佳,碳酸二甲酯的时空收率及选择性分别达到了142 mg·g^-1·h^-1和85%。     

浸渍顺序对CuCe/AC催化剂结构和性能的影响

通过在Cu/AC催化剂中添加稀土助剂Ce,考察不同的浸渍顺序对CuCe/AC(活性炭)催化剂表面结构及其催化甲醇气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯性能的影响,并采用XRD、XPS、H₂-TPR、AAS和HR-TEM等表征了催化剂活性组分含量、分散状态和价态等性质。发现共浸渍法制备的催化剂,Ce对活性组分Cu在活性炭表面的分散起到一定的促进作用;先浸渍Cu后浸渍Ce制备的催化剂,后浸渍的Ce覆盖部分Cu组分,使这些Cu组分难以还原并无法与反应物分子接触,导致其催化性能有所降低;而先浸渍Ce后浸渍Cu制备的催化剂,Ce组分和Cu组分产生相互作用,使表面存在较多分散均匀的Cu(0)和Cu(Ⅰ)物种,其催化性能最佳,碳酸二甲酯的时空收率及选择性分别达到了142 mg·g^-1·h^-1和85%。     

Ce及N共掺杂改性TiO_2光催化性能及Ce组分的作用

以钛酸正丁酯、硝酸亚铈及氨水为前驱体运用溶胶-凝胶法对TiO2进行Ce及N单一和共掺杂改性,以甲基橙光催化降解为探针考察掺杂组分对催化剂的紫外、可见光活性影响,观察到了Ce及N的单一掺杂及共掺杂催化剂紫外、可见光活性的明显提升。运用X射线衍射(XRD)、低温氮气吸附(BET)、紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)、程序升温氧脱附(TPD)和程序升温氧化(TPO)等表征手段从催化剂的晶体结构及形貌、比表面积、紫外及可见光响应特性、表面吸附氧量及吸附氧循环性能等方面尝试理解掺杂组分的光活性影响机制。实验结果表明掺杂改性催化剂中适量Ce组分的作用在于通过抑制催化剂的晶粒长大、团聚和锐钛结构向金红石结构的相转变,提高催化剂的光相应强度和拓展光响应范围,增加催化剂表面吸附氧容量和促进催化剂的表面氧循环,有效捕获光生载流子,衍生各类高活性自由基物种和增大催化剂比表面积等方面增进催化剂的光催化性能。     

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。     

非晶态Mn-Ce-O催化芳香醇选择氧化

采用氧化还原-沉淀法制备了一系列不同Mn/Ce摩尔比的Mn-Ce-O催化剂,并以分子氧为氧化剂考察了催化剂对芳香醇选择氧化反应的催化性能.当n(Mn)/n(Ce)=10时,Mn-Ce-O的催化活性最高,100℃下反应1 h时苯甲醇转化率为96.6%,催化剂的质量比活性可达19.3 mmol/(g·h).该催化剂可循环使用6次以上而其催化活性无明显降低.采用粉末X射线衍射、N2物理吸附、X射线吸收光谱和程序升温还原等手段对Mn-Ce-O催化剂进行了表征.结果表明,以Mn3+和Mn4+共存的非晶态MnOx是活化分子氧及氧化芳香醇的主要活性组分,高分散在非晶态MnOx表面的CeOx对催化剂性能有重要影响,添加少量的Ce能增大催化剂的比表面积,促进MnOx的还原,提高其表面氧中心的恢复能力,从而显著提高催化剂活性和循环使用性能.     

干气制乙苯结炭沸石催化剂烧炭再生研究

以苯和炼厂干气中的乙烯合成乙苯结炭催化剂为研究对象，对结炭催化剂上积炭的性质及不同温度下的烧炭情况进行了研究，考察了再生前后催化剂的酸性、活性、晶相、比表面及孔结构等性能的变化。结果表明，催化剂孔的内表面积炭占据了酸性中心，致使催化剂活性降低；在烧炭时温度大于300 ℃才开始烧炭，最佳烧炭温度应控制在500℃～550℃，600 ℃可将炭完全烧净。程序升温脱附（TPD）实验表明，550 ℃实验室烧炭后催化剂酸种类及其比例可完全恢复，酸量可恢复到95%。晶相、孔结构基本未变，催化剂的活性得到良好恢复。     

燃料电池铂钴锰合金催化剂的制备及性能

为提高PtCo/C合金催化剂的电化学性能,采用微波法合成铂钴锰催化剂前驱体,经高温热处理形成合金,最后通过酸处理得到铂钴锰合金催化剂(PtCoMn/C)。电化学测试结果表明:适量锰的添加可提升PtCo/C催化剂的活性和耐久性。PtCo Mn/C催化剂在0.9 V(vs RHE)电压下的质量比活性(MA)达到0.666 A·mg_Pt^-1,是传统Pt/C的2.66倍,是PtCo/C催化剂的1.30倍。在30 000圈催化剂加速耐久性测试中,PtCoMn/C合金催化剂的电化学活性面积(ECSA)和质量比活性(MA)仅下降6.9%和27.1%,均远低于Pt/C催化剂。     

超细负载型Ni/SiO2 催化剂用于虫白蜡加氢反应

用醇盐法制备了超细负载型催化剂Ni／SiO2,并应用于虫白蜡的高压催化加氢反应。通过TEM,XRD考察了催化剂的物相及结构特征。结果表明该催化剂载体物相为非晶态,催化剂活性中心高度分散于载体上,粒径小于10nm。催化剂的加氢活性随Ni负载量的增加而提高,负载量为20％时氢化效果最佳。     

燃料电池铂钴锰合金催化剂的制备及性能

为提高PtCo/C合金催化剂的电化学性能,采用微波法合成铂钴锰催化剂前驱体,经高温热处理形成合金,最后通过酸处理得到铂钴锰合金催化剂(PtCoMn/C)。电化学测试结果表明:适量锰的添加可提升PtCo/C催化剂的活性和耐久性。PtCoMn/C催化剂在 0.9 V(vs RHE)电压下的质量比活性(MA)达到 0.666 A·mg_Pt^-1,是传统 Pt/C 的 2.66 倍,是 PtCo/C 催化剂的 1.30 倍。在30 000圈催化剂加速耐久性测试中,PtCoMn/C合金催化剂的电化学活性面积(ECSA)和质量比活性(MA)仅下降6.9%和27.1%,均远低于Pt/C催化剂。     

Partial oxidation of methane to syngas catalyzed by a nickel nanowire catalyst

A nickel nanowire catalyst was prepared by a hard template method,and characterized by transmission electron microscopy (TEM),N2 physical adsorption,X-ray photoelectron spectrometry (XPS),X-ray diffraction (XRD) and H2 temperature-programmed reduction (H2-TPR).The catalytic properties of the nanowire catalyst in the partial oxidation of methane to syngas were compared with a metallic Ni catalyst which was prepared with nickel sponge.The characterization results showed that the nickel nanowire catalyst had high specific surface area and there was more NiO phase in the nickel nanowire catalyst than in the metallic Ni catalyst.The reaction results showed that the nickel nanowire catalyst had high CH4 conversion and selectivities for H2 and CO under low space velocity.     

磁性纳米颗粒负载钯催化剂对Heck反应的催化活性

采用水热法合成了碳包埋磁性纳米复合颗粒C/(Au@Fe),并以之为载体制备了纳米钯催化剂,利用透射电镜、X射线光电子能谱和振动样品磁强计等手段对催化剂进行了表征,评价了催化剂对Heck反应的催化活性.结果表明,催化剂的平均粒径约为300nm,表面覆盖着一层粒径为12nm的钯颗粒,整个催化剂呈现超顺磁性.对于碘代苯与丙烯酸之间的Heck反应,在乙酸钠或三乙胺碱性条件下反应4h,碘代苯转化率可达95%以上.催化剂重复使用10次时仍可保持很高的催化活性(碘代苯转化率88%).对于其他不同反应底物之间的Heck反应,催化剂同样显示有较高的催化活性.催化剂可稳定分散于反应体系中,并可在外磁场作用下快速与反应体系分离.     

尿素加入量对水热合成法制备Mn取代六铝酸盐催化剂的影响

采用以尿素水解为基础的水热合成法制备了Mn取代的镧六铝酸盐催化剂.研究了尿素加入量对所制备催化剂的化学组成、相结构、孔结构及甲烷催化燃烧活性的影响.n(尿素)/n(M⁺)(其中M⁺为带单位正电荷的金属离子)为1.0时,Mn²⁺离子沉淀不完全,所得催化剂甲烷催化燃烧活性较低.n(尿素)/n(M⁺)增加到2.0时,Mn²⁺离子沉淀完全,催化剂中六铝酸盐相增加,平均孔直径增大,甲烷催化燃烧活性提高.n(尿素)/n(M⁺)再增加至4.0时,比表面积降低,六铝酸盐相减少,平均孔直径降低,甲烷催化燃烧活性下降.n(尿素)/n(M⁺)为2.0时,所制备的催化剂在780℃及反应生成水蒸汽下运行100h,催化剂比表面积及甲烷燃烧活性都保持稳定.     

Polymerization of Olefins by a Ziegler Catalyst Supported on Poly(ethylene-co-Vinyl Alcohol)

The polymerization and catalytic behavior of a Ziegler type catalyst supported on poly(ethylene-co-vinyl alcohol) (EVA) were investigated. The rate of ethylene polymerization by a catalyst prepared from titanium tetrachloride supported on EVA (vinyl alcohol 18 mole %) and triethylaluminum (AlEt₃) is much higher than that of an n-butoxytitanium trichloride (BTT)-AlEt3 catalyst. The polymer-supported catalyst has prolonged high activity during polymerization compared with the BTT-AlEt₃ catalyst. The stabilization of the catalyst seems to depend on its slower reduction by alkylaluminum compounds, due to steric hindrance by bulky polymer ligands. Polypropylene prepared by the polymer supported Ziegler catalyst is essentially atactic, and it differs little from that prepared with a BTT-AlEt₃ catalyst. Vinyl chloride was also polymerized by this catalyst. The catalytic activity was, however, very small.     

稻壳碳基固体酸催化剂的制备及在木糖脱水制备糠醛反应中的催化性能

以工业生产中碱法溶硅剩余的稻壳残渣为碳源,采用硫酸磺化法制备稻壳碳基固体酸催化剂,考察了其催化木糖脱水制备糠醛的性能.采用红外光谱、元素分析及表面酸浓度测定等手段对催化剂进行了表征.对固体酸催化剂的制备条件进行了优化,所得催化剂的表面酸浓度可达1.03 mmol/g.以木糖脱水制备糠醛为模型反应,考察了溶剂类别、反应温度和反应时间对固体酸催化剂催化性能的影响.实验结果表明,以二甲基亚砜(DMSO)为反应溶剂效果优于水,并且随着反应温度的升高和反应时间的延长,反应产率逐渐增加,最高可达75.8%.此外,还对催化剂的循环性能进行了研究,探讨了其失活原因和再生方法.     

Pt/CeO2-ZrO2变换催化剂的制备、表征与性能

 用共沉淀法制备了不同Ce/Zr比的CeO2-ZrO2复合氧化物,用浸渍法制备了Pt/CeO2-ZrO2水煤气变换催化剂,并对该催化剂进行了活性评价. 结果表明,与传统的Cu基低变催化剂相比,该催化剂具有操作温度范围宽和抗氧化冲击等优点,具有应用于车载重整制氢过程的潜力. 考察了温度、空速和汽/气比等条件对催化剂活性的影响,对催化剂的制备参数和工艺参数进行了研究. 结果表明,不同Ce/Zr比的Pt/CeO2-ZrO2催化剂的活性相差很大,其中Pt/Ce0.8Zr0.2O2变换催化剂活性最高. XRD结果表明,制备的Pt/Ce0.8Zr0.2O2形成了固溶体. 通过增加单位质量催化剂表面的Pt原子数可提高催化剂的活性.