CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3稀土储氧材料制备工艺的研究

采用化学沉淀法制备了系列CeO2-ZrO2-Al2O3稀土储氧材料,并用BET,XRD和储氧性能测定等表征手段考察了陈化时间、La2O3含量、反应pH和沉淀方式等工艺因素对CeO2-ZrO2-Al2O3比表面积、储氧性能和结构的影响。结果表明:当陈化时间为12 h,反应pH=10时,掺杂2%(质量分数)La2O3的CeO2-ZrO2-Al2O3样品在老化前后均具有很高比表面积和良好的储氧性能,并且pH为影响样品比表面积及热稳定性能的主要因素。与一步法沉淀相比,二步法制得的CeO2-ZrO2-Al2O3样品具有很高的热稳定性能,1050℃老化5 h后的样品比表面积高达46.4 m2.g-1,但储氧性能略差,这与Al2O3对CeO2-ZrO2的结构影响程度有关。     

不同铈添加量对CeO2-ZrO2-Al2O3材料性能的影响

采用共沉淀法制备了一系列不同铈添加量的CeO2-ZrO2-Al2O3(CZA)储氧材料,并通过XRD、低温N2吸附-脱附、氧脉冲吸附(OSC)和H2-TPR等手段进行了表征。XRD结果表明,在1 000和1 100℃高温焙烧后,当CeO2添加量为8%时样品具有最好的结构稳定性能。N2吸附-脱附结果表明,CeO2添加量为8%时样品具有最好的织构性能,1 000℃时,比表面积和孔容分别为:136.6 m2.g-1和0.38 mL.g-1;1 100℃时,比表面积和孔容分别为:83.7 m2.g-1和0.23 mL.g-1。OSC结果显示,CeO2添加量为8%时样品具有最大的储氧量,1 000℃和1 100℃分别为70μmol.g-1和31μmol.g-1。H2-TPR结果表明,CeO2添加量为8%时样品具有最佳的还原性能。     

负载型Pd三效催化剂：载体CeO2-ZrO2-BaO的制备及催化性能

制备了不同BaO含量的CeO2-ZrO2储氧材料,并以此材料为载体浸渍H2PdCl6制得三效催化剂.结果表明,不论新鲜还是1 000 ℃老化状态下,以10%BaO添加CeO2-ZrO2储氧材料制备的Pd三效催化剂活性最佳,起燃和完全转化温度最低.XPS结果证实,10%BaO添加.通过稳定PdO活性组分并改变其电子环境使得催化剂有最佳活性.而随着BaO含量持续增加,Pd活件组分相对处于较氧化状态.储氧量、低温N2吸附-脱附测试以及XRD测试结果均表明10%BaO添加的材料储氧量,比表面积以及孔容均最大,而且有适应三效催化的孔径.这些结果均有助于以其制备的Pd三效催化剂获得更好的活性以及热稳定性.     

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.     

CeO2-ZrO2固相溶液的制备和贮氧能力的研究

二氧化铈(CeO2)是优良的催化剂和催化剂促进剂,通过引入二氧化锆(ZrO2)可以提高其热稳定性及贮氧能力.研究以硝酸铈(Ⅳ)和氯氧锆为原料,用均相沉淀法制备CeO2-ZrO2固相溶液.用X光衍射(XRD)、差热-热重分析(DSC-TGA)、BET测定法和贮氧能力测定法对制备的CeO2-ZrO2进行了表征.BET测定制备的样品比表面积可达114m2/g;XRD结果表明,均相沉淀法制备样品具有萤石结构,Ce/Zr为3∶1,450℃时即可制备出Ce0.75Zr0.25O2,800℃时,相结构稳定,TGA-DSC热分析没有出现热峰,说明样品热稳定性优良;通过100℃、200℃、400℃和800℃的氧贮存能力测定,实验结果表明,CeO2-ZrO2固体溶液的氧贮存能力随温度的升高而降低,在高温下的氧贮存能力随Zr含量的增加而增大,ZrO2的引入不但改进了CeO2的热稳定性,而且提高Ceo2样品高温下的氧贮存能力.     

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.     

不同方法制备的CeO2-ZrO2体系结构研究

采用不同方法制备了几种CeO2-ZrO2二元氧化物体系,并用XRD、BET、XPS等技术研究了各个体系中氧化铈与氧化锆的存在状态.结果表明以773K焙烧过的氧化锆为载体,浸渍Ce(NO3)3溶液制得的CeO2/ZrO2体系中,氧化铈单层分散于氧化锆的表面,分散阈值约为0.03gCeO2/gZrO2.以水合氧化锆为载体,浸渍Ce(NO3)3溶液制得CeO2-ZrO2固溶体,但用此法制备的固溶体样品与用共沉淀法制备的样品不同.共沉淀法得到的是均一固溶体,浸渍法得到的是富锆固溶体和富铈固溶体的混合物;而且浸渍法制备的样品表面Ce/Zr原子比高,热稳定性好.     

钙改性的Pd/CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂催化甲醇裂解反应

采用共沉淀法制备了未改性的和Ca掺杂的CeO2-ZrO2-Al2O3样品,进一步用浸渍法制备了Pd/CeO2-ZrO2-Al2O3(Pd/CZA)和Pd/CeO2-ZrO2-Al2O3-CaO (Pd/CZACa)催化剂.运用X射线衍射、N2吸附-脱附、储氧量测定、CO化学吸附、NH3程序升温脱附、CO2程序升温脱附、...     

负载型CeO2-ZrO2固溶体的性能及其在甲烷燃烧Pd催化剂中的应用

以硅改性的氧化铝为载体,用反相微乳液法合成了负载型的CeO2-ZrO2固溶体(Ce-Zr-O/Si-Al2O3),用低温氮吸附、X射线衍射、程序升温还原、拉曼光谱和x射线光电子能谱等方法对Ce-Zr-O/Si-Al2O3的织构性能、热稳定性和储放氧性能等进行了表征.结果表明,负载后的CeO2-ZrO2晶相与负载前相比没有变化,但热稳定性和在低温下的放氧能力及总储氧量明显提高.作为甲烷燃烧Pd催化剂的载体,Ce-Zr-O/Si-Al2O3的性能明显优于CeO2-ZrO2,Si-Al2O3和机械混合物CeO2-ZrO2 Si-Al2O3.使用0.2%Pd/10?-Zr-O/Si-Al2O3为催化剂时,甲烷90%转化率时的温度仅为345℃,比负载在其它载体上的Pd催化剂低175℃.     

锰掺杂对铈锆复合氧化物储氧性能的影响

利用溶胶凝胶法制备了CeO2-ZrO2-MnOx复合氧化物，通过CO脉冲和CO-O2循环脉冲测试分别考察样品的完全储氧能力和动态储氧能力。掺杂方法使氧化锰和氧化铈在体相和表面均产生强相互作用。只有少部分Mn离子进入了CeO2晶体形成固溶体，其余以Mn3O4的形式弥散分布在表面。材料的储氧能力受到Mn掺杂量和Mn在CeO2晶格中的固溶度两个因素影响。当测试脉冲频率较低时，储氧能力主要取决于材料中可以储放氧成分的相对含量；而当脉冲频率较高时，材料中影响晶格氧迁移速度的缺陷浓度则成为影响OSC性能的主要因素。     

共沉淀法制备的CeO2-ZrO2-Al2O3材料及性能

采用简单易操作的共沉淀法制备了性能优异的CZA材料, 并通过对其晶体结构的表征, 初步探讨了ZrO2和Al2O3在CZA中的存在方式.     

Structural characterization of nanosized CeO(2)-SiO(2), CeO(2)-TiO(2), and CeO(2)-ZrO(2) catalysts by XRD, Raman, and HREM techniques

Structural characteristics of nanosized ceria-silica, ceria-titania, and ceria-zirconia mixed oxide catalysts have been investigated using X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, BET surface area, thermogravimetry, and high-resolution transmission electron microscopy (HREM). The effect of support oxides on the crystal modification of ceria cubic lattice was mainly focused. The investigated oxides were obtained by soft chemical routes with ultrahighly dilute solutions and were subjected to thermal treatments from 773 to 1073 K. The XRD results suggest that the CeO(2)-SiO(2) sample primarily consists of nanocrystalline CeO(2) on the amorphous SiO(2) surface. Both crystalline CeO(2) and TiO(2) anatase phases were noted in the case of CeO(2)-TiO(2) sample. Formation of cubic Ce(0.75)Zr(0.25)O(2) and Ce(0.6)Zr(0.4)O(2) (at 1073 K) were observed in the case of the CeO(2)-ZrO(2) sample. Raman measurements disclose the fluorite structure of ceria and the presence of oxygen vacancies/Ce(3+). The HREM results reveal well-dispersed CeO(2) nanocrystals over the amorphous SiO(2) matrix in the cases of CeO(2)-SiO(2), isolated CeO(2), and TiO(2) (anatase) nanocrystals, some overlapping regions in the case of CeO(2)-TiO(2), and nanosized CeO(2) and Ce-Zr oxides in the case of CeO(2)-ZrO(2) sample. The exact structural features of these crystals as determined by digital diffraction analysis of HREM experimental images reveal that the CeO(2) is mainly in cubic fluorite geometry. The oxygen storage capacity (OSC) as determined by thermogravimetry reveals that the OSC of the mixed oxide systems is more than that of pure CeO(2) and is system dependent.     

还原热处理对铈锆铝复合氧化物性能的影响

采用共沉淀法制备铈锆铝复合氧化物(CeO2-ZrO2-Al2O3,CZA)和铈锆复合氧化物(CeO2-ZrO2,CZ),将样品分别在空气和10%H2/Ar气氛下进行热处理,利用X射线粉末衍射(XRD)、O2脉冲吸附、H2程序升温还原(H2-TPR)等手段研究了复合氧化物的结构及性能.结果表明:CZA样品经950℃还原热处理后出现CeAlO3晶相,热处理温度越高,越有利于CeAlO3物相生成.CZA储氧量(OSC)随着还原热处理温度升高逐渐增大,至900℃达到1270.3μmo·lg-1;温度继续升高,OSC减小,1100℃还原热处理后CZA的OSC仅为23.2μmo·lg-1.研究发现还原热处理中形成CeAlO3,其显著影响CZA样品的储氧性能和还原性能.     

镧、锰掺杂改性CeO2-ZrO2-Al2O3固溶体的性能

采用共沉淀法制备了一系列La, Mn共掺杂的CeO2-ZrO2-A12O3(CZA)复合氧化物, 采用BET, XRD, H2-TPR, XPS和XRF等方法对样品进行表征. 结果表明, 全部样品均形成了稳定的CZA固溶体, 经600 ℃焙烧后表现出良好的织构性能, 1000 ℃老化后, La, Mn共掺杂样品具有最佳的高温稳定性; H2-TPR测试表明, La, Mn之间存在正协同效应, 共掺杂的样品具有最佳的低温还原性能和高温稳定性; XPS结果表明, 掺杂La可有效抑制在焙烧过程中Mn向表面的迁移, 从而保持较高的表面吸附氧浓度.     

CeO2-ZrO2-La2O3-Al2O3 composite oxide and its supported palladium catalyst for the treatment of exhaust of natural gas engined vehicles

Composite supports CeO2-ZrO2-Al2O3 (CZA) and CeO2-ZrO2-Al2O3-La2O3 (CZALa) were prepared by co-precipitation method. Palladium catalysts were prepared by impregnation and their purification ability for CH4, CO and NOx in the mixture gas simulated the exhaust from natural gas vehicles (NGVs) operated under stoichiometric condition was investigated. The effect of La2O3 on the physicochemical properties of supports and catalysts was characterized by various techniques. The characterizations with X-ray diffraction (XRD) and Raman spectroscopy revealed that the doping of La2O3 restrained effectively the sintering of crystallite particles, maintained the crystallite particles in nanoscale and stabilized the crystal phase after calcination at 1000 ℃. The results of N2-adsorption, H2-temperature-programmed reduction (H2-TPR) and oxygen storage capacity (OSC) measurements indicated that La2O3 improved the textural properties, reducibility and OSC of composite supports. Activity testing results showed that the catalysts exhibit excellent activities for the simultaneous removal of methane, CO and NOx in the simulated exhaust gas. The catalysts supported on CZALa showed remarkable thermal stability and catalytic activity for the three pollutants, especially for NOx. The prepared palladium catalysts have high ability to remove NOx, CH4 and CO, and they can be used as excellent catalysts for the purification of exhaust from NGVs operated under stoichiometric condition. The catalysts reported in this work also have significant potential in industrial application because of their high performance and low cost.     

Ce-Zr固溶体的纯度及其在三效催化剂中的作用

采用溶胶－凝胶法和有机溶剂分解法,制备了Ｃｅ－Ｚｒ固溶体。应用ＸＲＤ和ＬＲＳ谱测试,详细研究了经不同温度焙烧后固溶体的结构、晶相和热稳定性,并进行了储氧量、比表面积的测定和催化活性评价。结果表明,ＸＲＤ和ＬＲＳ相结合,可以较好地表征固溶体,并且储氧量高,但热稳定性较有机溶剂分解法制得的固溶体差;含富铈固溶体的三效催剂剂老化后的催化活性明显高于含纯ＣeＯ２的三效催化剂。     

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.