CO/H_2在Cu/ZrO_2催化剂表面吸附行为原位红外表征

用原位FT IR法比较了Cu ZrO2 和ZrO2 催化剂表面对CO及CO H2 的吸附行为。结果表明 ,CO在 5 0℃便可以在Cu ZrO2 表面形成b HCOO Zr、Zr COO- 和b HOCOOZr物种 ,吸附温度升高 ,b HOCOOZr逐渐分解生成Zr OH和CO2 ,而b HCOO Zr吸附物种逐渐增强。b HCOO Zr物种在Cu ZrO2 催化剂表面生成速率远远大于ZrO2 催化剂。在Cu ZrO2 催化剂表面 ,所形成的合成甲醇中间物种 (HCOO Zr和CH3O Zr)均和ZrO2 有关 ,意味着CO加氢反应主要在ZrO2 表面进行 ,铜组分主要向ZrO2 提供吸附CO及H2 物种。     

介孔Ce1-xZrxO2负载的Cu基催化剂在富氢条件下催化CO选择性氧化

采用多元醇为模板剂合成了介孔Ce1-xZrxO2(x=0.2,0.35,0.5)固溶体材料,并以其为载体负载CuO制备了Cu基催化剂.应用透射电子显微镜、X射线衍射、程序升温还原、程序升温脱附和N2吸附-脱附等技术对载体及催化剂进行了表征,并研究了Zr的取代比例x值对载体和Cu基催化剂性能的影响.结果表明,所有Ce1-xZrxO2样品均为介孔材料,其中Ce0.5-Zr0.5O2载体样品有较大的比表面积(181m2/g),CuO/Ce0.5Zr0.5O2催化剂样品在富氢条件下有较高的催化CO选择性氧化反应的活性和选择性.与其他催化剂样品相比,CuO/Ce0.5Zr0.5O2催化剂样品中形成的活性中心更多,分散性更好,对CO的吸附量更大,CO脱附温度更低,活性组分与载体的相互作用更强。     

不同改性组分对Cu-ZnO基催化剂低温甲醇合成性能的影响

通过共沉淀法制备了Al、Zr和Ce改性的Cu-ZnO基低温甲醇合成催化剂,采用氮气物理吸附、H2-TPR、CO2-TPD、N2O滴定、XRD和TEM等技术对其进行了表征,并考察了改性组分和煅烧温度对其在170℃下合成气制甲醇催化性能的影响。结果表明,经Zr改性的Cu-ZnO基催化剂,其低温甲醇合成性能较好;随着煅烧温度的降低,Cu在催化剂表面的分散度逐渐变大、颗粒逐渐变小,所得到的催化剂其活性也较高;其中,未经煅烧的Cu-ZnO/ZrO2催化剂的活性最佳,其甲醇时空产率为106.02 g/(kg·h),选择性达87.04%。     

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。     

Cu-Ce-Zr-O复合氧化物催化剂的制备与三效催化性能

采用柠檬酸溶胶凝胶法制备了Cu-Ce-Zr-O复合氧化物催化剂. 当Ce∶Zr∶Cu摩尔比为2∶8∶5时,制得的Ce0.2Zr0.8Cu0.5-O2-λ催化剂具有较佳的三效催化性能和较宽的工作窗口. 当空燃比为1.33(富氧)时, CO, C3H6和NO的起燃温度分别为183, 257和236 ℃, 并且当温度高于340 ℃时都能完全转化; 催化剂经高温老化后CO, C3H6和NO的起燃温度仍较低,分别为225, 350和350 ℃. X射线衍射、X射线光电子能谱和程序升温还原的结果表明,部分Cu进入 Ce-Zr固溶体形成Cu-Ce-Zr固溶体; Cu与Ce产生协同效应使Ce0.2Zr0.8Cu0.5O2-λ催化剂的低温活性明显提高,并且在贫燃情况下具有更高的三效催化性能.     

铜基/氧化锆催化剂的应用及改性研究进展

ZrO2具有弱酸碱性、氧化还原性、良好的热稳定性和机械强度,在催化领域得到广泛应用。以Zr O2为载体的铜基催化剂因其活性高,选择性好,性能稳定,受到越来越多的关注。本文介绍了Cu/Zr O2催化剂在醇类的水蒸气重整制氢、CO/CO2加氢合成低碳醇、二乙醇胺脱氢、乙醇直接合成乙酸乙酯和低温水煤气变换方面的应用。综述了添加不同助剂对Cu/Zr O2催化剂物化及催化性能的影响。     

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复合氧化物对金属蜂窝整体催化剂性能的影响

 用浸渍法制备了不同比例的CeO2－ZrO2复合氧化物，并用XRD，H2－TPR和BET等研究了复合氧化物的晶相、还原性能及热稳定性．结果表明，所制备的CeO2－ZrO2复合氧化物形成了固溶体，Ce0．6Zr0．4O2比Ce0．90Zr0．10O2更容易被H2还原；1100℃老化后，晶胞参数无明显变化，比表面积仍有11．8m2／g．模拟二冲程摩托车尾气组成，对用贵金属Pt，Pd，Rh与CeO2及CeO2－ZrO2固溶体所制备的催化剂进行了活性评价．结果显示，1100℃老化后，催化剂仍具有很高的氧化活性．在贫氧区，Pt－Pd－Rh／Ce0．6Zr0．4O2－Al2O3对碳氢化合物氧化的催化活性则有一定的优势，是一种具有较高热稳定性的催化剂．     

CO2和CH3OH直接合成碳酸二甲酯用Cu-Ni/ZrO2-SiO2催化剂

 采用表面反应改性法制备了ZrO2－SiO2（ZrSiO）表面复合物,用等体积浸渍法制备了ZrSiO担载的Cu－Ni双金属催化剂,并用IR,TPD,TPSR和微反技术考察了CO2和CH3OH在催化剂表面上的化学吸附及反应性能．实验结果表明：在Cu－Ni／ZrSiO催化剂上存在着Cu－Ni金属位M,Lewis酸位Zrn＋和Lewis碱位Zr－O－三类活性中心;CO2在金属位和Lewis酸位的协同作用下可形成CO2卧式吸附态,此吸附态在142℃左右可解离成M－CO和Zr－O－;CH3OH在Lewis酸位和Lewis碱位的协同作用下可形成解离吸附态Zr－OCH3和Zr－OH;CO2和CH3OH在Cu－Ni／ZrSiO催化剂表面上的主要反应产物为碳酸二甲酯（选择性在85％以上）,另有少量的CH2O,CO和H2O．     

微波水热制备Fe-Zr催化剂及其CO加氢制烯烃性能研究

以ZrO(NO3)2·2H2O和Fe(NO3)3·9H2O为原料,采用微波水热法制备了不同Fe2O3/ZrO2物质的量比的Fe-Zr催化剂,并经K改性,研究了其催化CO加氢一步法合成低碳烯烃性能。采用XRD、SEM、TEM和N2吸附-脱附等手段对其物相、形貌和比表面积等进行了表征。结果表明,与共沉淀法相比,微波水热制备的Fe-Zr催化剂颗粒粒径均一,具有相对较小的比表面积和较大的孔径;在CO加氢反应中,Zr助剂的添加显著改善了产物分布,Fe、Zr间适宜的相互作用和相对较大的孔径,有利于抑制CH4的生成,提高烯烃选择性。随着Fe2O3/ZrO2物质的量比的降低,Fe、Zr间相互作用逐渐增强,烯烃选择性和收率先增加后降低。当Fe2O3/ZrO2物质的量比为75∶25时,在340℃、1.5 MPa、1 000 h-1和H2/CO物质的量比为2的条件下,烯烷比(O/P)达4.86,总烯烃收率达62.57 g/m3。     

Effect of pretreatment methods on the performance of Cu-Zr-Ce-O catalyst for CO selective oxidation

The Cu-Zr-Ce-O catalysts prepared using the coprecipitation method exhibited better catalytic performance for CO selective oxidation. The Cu-Zr-Ce-O catalysts pretreated with different methods were studied by CO-TPR and XPS techniques. The results showed that the Cu-Zr-Ce-O catalyst pretreated with oxygen exhibited the best catalytic performance and had the widest operating temperature window, with CO conversion above 99% from 160 to 200 ℃. The O2 pretreatment caused an enrichment of the oxygen storaged on the Cu active species and promoted the conversion of adsorbed oxygen into surface lattice oxygen. It also improved the amount of Cu＋/Cu^2＋ ionic pair, and then facilitated the formation of CuO active species on the catalyst for selective CO oxidation.     

掺杂助剂Ce和Zr的Ni/Al2O3催化剂的X光电子能谱分析

以Na2CO3为沉淀剂,在pH 9.0的沉淀条件下,采用并流沉淀法制备了Ni/Al2O3、Ni/CeO2-Al2O3、Ni/ZrO2-Al2O3和Ni/ZrO2-CeO2-Al2O34种催化剂,催化剂中Ni负载量(质量分数)为10%。采用XPS表征手段及常压固定床反应器对催化剂进行活性评价,考察了助剂Ce和Zr及二者的协同作用对Ni基催化剂表面物种结合能的影响以及对甲烷自热重整制氢反应性能的影响。结果表明,助剂Ce和Zr的添加及二者的协同作用对Ni基催化剂表面各物种的结合能均有一定的影响,结合评价结果可知,Ce和Zr二者的协同作用对Ni基催化剂的催化性能提高最大。     

焙烧温度对柴油车氧化催化剂Pt-Pd-（x）ZrO2/Ce0.3Zr0.7O2-Al2O3性能的影响

制备了氧化铝、铈锆固溶体复合氧化物负载铂、钯的双金属催化剂Pt-Pd/ Ce0.3Zr0.7O2-Al2O3,并添加3% ZrO2助剂改性,用于柴油车尾气中CO、HC和NO的催化氧化,其中贵金属负载量仅为0.68 wt%。考察了制备过程中焙烧温度对催化剂性能的影响。催化剂活性评价结果表明,与未添加ZrO2的催化剂比较。添加ZrO2明显提高了催化剂的低温氧化活性,而且焙烧温度对催化剂的氧化性能有较大影响。焙烧温度为800 ?C时,CO和C3H6的起燃温度最低,分别为168、189 ?C,焙烧温度为700 ?C时,NO转化为NO2的转化率最高,最大转化率为36%,具有较好的热稳定性。通过XRD、N2吸附-脱附、CO化学吸附、XPS、H2-TPR等表征手段考察了催化剂物理化学性质随焙烧温度的变化情况,并分析了与催化剂活性之间的关系,得到贵金属分散度、表面化学吸附氧含量、催化剂的还原性质对氧化性能有重要影响,发挥协同作用。进而可以通过优化焙烧温度提升柴油车氧化催化剂性能,对提高工业应用柴油车尾气后处理系统的净化效率有重要意义。     

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/Ce0.2Zr0.1Al0.7Oδ catalyst.The effects of transition metals on the catalytic properties of Ni/Ce0.2Zr0.1Al0.7Oδ autothermal 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/Cu0.05Ce0.2Zr0.1Al0.65Oδ was 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.     

Pd-Cu/ZrO2催化CO2加氢制甲醇的性能

采用溶胶-凝胶法制备了n(Cu):n(Zr)=1:1、1:2、1:4和1:8的Cu/ZrO₂催化剂。 实验结果表明,当n(Cu):n(Zr)=1:4时,催化剂表现出较高的CO₂转化率(8.0%)和甲醇选择性(59.5%),为了增加CO₂的转化率,提高甲醇选择性,在n(Cu):n(Zr)=1:4的催化剂中添加质量分数1%的Pd,采用浸渍法制备了Pd-Cu/ZrO₂催化剂。 在250 ℃、2 MPa、12000 mL/(g·h)和V(H₂):V(CO₂)=3:1的反应条件下,CO₂转化率和CH₃OH收率相比Cu/ZrO₂催化剂(n(Cu):n(Zr)=1:4)分别提高了40.0%和80.9%。 通过X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、N₂吸附-脱附(BET)、X射线光电子能谱仪(XPS)和程序升温还原化学吸附仪(H₂-TPR)等仪器表征证明Pd的添加提高了催化剂的分散性和比表面积。 催化剂中Pd和Cu之间强相互作用,使Cu2p轨道结合能向低处偏移,还原温度的降低,说明Pd-Cu/ZrO₂催化剂还原能力增强,使得CO₂加氢活性提高。     

CeO_2改性Cu/Zn-Al水滑石衍生催化剂对甲醇水蒸气重整制氢性能的影响

采用原位合成法在γ-Al2O3表面合成了锌铝水滑石,再采用顺次浸渍法制备了Ce/Cu/Zn-Al催化材料;将其应用于甲醇水蒸气重整制氢,探讨了Ce含量对Cu/Zn-Al催化剂催化性能的影响.催化剂表征结果表明,CeO_2的引入改善了活性组分铜的分散度、铜的比表面积以及催化剂的氧化还原性质,进而提高了催化剂的催化活性和产氢率.当Ce含量为4%时,催化剂活性最佳,在250℃时,甲醇转化率达到100%,CO摩尔分数为0.39%,与Cu/Zn-Al催化剂相比,甲醇转化率提高了近40%.     

CexZr1-xO2/Co/C-N催化CO2加氢性能研究

将不同比例的铈锆前驱体负载到ZIF-67,氮气气氛焙烧制备CexZr1-xO2/Co/C-N催化剂,对催化剂进行了XRD,H2-TPR、XPS表征,并在固定床反应器评价其CO2加氢制甲醇性能。XRD结果表明,在铈中加入适量锆形成铈锆固溶体,铈锆固溶体与钴物种较强的相互作用力可以阻止表明金属Co的氧化。但过量加入的锆又会削弱这一作用力,部分金属Co被氧化为Co3O4。H2-TPR结果表明适量的锆的加入改善催化剂的还原性能,催化剂还原温度降低。XPS证实了25%Ce0.67Zr0.33O2/Co/C-N催化剂中含有更多的氧空穴及氮含量,氧空穴和碱性氮都有利于CO2的解离吸附。优化后的25%Ce0.67Zr0.33O2/Co/C-N 催化剂在225 oC,2 MPa,GHSV = 6 L/gcat/h反应条件下取得最高甲醇时空收率,为3.0 mmol/gcat/h。     

水热法制备Ni/ Zr0.4Ce0.6O2-Al2O3催化剂上CH4-CO2重整反应研究: NiO含量的影响

采用水热合成法制备不同NiO含量的Ni/Zr0.4Ce0.6O2-Al2O3催化剂，使用X射线衍射（XPD）和H2的程序升温还原（H2-TPR）对样品进行表征，研究了NiO的含量对催化剂结构和CH4-CO2重整性能的影响。结果表征表明，少量Ni组分能在催化剂表面分散并进入CeO2-ZrO2固熔体晶格间隙而被固熔体包裹，并使固熔体晶粒变小，促进了固熔体的低温还原，而过量的NiO暴露在外生成NiO颗粒。活性测试结果表明，NiO含量少的样品活性随反应进行有较高的增长。选择适当空速，能使CH4-CO2以1：1反应。     

两种甲醇水蒸气重整制氢催化剂的研究

对采用共沉淀法制备的CuZnAlO类铜系催化剂和采用水滑石类层柱材料（LDHs）前驱体制备的催化剂在甲醇水蒸气重整制氢反应中的性能进行了研究。对共沉淀法制备的CuZnAlO类铜系催化剂考察了ZrO2助剂的加入对催化剂反应性能的影响，发现Zr的质量分数为10％的催化剂显著提高CuZnAlO催化剂的反应性能。该催化剂的最佳反应条件：0.1 MPa、250 ℃、H2O/MeOH摩尔比1.0～1.3、3.56 h－1。在此反应条件下进行了COPZr2催化剂150 h稳定性实验。结果表明，该催化剂具有很好的反应稳定性。甲醇转化率和氢产率分别约为88％和83％，产物湿基组成中H2和CO的质量分数分别为>63％和0.20％～0.31％。对LDHs前驱体制备的催化剂，进行了70 h反应稳定性实验，结果表明，催化剂虽具有较高的起始活性，但随反应进行，活性有所下降，30?h后基本保持稳定，甲醇转化率和产氢率分别为73％和66％，产物湿基组成中H2和CO的质量分数分别为>55％和0.07%～0.08%。该类催化剂的反应稳定性虽较差，但却可以显著降低产物湿基组成中CO的摩尔分数。对LDHs前驱体制备的催化剂进行XRD和SEM表征结果表明，ZrO2的加入使催化剂中CuO晶粒分散更为均匀，颗粒更细。