Pt/MOx(M=Ni,Fe,Co,Ce)催化剂上CO氧化反应中抗H2O与CO2的性能研究

我们研究了4种负载型Pt催化剂（1Pt/NiO、1Pt/FeO_x、1Pt/Co₃O₄和Pt/CeO₂）上不同反应条件下CO氧化活性及抗H₂O和CO₂性能.发现反应气氛中CO₂的加入与CO形成了竞争吸附,并在催化剂表面形成了碳酸盐物种堵塞了活性位,从而导致催化剂失活.反应气氛中H₂O的加入对1Pt/CeO₂催化剂的活性有所抑制,但对1Pt/FeO_x、1Pt/NiO和1Pt/Co₃O₄催化剂的活性却有促进作用.在1Pt/FeO_x和1Pt/CeO₂催化剂上的分步反应实验和动力学研究表明,尽管H₂O的加入在两种催化剂上均与CO形成了竞争吸附,但在1Pt/FeO_x催化剂上H₂O在载体表面解离形成的羟基更易与CO反应,开辟了新的反应途径,从而提高了反应性能.此外,H₂O的加入能有效分解该催化剂上的碳酸盐物种,从而保持了其稳定性.     

低于300℃时两种氧化铈材料对稀燃阶段NOx存储性能的影响

研究了低于300 ℃时两种氧化铈对稀燃阶段NO_x存储性能的影响,催化剂由2%（w）Pt/Al₂O₃（PA）与CeO₂-X（X=S,I）机械混合制备. X射线衍射（XRD）,BET表面积和扫描电子显微镜（SEM）用于表征材料的物理结构. X射线光电子能谱（XPS）和H₂程序升温还原（H₂-TPR）用于表面Ce³⁺和活性氧定量. 原位漫反射傅里叶变换红外光谱（in-situ DRIFTS）用于分析表面NO_x吸附物种. 相比于CeO₂-I,CeO₂-S 具有优良的物理化学性能,包括高比表面积、丰富的空隙结构、较高的抗老化能力及表面Ce³⁺浓度. 因而,Pt/Al₂O₃+CeO₂-S 表现出优异的NO_x存储能力. 此外,PA+CeO₂-X（X=S,I）上存在Pt 与CeO₂之间的相互作用,可提高表面氧物种的活性进而促进NO氧化及NO_x存储. PA+CeO₂-S上的这种相互作用要强于PA+CeO₂-I. 研究表明,表面Ce³⁺浓度和活性氧含量对NO_x存储起到重要作用. 然而经过水热处理后,Pt 与老化的氧化铈（ACS,ACI）之间的相互作用降低,并且两种氧化铈NO_x存储性能显著下降. 另外,与PA+ACS（ACI）相比,PA+PACS（PACI）样品NO_x存储能力得到改善,这归因于表面氧物种活性增加能促进硝酸盐的形成.     

Ni/CeO2-SiO2催化剂的制备、表征及其甲烷部分氧化制合成气性能

以硝酸亚铈（Ce（NO₃）₃·6H₂O）和正硅酸四乙酯（C₈H₂₀O₄Si）为前驱体,采用溶胶-凝胶法合成了系列具有大比表面积的xCeO₂-（1-x）SiO₂（x = 0,0.25,0.50,0.75,1）复合氧化物载体,然后浸渍活性组分Ni制得用于甲烷部分氧化制合成气的Ni催化剂。运用N₂物理吸附-脱附、X射线粉末衍射、扫描电镜、紫外-可见漫反射光谱、氢程序升温还原、氨程序升温脱附和热重等手段对所得催化剂的组织结构、还原性、表面酸性和积炭行为等进行了表征;同时考察了催化剂的组成、焙烧温度和反应时间等对催化剂在甲烷部分氧化制合成气中催化性能的影响。表征结果表明,该系列Ni/CeO₂-SiO₂催化剂具有大比表面积,CeO₂晶粒较小,NiO的分散性好且易被还原,表面酸性弱,不容易积炭。当Ce/Si摩尔比为1：1,活性组分Ni的质量分数为10%,焙烧温度为700℃时,所制备的Ni/CeO₂-SiO₂催化剂表现出较好的稳定性、最高的CH₄转化率（~84%）和对产物CO及H₂的选择性（>87%）。     

碱性CeO2载体对Ru/CeO2催化剂氨合成活性的影响

钌基催化剂因其在低温低压下具有比常规的铁基催化剂更具活性的特点成为合成氨催化剂的理想选择.我们研究了CeO₂载体表面碱性对Ru基合成氨催化剂的影响.通过调节KOH沉淀剂的量来制备具有不同碱性位点的CeO₂载体（pH=10/11/12）,证明了催化剂适当碱性位点密度提高了合成氨催化活性.催化性能测试结果表明,1.25% Ru/CeO₂-11催化剂在3.8 MPa,450℃,H₂/N₂=3（60 mL·min^-1）下表现出优异的氨合成活性（7040 μmol·g^-1·h^-1）.CeO₂-11的碱性位点增强了载体的电子给予能力,这有利于电子向活性金属Ru转移,从而促进了N₂的活化.碱金属和碱土金属的引入提高了活性金属Ru的还原能力.4% Cs-1.25% Ru/CeO₂-11（12 000 μmol·g^-1·h^-1）催化剂具有更多的氧空位,这增加了Ru周围的电子密度并促进了N≡N的裂解.通过XRD,BET,SEM,CO₂-TPD,H₂-TPR和XPS分析了不同碱性CeO₂载体对合成氨催化反应的影响.     

硫中毒对Co3O4/CeO2复合氧化物上炭黑催化燃烧的影响

采用共沉淀法制备了CeO₂,Co₃O₄和一系列Co₃O₄/CeO₂复合氧化物催化剂,在400 ℃下含SO₂的氧化气氛中对催化剂进行了硫中毒处理,通过原位红外光谱、X射线衍射、程序升温脱附和X射线光电子能谱对新鲜和硫中毒的样品进行了表征. 结果表明,所有测试的硫中毒样品上均形成了硫酸盐,CeO₂上累积的硫酸盐明显比Co₃O₄上的多,Co₃O₄/CeO₂复合氧化物在硫中毒过程中形成了硫酸钴和硫酸铈. 对新鲜和硫化样品在NO/O₂气氛下进行了催化炭黑燃烧实验,发现Co₃O₄/CeO₂复合氧化物的活性和抗硫性能优于CeO₂,但抗硫性能低于Co₃O₄.     

表面覆盖SiO2用于提高Pt-Pd/CeO2-ZrO2-Al2O3商用柴油机氧化型催化剂的抗硫性

向Pt-Pd/CeO₂-ZrO₂-Al₂O₃ （Pt-Pd/CZA）商用柴油机氧化型催化剂（DOC）中加入多孔SiO₂以提高其抗硫性. 使用多层涂覆法在Pt-Pd/CZA 催化剂表面覆盖一层多孔SiO₂,从而制得SiO₂/Pt-Pd/CeO₂-ZrO₂-Al₂O₃（SiO₂/Pt-Pd/CZA）抗硫DOC. 并使用扫描电子显微镜（SEM）,H₂程序升温还原（H₂-TPR）,氮气吸脱附,X射线能谱（EDX）和热重分析（TGA）等对其进行表征. SEM结果显示,SiO₂层以多孔形式均匀覆盖在催化剂表面. 氮气吸脱附结果表明,所添加的SiO₂的织构性质与Pt-Pd/CZA 催化剂的织构性质相似,因而表面覆盖的SiO₂并未明显改变Pt-Pd/CZA催化剂的比表面积和孔结构. H₂-TPR结果证实表面覆盖的SiO₂不影响Pt-Pd/CZA催化剂的还原性能. EDX和TGA结果说明表面覆盖SiO₂可以抑制硫物种在催化剂表面的形成及累积. 最终,本文所制备的SiO₂/Pt-Pd/CZA催化剂在保持Pt-Pd/CZA商用DOC的高活性及耐久性的同时有效提高了其抗硫性.     

浸渍/共沉淀法对BaO改性单Pd催化剂净化甲醇汽油车尾气性能的影响

采用浸渍和共沉淀两种方法分别制备了BaO改性的Pd/CeO₂-ZrO₂-La₂O₃-Al₂O₃催化剂.运用N₂吸附-脱附,X射线衍射(XRD),H₂程序升温还原(H₂-TPR),NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD),透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行表征,并考察其对甲醇,CO, C₃H₈ 和 NO的催化性能.活性测试结果表明,BaO的引入可明显改善Pd催化剂对甲醇,CO, C₃H₈和NO的催化活性,且浸渍法最佳,起燃温度(T₅₀)分别降低了43,31,45和35 ℃.XRD,H₂-TPR及XPS结果表明,浸渍法引入BaO主要通过表面改性方式,强化Pd-Ce界面间的相互作用,改善催化剂的还原性能,进而提高催化剂的低温活性;而共沉淀法则是通过结构改性方式增加CeO₂晶格缺陷,加速活性氧物种的流动,Ce³⁺浓度的增加是促使CO氧化活性显著提高的主要原因.     

吸附相反应技术制备MnOx/CeO2/SiO2催化剂及其低温选择性催化还原Nox

采用吸附相反应技术制备得到了MnO_x/CeO₂/SiO₂催化剂,通过X 射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、紫外激光拉曼（Raman）等手段对催化剂进行了表征. HRTEM分析表明活性组分MnO_x与CeO₂都均匀分布在载体SiO₂表面;XRD分析表明Mn₃O₄特征峰随着CeO₂含量的增加逐渐减小至完全消失,CeO₂的加入降低了MnO_x的结晶程度,增加了MnO_x的分散性;Raman光谱表明催化剂表面的Mn离子能够进入CeO₂晶格,激发出空穴氧,随着CeO₂负载量的增加,催化剂氧空穴浓度先升高后降低.以NH₃为还原剂,考评催化剂的NO_x低温选择性催化还原（SCR）性能,催化剂催化活性随CeO₂负载量增加先升高后降低,与催化剂氧空穴浓度变化规律一致,说明催化剂活性受氧空穴浓度影响,氧空穴浓度升高,催化剂催化活性升高.     

H2S预处理对Ni2P/SiO2催化剂结构及氯苯加氢脱氯性能的影响

采用10% H₂S/H₂对Ni₂P/SiO₂催化剂进行预处理,利用X射线衍射、电感耦合等离子发射光谱、X射线光电子能谱、CO化学吸附、H₂程序升温脱附、NH₃程序升温脱附及活性评价等方法研究了H₂S预处理对催化剂结构和氯苯加氢脱氯反应性能的影响.结果表明,即使在873K进行H₂S预处理,Ni₂P/SiO₂催化剂体相结构及Ni₂P晶粒大小没有发生变化,但导致Ni₂P晶粒表面形成了磷硫镍相(NiP_xS_y),同时使表面溢流氢数量增加.硫物种的存在不仅阻塞了部分镍中心,使催化剂表面镍中心密度降低,也导致镍中心的缺电子性进一步增加.经H₂S预处理后Ni₂P/SiO₂催化剂上氯苯加氢脱氯反应的转化频率(TOF)明显提高,这可能与催化剂表面Ni物种的缺电子性增强及溢流氢数量增多有关.     

Mo 和 Cu 助剂对 FeK/SiO2 催化剂费托合成性能的影响

 研究了 Mo 和 Cu 助剂对 FeK/SiO₂ 催化剂的性质及费托 (F-T) 合成性能的影响. 采用 N₂ 物理吸附、H₂ 程序升温还原、X 射线衍射、穆斯堡尔谱和 X 射线光电子能谱技术对催化剂进行了表征. 结果表明, Mo 加入后与 Fe 产生了较强的相互作用, 抑制了催化剂的还原和碳化; Cu 助剂的加入促进了催化剂的还原和碳化; 当 Mo 和 Cu 共同加入后, 催化剂的还原和碳化行为与单独加入 Cu 助剂时相似. 催化剂 F-T 合成性能在固定床上于 280 ^oC, 1.5 MPa, 2 000 h^-1, H₂/CO = 2.0 的合成气中测试. 结果表明, Mo 的加入降低了催化剂活性, 但提高了重质烃 (C₅₊) 的选择性; Cu 的添加提高了催化剂的活性, 但对稳定 C₅₊选择性作用不明显. Mo 和 Cu 共同加入后, 催化剂既表现出较为稳定的 C₅₊选择性, 同时其活性也没有降低.     

Direct synthesis of dimethyl carbonate ?from CH3OH AND CO2 by H3PW12O40/CexTi1-xO2 catalyst

Summary Ce_xTi_1-xO₂ and H₃PW₁₂O₄₀/Ce_xTi_1-xO₂ catalysts were prepared using a sol-gel method, and applied to the direct synthesis of dimethyl carbonate from methanol and carbon dioxide. H₃PW₁₂O₄₀/Ce_xTi_1-xO₂ showed a better catalytic performance than the corresponding Ce_xTi_1-xO₂, due to the bifunctional catalysis of Br?nsted acid sites (provided by H₃PW₁₂O₄₀) and base sites (provided by Ce_xTi_1-xO₂). H₃PW₁₂O₄₀/Ce_0.1Ti_0.9O₂ showed the highest catalytic performance among the H₃PW₁₂O₄₀/Ce_xTi_1-xO₂ catalysts.     

Characterization and CO oxidation catalytic behavior of CuO/CeO2 catalysts

Summary Effects of the lattice oxygen mobility, Pt dispersion and the surface features of Pt/Ce_1-xPr_xO_2-y samples on their performance in the selective oxidation of methane into syngas, in the steam and dry reforming of methane at short contact times are considered.     

Caracterisation De Catalyseurs ZrxCe1–xO2 et Etude De Leur Reactivite Dans L'Oxydation Des Suies Par ATD/ATG

Thermal analysis has been used to investigate the crystallization of Zr_xCe_1-xO₂ mixed oxides, prepared by co-precipitation of corresponding hydroxides. For x≤0.5, small crystals of CeO₂, were formed at low temperatures (373 K). For x>0.5an exothermic peak at 420°C (693 K) was observed after calcination under a flow of air ofhydroxide samples. This peak was associated with the formation of a Zr_xCe_1-xO₂ solid solution (XRD) in a tetragonal phase (Raman). The solids calcined at 700°C (973 K) present a reactivity towards the carbon black oxidation. The thermal analysis coupled with a gas chromatograph (GC) were used to follow this reactivity. Simultaneous study of the activity (thermal analysis) and the selectivity (GC) in CO or CO₂ of the different catalysts revealed an important parameter: acatalyst-soot particle contact. We also obtained a more precise comparison of Zr_xCe_1-xO₂ oxides in the catalytic soot combustion. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

Vapor phase reduction of cyclohexanone to cyclohexanol on CexZr1-xO2 solid solutions

Reduction of cyclohexanone to cyclohexanol using propane-2-ol as hydrogen donor has been carried out in vapor phase on Ce_xZr_1-xO₂ solid solutions synthesized by ombustion synthesized at 302°C. The solid solutions around 0.4 mol% cerium content show better catalytic activity compared to pure ZrO₂ and the selectivity to cyclohexanol is 98%. A moderate acid-base and good redox properties of Ce_xZr_1-xO₂ solid solutions are seen to be responsible for the catalytic activity. A possible mechanism of hydride transfer has been proposed with cerium ions as promoters. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

铈锆比对低贵金属Pt＋Rh/Ce0.3＋xZr0.6－xY0.1O1.95＋Al2O3三效催化剂性能的影响

用共沉淀法制得一系列铈锆比不同的Ce_0.3＋xZr_0.6－xY_0.1O_1.95储氧材料, 并用于制备了一系列低贵金属Pt＋Rh/Ce_0.3＋xZr_0.6－xY_0.1O_1.95＋Al₂O₃三效催化剂. 用比表面、程序升温还原以及X射线衍射对该系列催化剂进行表征, 结果发现, 催化剂的活性与催化剂中贵金属的还原性能密切相关, 低铈储氧材料比高铈储氧材料更有利于促进贵金属还原, 因而含低铈储氧材料催化剂的活性明显优于含高铈储氧材料催化剂的活性, Pt＋Rh/Ce_0.35Zr_0.55Y_0.1O_1.95＋Al₂O₃的活性最佳, 对HC, CO和NO的起燃温度最低分别为: 235, 175, 200 ℃. 样品经1000 ℃水热老化之后, 贵金属Pt被烧结而发生迁移, 使得催化剂的活性及还原性能变差, 含低铈材料的催化剂的抗老化性能优于含高铈材料的催化剂, 其中Pt＋Rh/Ce_0.35Zr_0.55Y_0.1O_1.95＋Al₂O₃的抗老化性能最好.     

Ce0.5Zr0.5O2修饰的Ni/SiC、Fe/SiC和Co/SiC催化燃烧甲烷性能

以铈锆固溶体（Ce_0.5Zr_0.5O₂）修饰的高比表面积SiC为载体,采用两步浸渍法制备了Ni、Fe和Co基催化剂,研究了其在煤层气催化燃烧脱氧中的催化活性和稳定性. 利用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、比表面积（BET）、热重分析（TGA）和H₂程序升温还原（H₂-TPR）对催化剂进行了表征. 分析结果表明,Ni、Fe和Co部分进入Ce_0.5Zr_0.5O₂固溶体晶格内部,导致催化剂体相形成更多的缺陷;同时Ce_0.5Zr_0.5O₂固溶体有助于加速金属氧化物和金属之间氧化还原过程的进行,促进了氧吸附、传输和对甲烷的活化. 另外,SiC和Ce_0.5Zr_0.5O₂固熔体良好的抗积碳性能,有效避免了催化剂在富甲烷反应气氛中因积碳而失活,从而使三种催化剂均具有优良的催化燃烧脱氧活性和稳定性. 其中,Co/Ce_0.5Zr_0.5O₂/SiC活性最高,可在320 ℃活化催化甲烷,并在410 ℃实现完全脱氧.     

Hydrogen production by aqueous phase reforming of sorbitol using bimetallic Ni–Pt catalysts: metal support interaction

Hydrogen was produced by Aqueous Phase Reforming (APR) of 10% (w/w) sorbitol using mono- and bi-metallic catalysts of Ni and Pt supported on alumina nano-fibre (Alnf), mesoporous ZrO₂ and mixed oxides of ceria–zirconia–silica (CZxS) with varying concentration of silica (where x is silica concentration). X-ray diffraction, TEM/EDS and temperature programmed reduction were also carried on these catalysts to study the surface properties. It was observed that co-impregnation of Pt and Ni in atomic ratio 1:12 increased the reducibility of Ni by forming an alloy. However, sequential impregnation of Ni followed by Pt does not form the bi-metallic particles to increase the Ni reducibility. Reduction peak of co-impregnated Ni–Pt/Alnf was found to be 270 °C lower than the sequentially impregnated Pt/Ni/Alnf. The presence of silica at high concentration in CZxS support decreased the reducibility of ceria by forming an amorphous layer on Ce_xZr_1?xO₂ crystals, which also decreased Ni reducibility. The rate of H₂ formation from aqueous phase sorbitol reforming was found to be highest for co-impregnated Ni–Pt catalysts followed by sequentially impregnated Pt/Ni and monometallic Ni catalyst. The H₂ activity decreased in the following order of the supports: Alnf > ZrO₂ > CZ3S > CZ7S.     

Effect of Transition Metals (Cu, Co and Fe) on the Autothermal Reforming of Methane over Ni/Ce0.2Zr0.1Al0.7Oδ Catalyst

The transition metals (Cu, Co, and Fe) were applied to modify Ni/Ce0.2Zr0.1 Al0.7Oδcatalyst. The effects of transition metals on the catalytic properties of Ni/Ce0.2Zr0.1 Al0.7Oδautothermal reforming of methane were investigated. The Ni-supported catalysts were characterized by XRD, TPR and XPS. Tests in autothermal reforming of methane to hydrogen showed that the addition of transition metals (Cu and Co) significantly increased the activity of catalyst under the conditions of lower reaction temperature, and Ni/Cu0.05Ce0.2Zr0.1Al0.65Oδwas found to have the highest conversion of CH4 among all catalysts in the operation temperatures ranging from 923 K to 1023 K. TPR, XRD and XPS measurements indicated that the cubic phases of CexZr1-xO2 solid solution were formed in the preparation process of catalysts. Strong interaction was found to exist between NiO and CexZr1-xO2 solid solution. The addition of Cu improved the dispersion of NiO, inhibited the formation of NiAl2O4, and thus significantly promoted the activity of the catalyst Ni/Cu0.05Ce0.2Zr0.1Al0.65Oδ.     

Pt/Ce0.6Zr0.4O2催化剂催化氧化碳烟过程中活性氧对NO-NO2循环及表面含氧物种的分解作用简

通过在Ce_0.6Zr_0.4O₂载体上浸渍Pt（NO₃）₂制得Pt/Ce_0.6Zr_0.4O₂催化剂,该催化剂在松散接触条件下,于NO+O₂或O₂气氛中均表现出比Pt/Al₂O₃更好的碳烟氧化性能. 进一步研究表明,Pt/Ce_0.6Zr_0.4O₂催化剂中的Pt 与Ce_0.6Zr_0.4O₂存在相互作用,使得催化剂在一定温度范围内对活性氧的利用率大为提高,从而促进了气氛中NO↔NO₂的循环,乃至碳烟与NO₂的反应和碳烟表面含氧中间物种的生成;更重要的是,这部分活性氧本身可加速含氧中间物种的分解. 因此,在NO + O₂的气氛中,Pt/Ce_0.6Zr_0.4O₂催化剂的碳烟起燃温度比Pt/Al₂O₃降低了34 ℃.     

CexTi1-xO2复合氧化物表面结构和体相结构的演变

利用X射线衍射、N₂吸附等温线、X射线光电子能谱、X射线吸收谱、H₂-程序升温还原、甲基橙选择化学吸附和等电点测定等方法研究了共沉淀方法制备的一系列Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物的结构. 成功发展了甲基橙选择化学吸附和等电点方法研究Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物的最外层表面结构, 并定义了“等价CeO₂表面覆盖度”来描述Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物的最外层表面结构. Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物 (x ≥ 0.7)形成立方萤石相固溶体, Ce_0.3Ti_0.7O₂表现出纯的单斜相, 而其它复合氧化物表现出混合相. Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物最外层表面结构的演变行为不同于其体相结构.Ce_0.7Ti_0.3O₂立方萤石相固溶体最外层表面已经部分形成了单斜相Ce_0.3Ti_0.7O₂, 随Ce含量的降低, 单斜相Ce_0.3Ti_0.7O₂从最外层表面向体相生长. Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物立方萤石相固溶体和单斜相Ce_0.3Ti_0.7O₂分别在相对较低和较高的温度表现出好的还原性能. 上述结果提供了全面和深层次的Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物结构信息.