层状复合氧化物La4BaCu5-xMxO13+λ的制备、表征及对CO还原NO的活性

 采用柠檬酸爆炸法合成了系列层状钙钛矿型复合氧化物La4BaCu5-xMxO13+λ(M=Mn, Co; x=0~5)催化剂. 用TPD, TPR和化学分析法对催化剂进行了表征,考察了催化剂在CO还原NO中的催化活性.结果表明,掺杂Mn, Co后催化剂中的活性氧含量及氧化还原性质发生了变化. 掺杂少量Mn, Co可使催化剂在CO还原NO中的催化活性明显提高,且掺杂Co的样品比掺杂Mn的样品活性提高更明显.这是由于Cu-Mn与Cu-Co之间的协同作用不同导致的结果.     

沉淀剂对铜锰复合氧化物变换催化剂构效的影响

以CuSO4.5H2O和MnSO4.H2O为原料,KOH和NaOH为沉淀剂制备了铜锰复合氧化物,考察了其变换反应催化性能,利用XRD、低温氮气吸附法、TG、H2-TPR等对所合成样品进行了表征。以KOH和NaOH为沉淀剂所得沉淀终产物的物相组成和织构明显不同,分别为层状结构碱式硫酸铜Cu4SO4(OH)6.H2O及无定形锰氧化物和Cu2+1O和Mn3O4混合物。两种物相组成和织构完全不同的沉淀终产物焙烧后都生成Cu1.5Mn1.5O4固熔体,在变换反应条件下均转化为Cu和MnO,但其催化性能却有明显差异。以NaOH为沉淀剂,得到以Cu2+1O和Mn3O4复合体为主的沉淀终产物,焙烧及还原后保持了较高的织构稳定性,提高了样品的活性和热稳定性。而以KOH为沉淀剂得到以层状结构碱式硫酸铜Cu4SO4(OH)6.H2O和无定形锰氧化物为主的沉淀终产物,在焙烧过程发生的演变极其复杂,削弱了铜锰组分协同效应,造成其活性和热稳定性极差。研究结果表明,NaOH作沉淀剂所制备样品的织构稳定性、催化活性显著高于以KOH作沉淀剂所制备样品,且热稳定性良好。     

钯/掺杂锰氧八面体分子筛催化一步合成碳酸二苯酯

采用浸渍法制备出Ce3＋, Cu2＋, Pb2＋, Ag＋, Fe3＋掺杂锰氧八面体分子筛, 负载钯后用于一步氧化羰基化合成碳酸
二苯酯(DPC)反应. Pd/Cu-OMS-2 催化活性最高, DPC 收率为12.1%. 通过X 射线衍射(XRD), 扫描电镜(SEM), 氮气吸
附(BET)和X 射线光电子能谱(XPS)对催化剂样品进行了表征. 表征结果表明, 不同金属离子掺杂后, 催化剂的晶型仍
保持隐钾锰矿结构. 从电位滴定测试数据来看, 杂质离子引入后, 锰的平均氧化态增加. 在催化反应过程中, Mn4＋/
Mn2＋和Pd2＋/Pd0 构成了氧化还原循环链, Mn3＋的存在可以补充反应过程中消耗掉的Mn4＋. XPS 分析了晶体中氧物种的
存在形式, 化学吸附氧/(晶格氧＋化学吸附氧)的比值越高, 催化活性越好.     

中温固体氧化物燃料电池Sc掺杂锰酸锶镧阴极材料

采用改进的柠檬酸法合成了Sc掺杂的锰酸锶镧(LSM)材料(LSMS), 即La0.8Sr0.2Mn1-xScxO3±δ (简写为LSMSx, x=0, 0.02, 0.05和0.1)复合氧化物. 采用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H2-TPR)及电化学方法分别对合成材料的结构、还原行为及以LSMSx-YSZ(即LSMSx与8%Y2O3掺杂的ZrO2复合物)为阴极的中温固体氧化物燃料电池的性能进行了表征. XRD结果表明,在焙烧温度900 ℃、 Sc掺杂量较低(x<0.1)时LSMS材料能形成纯钙钛矿结构,随着掺杂量和焙烧温度提高, LSMS发生了不同程度的Sc2O3偏析现象. H2-TPR结果表明,焙烧温度对材料还原峰的形状和温度影响较大. 由于Sc的掺杂以及Sc2O3的析出在样品结构中引入了结构缺陷,提高了LSMS中Mn4+和氧空位的浓度,加快了体相氧的迁移,改善了材料的还原性. 但是随着Sc含量和焙烧温度提高, Sc掺杂对样品的还原活性改善不明显,这是由于Sc2O3偏析量增加引起的. 电化学方法表征结果表明, LSMSx-YSZ复合阴极电池性能受Sc掺杂量、操作温度及阴极焙烧温度的影响. 在本研究的掺杂范围内, Sc的掺杂显著提高了LSM基阴极低温操作的性能. 这主要是由于Sc掺杂LSMS-YSZ复合阴极中氧空位的数目增加,导致阴极对氧还原反应的电化学活性提高,改善了LSM基阴极由于氧空位不足引起低温下极化损失严重的问题.     

LaMn1-xMgxO3钙钛矿的低温磁性

采用乙二胺四乙酸-柠檬酸联合溶胶凝胶法合成了B位掺镁的简单钙钛矿纯相样品LaMn1-xMgxO3(x=0~0.50). Mg在钙钛矿B位的掺杂和调节Mn3+/Mn4+的摩尔比强烈地影响样品的磁性行为. x≤0.08时, 样品低温下表现弱的铁磁性; x≥0.18时, 随着Mg掺杂引入的Mn4+离子间的反铁磁性超交换作用与Mn3+-Mn4+离子间的铁磁性双交换作用使样品在低温下呈现自旋玻璃态. 随着Mg2+掺杂量的增加, 样品的磁有序温度与自旋凝固温度单调降低.     

CuMnCeLa-O/γ-Al2O3催化剂助燃脱硝性能研究

采用等体积浸渍法制备了Cu Mn-O/γ-Al_2O_3、Cu Mn Ce-O/γ-Al_2O_3和Cu Mn Ce La-O/γ-Al_2O_3催化剂.用XRD、BET、SEM、XPS和H_2-TPR技术对其物相和表面性质进行了表征.在连续固定床微反装置上评价了催化剂的CO+O_2和CO+NO反应性能.结果表明,催化剂样品中观测不到Cu O、Mn O_x、Ce O_2和La_2O_3的XRD晶相峰,活性组分在γ-Al_2O_3载体表面呈高度分散状态.Ce、La的引入对催化剂的比表面积、孔容和孔径分布影响不大.SEM谱图中未观测到活性组分的形貌,金属氧化物在载体表面均匀分布.Ce~(3+)!Ce~(4+)之间的可变价转换,引起Cu Mn Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂表相Cu O中具有非完整结构的[Cu~(2+)_(1-x)Cu_x~+][O_(1-2)1_x□1_(2x)]增多,Cu~+/Cu~(2+)比例增大,表相氧空位增多,H_2-TPR还原峰温度向低温区偏移.Ce~(4+)、La~(3+)之间不平衡电荷以及共生过程中Cu-Mn-Ce-La-O之间的强相互作用,加大了Cu O和Mn O_x结构的不完整性,导致Cu Mn Ce La-O/γ-Al_2O_3催化剂样品表相产生更多的Cu~+、Mn~(2+)、Mn~(3+)和氧空位,相应的H_2-TPR还原峰温度进一步向低温区偏移.催化氧化CO和CO催化还原NO实验结果表明,在反应空速20 000 h~(-1),350℃反应温度下,Cu Mn Ce La-O/γ-Al_2O_3催化剂CO催化还原NO反应的CO转化率达到88.2%,NO转化率达到了96.1%,表现出了较好的氧化还原活性.     

La0．8Sr0．2Mn1-xCoxO3（x=0，0．3，0．5，1）的磁性转变

采用柠檬酸络合法制备B位掺杂的纳米钙钛矿复合氧化物La0．8Sr0．2Mn1-xCoxO3（x=0，0．3，0．5，1．0）。应用X射线衍射法（XRD）进行结构的测定与分析，并结合扫描电镜（SEM）和热磁曲线（M-T曲线）的实验结果，研究这4种样品的结构和磁性之间的关系。X射线衍射实验分析表明4个样品均属六方晶系，M-T曲线得出的1／χ-T曲线表明：La0．8Sr0．2MnO3是铁磁性，La0.8Sr0．2Mn0．7Co0．3O3和La0．8Sr0．2Mn0.5Co0．5O3是亚铁磁性，而La0．8Sr0．2CoO3是反铁磁性的。利用电镜观察到前3种样品均为颗粒状，颗粒之间首尾相接形成链状结构，并进一步由链状结构支起一个个的空间网状结构，最后一种样品为较为分散的颗粒。     

过渡金属掺杂NaGdF_4:Yb~(3+),Ho~(3+)纳米晶的制备和上转换发光性能

采用水热法合成掺杂过渡金属离子Mn2+和Cr3+的Na Gd F4:Yb3+,Ho3+纳米晶,研究了纳米晶的结构和上转换发光性能。XRD研究结果表明:所有的样品均为六方结构Na Gd F4。合成的纳米晶在980 nm红外光激发下,呈现绿光(520~562 nm),红光(620~675 nm)和红外光(730~760 nm)发射。与未掺杂过渡金属离子的样品相比,掺杂Mn2+离子的Na Gd F4:Yb3+,Ho3+纳米晶上转换发光总效率提高,红光/绿光相对强度增加,红外光/绿光相对强度减弱,掺杂Cr3+离子的Na Gd F4:Yb3+,Ho3+纳米晶发光总效率稍有减弱,红光/绿光和红外光/绿光相对强度增加。主要源于Ho3+→Mn2+→Ho3+和Ho3+→Cr3+→Ho3+的两步能量传递。计算色坐标可得,掺杂Cr3+/Mn2+离子后的Na Gd F4:Yb3+,Ho3+纳米晶的发光由绿光区移向黄光区,微调了纳米晶体的发光颜色。     

Mn_(1-x)(Li,Ti)_xCo_2O_4尖晶石型复合氧化物的制备、表征与催化性能

用柠檬酸配位燃烧法合成了Mn1-x(Li,Ti)xCo2O4系列尖晶石型复合氧化物催化剂,使用FTIR和XRD方法对催化剂结构进行表征,通过程序升温氧化反应(TPO)技术对这些催化剂在模拟柴油机尾气条件下进行同时消除NOx和柴油碳黑反应的活性评价。结果表明,掺杂Li或Ti后的Mn1-x(Li,Ti)xCo2O4系列催化剂仍然保持了完整的尖晶石型复合氧化物结构,这些催化剂对同时消除柴油机尾气中的碳黑颗粒和NOx具有良好的催化性能,其中Li或Ti的掺杂量为x=0.05较佳,结合碳黑燃烧与NOx还原总的催化效果,Mn0.95Li0.05Co2O4具有最好的催化活性。     

VCe0.95M0.05 (M=Cu, Co, Mn, Fe或Cr) 复合氧化物的结构和氧化还原性能

采用溶胶 凝胶法制备VCe和VCe0.95M0.05(M=Cu,Co,Mn,Fe或Cr)复合氧化物。用XRD,拉曼光谱,XPS和TPR技术对结构和氧化还原性能进行表征。所有样品的主要物相是四方相的VCeO4。当Fe,Mn,Cu或Co取代部分Ce导致形成少量CeO2或单斜相的VCeO4。XPS结果表明VCe0.95Co0.05,VCe0.95Mn0.05,VCe0.95Cr0.05和VCe0.95Fe0.05复合氧化物中V的价态是+5+δ(δ<1)高于VCe,而VCe0.95Cu0.05相反,V的价态是+5-δ低于VCe。Fe,Co,Cr或Mn能促进VCeO4中V5+的还原,而Cu抑制VCeO4中V5+的还原。     

La-Ba-Cu复合氧化物在催化消除NO反应中催化性能的研究

合成了具有钙钛石结构的复合氧化物YBa₂Cu₃O₇、LaBa₂Cu₃O₇、LaBaCu₂O₅、La₂BaCu₃O₇和La₄BaCu₅O₁₂.考察了它们对NO分解和NO+CO反应的催化性能.结合化学分析、XRD、TPD和TPR对催化剂的表征结果,探讨了该系列复合氧化物对NO分解和NO+CO反应的催化机理.     

Cu离子A位掺杂对LaSrCoO4复合氧化物氧化性能的影响

采用聚丙烯酰胺法制备了La1-xCuxSrCoO4(x=0.2-0.8)复合氧化物,考察了Cu离子掺杂量(x)对CO及C3H8氧化反应活性的影响,并运用XRD、IR、TPR和TPD等多种手段对复合氧化物催化剂进行了表征。结果表明,催化剂活性随x的变化而变化,Cu部分取代A位La能提高LaSrCoO4催化剂的CO及C3H8氧化反应活性,当x=0.4时La1-xCuxSrCoO4催化剂的晶格氧和Co3 含量较多,晶格氧的活动性较高,催化活性最佳。     

CuO/TiO2的制备及对NO＋CO反应性能的研究

以三种不同的TiO2为载体，负载6%CuO，在色谱-微反装置上考察了三种Cu6-Ti催化剂对NO＋CO反应的活性。结果表明，由于制备方法不同，活性差别很大，三者活性顺序依次为：Cu6-Ti(T)> Cu6-Ti(S)> Cu6-Ti(nm)，TiO2的比表面积及晶型对活性的影响不明显。H2-TPR结果表明，Cu6-Ti在整个TPR过程中出现了3或4个还原峰，表明有多种CuO物种存在。不同预处理Cu6-Ti的TPR显示，在反应中Cu物种可能以多种价态同时存在。NO-TPD结果亦证明，Cu6-Ti对NO＋CO的反应活性与NO在催化剂表面的解离难易密切相关，而与NO的吸附量关系不大。     

La2O3助剂对CH4部分氧化制氢Ni-Cu/ZrSiO催化剂的影响

用等体积浸渍法制备了ZrO2-SiO2(ZrSiO)表面复合氧化物负载的Ni-Cu双金属催化剂，并用TPR、XPS、IR、TPD及微反技术考察了稀土La2O3助剂对CH4和H2O在Ni-Cu/ZrSiO催化剂表面上的吸附及甲烷部分氧化制氢反应性能的影响。结果表明，加入La2O3助剂使催化剂表面Ni, Cu原子电子云密度增加，CH4和H2O在催化剂表面上的吸附增强；在反应温度450 ℃、进料摩尔比n-CH4∶nO2∶nH2O＝1∶0-5∶2-5以及甲烷空速SV(CH4)＝1 200 h－1的条件下，催化剂Ni-Cu-La2O3/ZrSiO上CH4转化率大于90％，生成H2的选择性高于99％，副产物CO的选择性仅为1.1％。根据实验结果，讨论了La2O3助催化剂的作用机理。     

在YBa~2Cu~3O~6~～~7超导催化剂上CO~2加氢制醇的研究

在YBa~2Cu~3O~6~～~7超导催化剂上进行CO~2加氢制醇的反应,研究了温度、压力和空速对催化剂活性和甲醇收率的影响。对催化剂进行了XRD,原位FT-IR,XPS,ESR和AFM表征,表明YBa~2Cu~3O~6~～~7在反应状态下被还原分解,铜主要被还原为Cu^+;CO~2加氢制醇的中间态可能为醛基、甲氧基;反应前催化剂粒度较大,反应后催化剂变得松散,粒度变小。     

The remarkable enhancement of CO-pretreated CuO-Mn2O3/γ-Al2O3 supported catalyst for the reduction of NO with CO: the formation of surface synergetic oxygen vacancy

NO reduction by CO was investigated over CuO/γ-Al2O3, Mn2O3/γ-Al2O3, and CuOMn2O3/γ-Al2O3 model catalysts before and after CO pretreatment at 300 °C. The CO-pretreated CuO-Mn2O3/γ-Al2O3 catalyst exhibited higher catalytic activity than did the other catalysts. Based on X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), UV/Vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS), Raman, and H2-temperature-programmed reduction (TPR) results, as well as our previous studies, the possible interaction model between dispersed copper and manganese oxide species as well as γ-Al2O3 surface has been proposed. In this model, Cu and Mn ions occupied the octahedral vacant sites of γ-Al2O3, with the capping oxygen on top of the metal ions to keep the charge conservation. For the fresh CuO/γ-Al2O3 and Mn2O3/γ-Al2O3 catalysts, the -Cu-O-Cu- and -Mn-O-Mn- species were formed on the surface of γ-Al2O3, respectively; but for the fresh CuO-Mn2O3/γ-Al2O3 catalyst, -Cu-O-Mn- species existed on the surface of -Al2O3. After CO pretreatment, -Cu-□-Cu- and -Mn-□-Mn- (□ represents surface oxygen vacancy (SOV)) species would be formed in CO-pretreated CuO/γ-Al2O3 and CO-pretreated Mn2O3/γ-Al2O3 catalysts, respectively; whereas -Cu-□-Mn- species existed in CO-pretreated CuO-Mn2O3/γ-Al2O3. Herein, a new concept, surface synergetic oxygen vacancy (SSOV), which describes the oxygen vacancy formed between the individual Mn and Cu ions, is proposed for CO-pretreated CuO-Mn2O3/γ-Al2O3 catalyst. In addition, the role of SSOV has also been approached by NO temperature-programmed desorption (TPD) and in situ FTIR experiments. The FTIR results of competitive adsorption between NO and CO on all the CO-pretreated CuO/γ-Al2O3, Mn2O3/γ-Al2O3, and CuO-Mn2O3/γ-Al2O3 samples demonstrated that NO molecules mainly were adsorbed on Mn2+ and CO mainly on Cu+ sites. The current study suggests that the properties of the SSOVs in CO-pretreated CuO-Mn2O3/γ-Al2O3 catalyst were significantly different to SOVs formed in CO-pretreated CuO/γ-Al2O3 and Mn2O3/γ-Al2O3 catalysts, and the SSOVs played an important role in NO reduction by CO.     

含铜MFI分子筛的H2-TPT和O2-TPD研究

 采用H2－TPR和O2－TPD手段考察了不同金属离子交换的ZSM－5分子筛催化剂上的氢还原性能和氧脱附性能．发现Cu－ZSM－5催化剂的储氧能力及氧脱附性能优于Co－ZSM－5和Fe－ZSM－5催化剂;储氧能力强、低温下氧脱附性能好的催化剂,对NO分解反应的催化活性就高．铜离子是反应的活性中心．添加Ag和Ce可使Cu－ZSM－5催化剂上氧的脱附温度大大降低．Cu－ZSM－5／堇青石整体式催化剂上Cu的存在形式与单纯的Cu－ZSM－5有差异,整体式催化剂上的一价铜数量少,但较稳定．     

不同前驱体制备的Mn-H4SiW12O40/SiO2 催化剂对二甲醚催化氧化制取甲缩醛反应性能的影响

采用浸渍法分别用硫酸锰、醋酸锰、氯化锰和硝酸锰为原料制备了Mn-H4SiW12O40/SiO2 杂多酸催化剂。在常压连续流动固定床反应器中，考察了二甲醚选择氧化制取甲缩醛的反应活性。实验结果表明，催化剂的催化活性顺序为Mn-Cl2H4SiW12O40/SiO2>Mn(NO3)2H4SiW12O40/SiO2>MnSO4H4SiW12O40/SiO2>Mn(AC)2H4SiW12O40/SiO2。并进一步考察了反应温度对不同锰盐前驱体催化剂性能的影响。结果表明，随温度的升高，硫酸锰修饰的H4SiW12O40/SiO2 催化剂催化氧化比较剧烈，在613K时二甲醚转化率高达42.4%，但此时甲缩醛选择性仅为0.9%。采用氯化锰修饰的H4SiW12O40/SiO2催化剂，二甲醚催化氧化反应较缓和，并且甲缩醛的选择性明显高于分别采用硫酸锰、醋酸锰和硝酸锰改性的催化剂，在593K反应1h时，二甲醚转化率为8.6%，甲缩醛选择性达到37.5%。H2-TPR结果显示，硫酸锰改性的催化剂高温氧化性能明显强于另外三种催化剂，氯化锰的修饰使得催化剂的低温氧化性能变强。XRD结果表明，MnCl2 H4SiW12O40/SiO2催化剂的衍射特征峰明显强于其他三种催化剂，并且发现了MnO2衍射特征峰。     

Mn助剂对CuFeZrO2低碳醇合成催化剂的修饰作用

利用程序升温还原和原位漫反射红外光谱技术研究了Mn修饰的CuFeZrO2催化剂的结构特性,并测试了催化剂的CO加氢合成低碳醇的反应性能.研究表明，适量添加锰助剂有利于提高催化剂的反应活性,提高产物中C2＋醇的含量,抑制甲烷的生成,但随锰含量的增加催化剂的活性和选择性呈现先增加后下降的趋势.程序升温还原的测试表明,锰助剂通过与铜的相互作用使铜的还原变得困难,影响铜在催化剂上的状态,随锰的加入量的增加这种作用得到加强.铜分散度的测定表明锰促进了铜的分散,利用探针分子CO在催化剂上吸附的漫反射红外光谱研究发现,锰助剂可以提高组分间的相互作用,影响铜的电子性质,从而增加了CO在铜上的吸附.     

纳米La0.8A’0.2Mn1-xCuxO3（A’=Ce and/or Sr）的制备、表征及其高效催化NO+CO的性能研究

采用柠檬酸-溶胶凝胶法制得钙钛矿型复合氧化物La0.8Ce0.2Mn1-xCuxO3(x=0.2,0.3,0.4),La0.8Sr0.2Mn0.6Cu0.4O3,La0.8Ce0.1Sr0.1Mn0.6 Cu0.4 O3,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积(BET)、X射线光电子能谱(XPS)对其进行表征,测试了复合氧化物对CO+NO的催化活性。结果表明:La0.8Ce0.1Sr0.1Mn0.6Cu0.4O3催化活性最好,150℃时CO转化率91.8%,300℃时NO转化率100%;对于La0.8Ce0.2Mn1-xCuxO3(x=0.2,0.3,0.4),比表面积和颗粒的大小及分散度是影响催化活性的主要因素;对于La0.8Ce0.2Mn0.6Cu0.4O3,La0.8 Sr0.2 Mn0.6 Cu0.4 O3,La0.8 Ce0.1 Sr0.1 Mn0.6 Cu0.4 O3,催化剂的组成是影响催化活性的关键因素。