核壳结构Co3O4@MnOx整体式催化剂的碳烟催化燃烧性能

采用两步水热法在泡沫镍基底上合成了具有纳米棒形貌的Co₃O₄@MnO_x整体式催化剂,通过X射线衍射、X射线能谱分析、氢气-程序升温还原、X射线光电子能谱、拉曼光谱和碳烟-程序升温还原等手段对催化剂进行表征,在微型固定床反应器上评价了其催化碳烟燃烧性能,通过等温动力学实验探究了催化剂的本征活性。结果表明,Co₃O₄@MnO_x催化剂呈现了以Co₃O₄为核、以MnO_x为壳的核壳结构。与催化剂Co-NW相比,Co₃O₄@MnO_x催化剂中Co₃O₄与MnO_x之间的相互作用使其表面产生了更多高价物种Mn⁴⁺和Mn³⁺以及更多的表面氧空位,其氧化还原性能提高,催化剂的活性氧物种数量增加了两倍,催化性能得到改善,在NO存在的反应气氛中...     

制备方法对铜钴尖晶石氧化物催化碳烟燃烧性能的影响

采用溶胶凝胶法、固相反应法和尿素水热法制备了铜钴摩尔比为1：2的尖晶石氧化物催化剂用于碳烟催化燃烧. 结果表明,制备方法对铜钴尖晶石氧化物催化碳烟燃烧性能有较大影响. 所制得的催化剂活性顺序为尿素水热法 > 固相反应法 > 溶胶凝胶法. 催化剂采用XRD、BET、SEM、XPS和H2-TPR等方法进行表征,发现尿素水热法制备的铜钴尖晶石氧化物呈现出带有孔隙的微小片状结构,可改善催化剂与碳烟颗粒的接触. 此外,采用尿素水热法制备的催化剂具有较强的氧化还原性能、较高的Co3 /（Co2 Co3 ）比例和较多的活性吸附氧（Oads）. 尿素水热法制得的催化剂的这些特性使其具有最佳的催化碳烟燃烧活性（T50 = 414 ℃,SCO2 = 96.6%）.     

铈基复合氧化物催化碳烟燃烧的性能及其H2-TPR研究

采用溶胶-凝胶法或浸渍法制备了不同金属离子掺杂的铈基复合氧化物催化剂,并采用热重法考察其催化碳烟燃烧的活性,借助H₂-TPR(程序升温还原)手段探讨了催化剂氧化还原性对碳烟燃烧性能的影响. 结果表明,过渡金属的掺杂促使催化剂在低温下提供更多的表面氧和晶格氧,显著降低了碳烟的氧化温度,催化剂于200~400℃释放的活性氧数量对于碳烟燃烧性能提高至关重要; 而结构性助剂金属、碱金属或碱土金属的掺入可提高中温活性氧数量,虽然对碳烟起燃温度无明显改善,但加快了碳烟的燃烧速率.     

SiO2-Al2O3玻纤载体负载CuO-CeO2对挥发性有机化合物催化燃烧性能研究

采用等体积共浸渍法制备了CuO-CeO₂整体式催化剂,评价了催化剂对乙酸乙酯、异丙醇及甲苯的催化燃烧性能。采用N₂吸附-脱附、X射线衍射（XRD）、氢气程序升温还原（H₂-TPR）、氨气程序升温脱附（NH₃-TPD）以及挥发性有机化合物脱附等手段对催化剂进行了表征。表征数据显示,氧化铜以高分散态均匀分散存在于载体表面,氧化铈则是小的纳米颗粒,氧化铈颗粒粒径随着Cu/Ce物质的量比的减小而增大。添加铈氧化物会显著增加总酸量,特别是路易斯酸酸位的量,同时增强了乙酸乙酯和异丙醇的吸附量,吸附量的增加提高了催化剂对乙酸乙酯和异丙醇的催化燃烧性能。从甲苯的催化燃烧实验可以看出,大量添加CeO₂稍微增加了甲苯的吸附容量,减弱了催化剂的还原性、降低了活性氧的含量,最终导致甲苯的低转化率。催化行为由氧化铜、氧化铈以及载体三者之间的共同作用决定,这三者的协同作用不仅影响着表面氧的活性同时影响着催化剂对甲苯的吸附能力。     

钾对氧化铜催化活性炭还原No反应的助催化作用

研究了活性炭负载的Cu-K-O复合氧化物催化剂上碳还原NO的反应.结果表明,K的加入可有效地提高CuO催化剂的活性和稳定性,当Cu/K的质量比为2时催化性能最佳.X射线衍射、X射线光电子能谱和程序升温脱附-质谱等结果表明,K与Cu间的协同作用可促进表面碳活化中心与表面氧物种生成CO2的反应,保持表面Cu2+活性中心的数...     

钴铝复合氧化物同时催化去除碳烟和氮氧化物

以稳态共沉淀法合成的含Co类水滑石为前驱物, 制备了具有介孔结构的复合氧化物催化剂(CAO), 采用程序升温反应技术评价了催化剂同时去除碳烟和氮氧化物的性能, 并用ICP, BET, SEM和XPS等手段分析了材料结构和催化性能的关联. 结果表明, 催化剂呈现钴尖晶石相, 材料表面除了存在与金属键合的晶格氧外, 还有大量的吸附氧. Co/Al摩尔比和焙烧温度影响催化剂的活性, 当Co/Al摩尔比为4和焙烧温度为800 ℃时制备的4CAO-800是一种综合性能良好的催化剂, 具有较低的起燃温度(t_i=290 ℃), 生成N₂的选择性较高(S_N2/C=3.5%). 在同时去除碳烟和NO_x反应中, 碳烟的催化燃烧过程可能存在溢流机理和氧化还原机理协同作用.     

S掺杂Fe-NC单原子催化剂氧还原机理研究

杂原子掺杂的Fe-NC催化剂在氧还原反应中表现出优异的性能.本工作采用密度泛函理论研究了S原子掺杂对Fe-NC单原子催化剂电子结构的调控及促进氧还原反应的作用机理,分析了硫原子掺杂后Fe-NC催化剂的稳定构型,S原子对FeN₄活性位点电子结构的调控,以及氧气的吸附和氧还原反应作用机理.研究结果表明,在FeN₄活性位点周围掺杂少量S原子,可以提高催化剂的稳定性.S原子掺杂提高氧还原性能的机理为：（1）S原子的掺杂降低了催化剂的带隙,提高催化剂导电性,有利于电催化氧还原反应;（2）S原子的掺杂可以提高催化剂吸附氧气的能力,有利于氧还原反应;（3）体系中引入四个S原子可以降低氧还原反应的过电位,提高FeN₄位点催化氧还原反应的活性.这项工作可能为基于碳材料的单原子催化剂上杂原子掺杂的调控提供新的思路.     

钙钛矿型甲醇水蒸气重整制氢催化材料的研究

采用溶胶凝胶法合成了钙钛矿复合氧化物, 负载氧化铜后得钙钛矿负载型催化材料, 通过XRD (X射线衍射分析)、BET(比表面积测试)、H₂-TPR(程序升温还原分析)、XPS (X射线光电子能谱)等手段对催化材料进行了表征, 考察了不同种类钙钛矿负载纳米铜催化材料的结构、性质对甲醇水蒸气重整制氢性能的影响. 结果显示, 钙钛矿负载纳米铜催化材料的催化活性主要与催化剂的铜比表面积、表面晶格氧缺位以及活性组分和载体间的相互作用有关. 其中, CuO/LaCrO₃钙钛矿负载型催化材料的表面氧空穴含量较多, 活性组分与载体间相互作用较强, 因此催化甲醇水蒸气重整制氢活性较好. 当反应温度为360 ℃时, CuO/LaCrO₃钙钛矿型催化剂并未出现明显失活现象, 甲醇转化率为98.6%, 产氢速率为694.9 mL•kg_cat ^–1•s ^–1.     

一步水热合成Y-Co3O4复合氧化物催化剂及催化分解N2O

用一步水热、分步水热、浸渍等方法分别制备Y-Co₃O₄复合氧化物,用于催化分解N₂O的反应,其中,一步水热法制备的催化剂活性较高。再用一步水热法制备了不同Y/Co物质的量比的Y-Co₃O₄复合氧化物,在优化出的催化剂（0.03Y-Co₃O₄）表面浸渍K₂CO₃溶液,制备K改性催化剂（0.02K/0.03Y-Co₃O₄）。用X射线衍射（XRD）、N₂物理吸附、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、O₂程序升温脱附（O₂-TPD）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子谱（XPS）等技术表征催化剂结构。研究发现,Co₃O₄和Y-Co₃O₄同为尖晶石结构,但Y-Co₃O₄的催化活性显著高于Co₃O₄。K改性增加了催化剂表面的活性位（Co²⁺）,还有利于吸附氧的脱除,从而提高了催化剂活性。在无氧无水、有氧无水、有氧有水气氛中,K改性催化剂上的N₂O全分解温度分别为325、350、375 ℃,催化剂活性较高。有氧有水气氛350 ℃连续反应50 h,K改性催化剂上N₂O分解率保持90%以上,稳定性较高。研究发现,Y-Co₃O₄及K改性催化剂上N₂O分解反应的E_a和lnA之间存在动力学补偿效应。     

合成具有高氧还原反应催化活性的结构有序铂铁合金催化剂

为提高燃料电池用贵金属铂催化氧还原反应性能,采用改进的多元醇法制备不同金属比例的碳载铂铁合金催化剂（D-Pt₃Fe/C和D-PtFe/C）前驱体. 随后通过优化在惰性气体环境中的高温煅烧条件,将结构无序的合金结构转变为结构有序的合金催化剂（O-Pt₃Fe/C和O-PtFe/C）. 利用X射线粉末衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）和X射线光电子能谱（XPS）对所制得催化剂进行结构表征. 结果发现,所制得催化剂的合金纳米颗粒尺寸分布均一（4 ~ 6 nm）,且均匀负载于碳载体上. 利用循环伏安法（CV）、线性扫描伏安法（LSV）对所制得催化剂进行电化学性能评估. 结果表明,O-PtFe/C的催化活性高于O-Pt₃Fe/C,其质量活性（271.54 mA•g^-1_Pt）和比活性（0.73 mA•cm^-2_Pt）分别是商业JM Pt/C催化剂的4.3倍和7.3倍. 两种结构有序铂铁催化剂催化氧还原反应活性均高于商业JM Pt/C催化剂.     

Mg改性对Co/γ-Al2O3-TiO2催化燃烧丙烷性能影响

采用分步浸渍法制备了系列Mg改性的Co/γ-Al_2O_3-TiO_2催化剂,通过X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射光谱(DR-UV-vis)、N_2吸附-脱附(BET)、X射线光电子能谱(XPS)和H_2程序升温还原(H_2-TPR)等技术对催化剂进行表征,并考察了其对丙烷燃烧的催化性能。结果表明,Co在原始γ-Al_2O_3-TiO_2载体和Mg改性MgO/γ-Al_2O_3-TiO_2载体上均以Co_3O_4的形式存在;Mg掺入后与Al_2O_3作用形成MgAl_2O_4尖晶石,改善了载体的织构性质,提升了Co_3O_4在催化剂载体表面的暴露数量和分散程度。此外,MgAl_2O_4与Co_3O_4相互作用提升了Co_3O_4颗粒表面Co~(3+)/Co~(2+)和O_(ads)/O_(latt)的比例,并削弱了Co-O键键能,从而提升了其对丙烷的催化燃烧活性。当Mg负载量为15%(质量分数)时,在Co/MgO(15%)/γ-Al_2O_3-TiO_2催化剂上进行丙烷燃烧,丙烷90%转化率的温度比无Mg掺杂的Co/γ-Al_2O_3-TiO_2催化剂的降低了45℃,并且连续反应40 h其活性保持稳定。     

OL负载Cu催化剂及其催化氧化CO及乙酸乙酯性能

采用氧化还原法合成了层状锰氧化物(OL),并以OL为载体采用离子交换法制备了不同Cu负载量的Cu_x/OL催化剂。利用X射线衍射(XRD)、电子扫描电镜(SEM)、N_2吸附/脱附、H_2~-程序升温还原(H_2-TPR)、TG(热重)、X射线光电子能谱(XPS)、O_2-程序升温脱附(O_2-TPD)等技术对所制催化剂进行结构和织构表征,并对其催化氧化CO及乙酸乙酯活性进行了评价。结果表明,OL具有典型的层状锰氧化物结构,适量掺杂Cu对OL的结构和织构影响不大,但Cu的掺杂明显影响Cu_x/OL的还原性、氧移动性及催化剂表面Cu~(2+)/CuO、(Mn~(2+)+Mn~(3+))/Mn~(4+)和Oads/Olatt的比例。Cu_x/OL的催化性能与以上因素密切相关。在Cu_x/OL样品中,Cu_5/OL催化剂具有最佳的催化活性(CO催化氧化,T_(50)=70°C和T_(90)=100°C;乙酸乙酯催化氧化T50=160°C,T90=200°C)。同时,Cu_5/OL催化剂具有最佳的还原性能、氧移动性能和最多的Cu~(2+)、(Mn~(2+)+Mn~(3+))和表面吸附氧浓度。Cu_x/OL催化性能与铜锰之间相互作用、还原性和氧移动性能密切相关。     

TiO2负载Cu-Mn复合氧化物催化燃烧正己醛

通过调控Cu负载量及Cu/Mn原子比,探究其对TiO₂负载Cu-Mn复合氧化物(Cu_xMn_y/TiO₂)催化材料中活性组分间相互作用的影响,结果表明,铜负载量为15% (w,质量分数)和Cu/Mn原子比为1 : 1时有利于类铜锰尖晶石相Cu_1.5Mn_1.5O₄的形成,随着Cu负载量的增加促使氧物种从晶格氧向表面吸附氧转移。复合催化材料中铜负载量的变化及Cu/Mn原子比对活性组分和催化活性间的相互作用影响显著。结果发现Cu₁₅Mn₁₅/TiO₂在225 ℃时使正己醛转化率达到90% (T₉₀),材料良好的性能归因于其具有较高的Cu²⁺与O_ads含量,并可与Mn²⁺实现双还原氧化过程。结果表明,Cu₁₅Mn₁₅/TiO₂复合材料中的类铜锰尖晶石活性组分可完成redox循环,以保持催化材料较高的稳定性。     

CeO2-ZrO2催化材料对汽油车颗粒物的催化燃烧

采用共沉淀的方法合成了一系列不同CeO₂和ZrO₂质量比的催化剂（wCeO₂-（1-w）ZrO₂）并用于汽油车颗粒物的催化燃烧。采用程序控制以10 ℃·min^-1的升温速率,从室温升到850 ℃氧化测试催化剂的燃烧活性。同时,对催化剂进行了X射线衍射（XRD）、拉曼（Raman）光谱、氮气-吸脱附比表面（N₂-BET）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）分析、储氧能力（OSC）、氢气-程序升温还原（H₂-TPR）表征。经过800 ℃焙烧后,70%CeO₂-30%ZrO₂样品表现出最好的活性性能,其T_m（活性测试燃烧反应中燃烧产物浓度达到最大峰值铈所对应的燃烧温度）从空白样品的719 ℃降低到625 ℃。同时,70%CeO₂-30%ZrO₂样品也表现出优异的热稳定性能。催化燃烧性能与催化剂的结构、表面组成特性以及氧化还原性能有关。XRD和拉曼光谱表明富铈样品具有典型的立方相结构,富锆样品具有四方相结构。XPS表明不同催化剂的Ce中Ce³⁺的摩尔比例及表面氧与晶格氧的比例存在明显差异,其导致催化性能不同。同时,70%CeO₂-30%ZrO₂样品具有最大的储氧能力及最优异的还原性能。此外,焙烧温度的升高,70%CeO₂-30%ZrO₂样品在结构、表面组成和氧化还原能力并没有出现明显的下降和破坏,表明70%CeO₂-30%ZrO₂样品具有优良的热稳定性能。     

Perovskite Oxides La0.8Sr0.2Co1-xFexO3 for CO Oxidation and CO+NO Reduction: Effect of Redox Property and Surface Morphology

This work aims to study the effect of redox property and surface morphology of perovskite oxides on the catalytic activity of CO oxidation and CO+NO reduction, with the redox property being tuned by doping Fe at the Co site of La_0.8Sr_0.2Co_1-xFe_xO₃ and the surface morphology being modified by supporting La_0.8Sr_0.2CoO₃ on various mesoporous silicas(i.e., SBA-16, SBA-15, MCF). Characteristic results show that the Fe doping improves the match of redox potentials, and SBA-16 is the best support of La_0.8Sr_0.2CoO₃ when referring to the oxidation ability(e.g., the Co³⁺/Co²⁺ molar ratio). A mechanism for oxygen desorption from perovskite oxides is proposed based on O₂-TPD experiments, showing the evolution process of oxygen released from oxygen vacancy and lattice framework. Catalytic tests indicate that La_0.8Sr_0.2CoO₃ is the best for CO oxidation, and La_0.8Sr_0.2FeO₃ is the best for CO+NO reduction. The mechanism of CO+NO reduction changes as the reaction temperature increases, with X_NO/X_CO value decreases from 2.4 at 250 ℃ to 1.0 at 400 ℃. As for the surface morphology, La_0.8Sr_0.2CoO₃ supported on SBA-16 possesses the highest surface Co³⁺/Co²⁺ molar ratio as compared to the other two, and shows the best activity for CO oxidation.     

球形表面富锰MnxCo3−xO4−ƞ尖晶石型催化剂选择性催化还原NOx研究

采用共沉淀法制备了高比表面积的Mn_xCo_3−xO₄球形催化剂,研究了NH₃选择性催化还原NO_x性能。Mn-Co金属氧化物具有尖晶石结构,随着Co含量的增加,晶体结构由四方相转变为立方相。高浓度的表面活性氧物种和变价元素的强有效电子转移(Co³⁺ + Mn³⁺ ↔ Co²⁺ + Mn⁴⁺)有利于提高Mn_xCo_3−xO₄ (x = 1.0、1.5、2.0)尖晶型石催化剂的氧化还原能力,催化剂表面的Mn富集作用形成了氧缺陷结构和丰富的表面活性位点,进一步促进SCR脱硝反应,呈现出优异的催化性能。Co_tet(CoMn)_octO₄晶体结构中,Mn离子(Mn³⁺和Mn⁴⁺,以三价锰为主)和部分Co离子被配置到八面体中心,这些物种作为活性位点存在着较强的电子转移交互作用,该构型对促进低温脱硝活性和保护活性位点耐受SO₂毒害具有重要的意义。Mn-Co尖晶石表面的NH₃-SCR脱硝反应过程主要遵循Eley-Rideal反应机理,即吸附态NH₃与气态NO (或NO₂)的反应路径。随着反应温度的增加,反应生成的NH₄NO₃中间体很可能转化为NH₄NO₂物种,进而分解为N₂,提高了催化剂的氮气选择性。     

焙烧温度对V2O5/CNTs-TiO2催化剂脱氯性能的影响

用浓硝酸纯化改性碳纳米管(CNTs),以钛酸四丁酯为原料,通过溶胶-凝胶法制备碳纳米管-氧化钛(CNTs-TiO₂)复合载体并浸渍制得V₂O₅/CNTs-TiO₂催化剂,重点考察了制备过程中焙烧温度对催化剂催化氧化活性的影响.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪、X射线光电子能谱(XPS)仪和紫外-可见(UV-Vis)分光光度计等对催化剂材料的结构、形貌和表面化学性质进行了表征分析.结果表明,硝酸处理后的碳纳米管纯度和石墨化程度增加, 450 ℃焙烧温度制备得到的催化剂活性组分分散度好, V₂O₅/CNTs-TiO₂催化剂中钒钛氧均以有利于催化反应的价态存在;催化剂表面活性氧的含量最高,催化剂表现出很好的电子迁移与氧移动的能力,从而提高催化剂的催化活性.实验表明,在250 ℃、催化剂用量为0.2 g、N₂ (80%) + O₂ (20%)下催化降解六氯苯(HCB)的效率可达到94.78%左右,并在24 h内保持很好的稳定性.     

Interaction of cobalt with ceria thin films and its influence on supported Au nanoparticles

The interaction of Co with ceria thin films and its influence on the sintering behavior of Au were investigated by scanning tunneling microscopy(STM), synchrotron radiation photoemission spectroscopy(SRPES) and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS). The strong interaction between Co and CeO_2(111) leads to oxidation of Co to Co~(2+) at 300 K, accompanied by partial reduction of ceria surface at low Co coverages. Subsequent Co deposition results in an increasing fraction of metallic Co. Annealing to high temperatures induces Co~(2+)ions diffuse into the CeO_2 film, while the small metallic Co islands agglomerate into larger ones. The bimetallic Co–Au particles were prepared by deposition of Au on the existing Co particles on ceria surfaces. The sintering behavior of Co–Au bimetallic surfaces is found to be highly determined by the stoichiometry of ceria supports. The addition of Co to the Au/CeO_2 surface suppresses the sintering of Au particles at high temperatures in comparison with that of pure Au particles. However, Au particles are less stable on the Co/CeO_(1.82) layer than on CeO_(1.82) surface.     

Co/SBA-16:对柴油组分有高选择性的费托合成催化剂(英文)

使用浸渍法制备了一系列Co/SBA-16催化剂,并通过氮物理吸附、X射线衍射、氢程序升温还原、氢化学吸附和透射电镜技术对催化剂行了表征。研究表明,随着负载钴含量的增加,金属钴的分散度降低了,这是同Co3O4晶粒增长和比表面积降低相一致的。Co/SBA-16催化剂展示了高的一氧化碳转化率,低的C1选择性和高的C5+选择性,特别对柴油组分有高选择性。     

后修饰法合成介孔钴金属有机框架及其催化烯烃环氧化

通过后修饰水热合成法制备了新型Co2+配位的金属有机框架材料,并采用红外、电感耦合等离子分析和N2吸附等技术手段对其进行了表征。 在氧气/异丁醛反应体系中,介孔钴金属有机框架对烯烃环氧化反应表现出较高的活性。 其中,环辛烯的转化率及环氧环辛烷的选择性分别达到了94%和91%,转化频率(TOF)值为509 h-1。 催化剂循环使用5次之后,其结构和活性无明显变化。