氧化铈气凝胶担载氧化铜催化剂上的一氧化碳氧化

 以一氧化碳氧化为探针反应,考察了氧化铈气凝胶担载氧化铜催化剂的催化活性,研究了催化剂中氧化铜的含量、载体及催化剂的焙烧温度对催化剂活性的影响．结果表明,氧化铈气凝胶担载的氧化铜催化剂对一氧化碳氧化反应呈现出高催化活性,适当温度下焙烧载体及催化剂有利于提高催化剂的催化活性;随着催化剂中氧化铜含量的增加,一氧化碳完全转化的温度降低,但当w（CuO）＞12％时,过量的氧化铜以体相形式而不是以高分散形式存在,对催化剂活性的影响很小．     

负载型纳米非贵金属催化剂上一氧化碳的氧化 Ⅲ.纳米Cu/γ-Al_2O_3催化剂预处理对催化剂活性的影响

以电弧等离子体法制备纳米铜活性组分．将物理法制备的负载型纳米Ｃｕ／γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂用于催化一氧化碳氧化反应，发现在催化过程中其催化活性呈规律性变化，即初始活性较低；空气中焙烧预处理易使纳米粒子长大．催化剂的氧化与一氧化碳还原实验表明，铜氧化物活性高于零价铜     

一价铜改性ZSM-5催化剂及其催化碳烟氧化反应性能研究

采用固态离子交换法制备了系列一价铜改性的ZSM-5催化剂,结合多种表征手段,研究了一价铜改性对碳烟氧化反应催化活性的影响。结果表明,采用固态离子交换法可以制备出高负载量的一价铜改性Cu/ZSM-5分子筛催化剂,而不会破坏ZSM-5分子筛原有微孔结构;随催化剂中一价铜比例的增加,低温还原峰和高温还原峰均向低温段移动,且低温还原峰面积增加。改性催化剂对碳烟氧化反应的催化活性随改性元素比例变化先增加后降低;当铜改性比例超过11%后,铜物种的分散性及催化剂对碳烟氧化反应的催化活性均恶化。同时研究还发现,反应气氛中通入NO可以改善催化剂对碳烟氧化反应的催化效果。     

脉冲氧化亚氮-色谱法测定含铜催化剂的活性表面积

根据氧化亚氮在表面零价铜上分解放出氮的特征反应,建立了脉冲氧化亚氮-色谱法测定各种含铜催化剂活性表面积的方法。对商品氧化铜、实验室中碳酸钠分解硝酸铜所制成的活性氧化铜、Raney 铜、工业脱氧铜催化剂、一氧化碳加氢低压合成甲醇ICI-51型催化剂以及目前正在开发的合金铜-锌催化剂等均进行了活性铜表面积的测量。结果表明,上述催化剂的活性表面积仅占总表面积的一部分,甚至是极少的一部分。约为3—30%。将一系列合金铜锌催化剂的活性表面积数值与其在实验室中一氧化碳加氢合成甲醇的催化活性进行关联,发现甲醇时空收率与催化剂的活性夜面积成正比,亦即反应速度与活性表面积呈线性关系。通过对催化剂表面铜使氧化亚氮分解并吸附氧的本质的探讨,证实了一个氧原子吸附在两个相邻的表面铜原子上的设想,为含铜催化剂对一氧化碳加氢合成甲醇反应活性组分问题的探讨提供了有用的信息。     

CuO-ZrO_2-CeO_2复合氧化物的催化性能研究

研究了氧化铜的加入对锆铈复合氧化物的结构与性能的影响 ,发现氧化铜的加入可降低氧化铈的还原温度 ,稳定复合氧化物的立方结构 ,提高对CO氧化的催化活性。增加铈含量能提高催化剂的活性 ,而硫酸盐等可使催化剂的活性降低。掺铜锆铈复合氧化物催化剂的活性几乎不受高温灼烧的影响 ,是一种具有较高热稳定性的催化剂。     

CuO／CeO2和CuO／Al2O3催化剂的催化性能

本文以ＣＯ氧化为模式反应考察了ＣｅＯ２和Ａｌ２Ｏ３负载氧化铜催化剂的氧化活性，运用ＸＲＤ和ＴＰＲ技术研究了催化剂的还原性能和物相结构，结果表明：载体性质对负载ＣｕＯ催化剂的ＣＯ氧化活性有很大影响，ＣｕＯ／ＣｅＯ２催化剂活性明显高于ＣｕＯ／Ａｌ２Ｏ３催化剂．催化剂的还原特性随载体不同而不同．同时发现，热处理对催化剂铜物种的存在形式，晶粒大小、还原特性及其催化活性有明显影响，ＣｕＯ／Ａｌ２Ｏ３催化剂活性下降的主要因素是生成了活性较低的ＣｕＡｌ２Ｏ４相，而ＣｕＯ／ＣｅＯ２催化剂活性下降是由于ＣｕＯ和ＣｅＯ２发生烧结，晶粒变大     

CuO—ZrO20—CeO2复合氧化物的催化性能研究

研究了氧化铜的加入对锆铈复合氧化物的结构与性能的影响,发现氧化铜的加入可降低氧化铈的还原温度,稳定复合氧化物的立方结构,提高对CO氧化的催化活性,增加铈含量能提高催化剂的活性,而硫酸盐等可使催化剂的活性降低,掺铜锆铈复合氧化物催化剂的活性几乎不受高温灼烧的影响,是一种具有较高热稳定性的催化剂。     

铜基合成甲醇催化剂的研究——Ⅰ.铜锌铝系催化剂中活性组份的研究

以CO-CO_2-H_2为合成气,在低温、低压下,测定了氧化铜,氧化锌、氧化铝及其组合样品的合成甲醇催化活性及热稳定性,并列出了它们的大小顺序。观察到氧化铜和氧化锌在合成甲醇反应中,对CO、CO_2转化显示不同的催化性能。铜、锌用适当方法制备,可显著改善其合成甲醇的催化性能,催化剂的活性和热稳定性的变化倾向一致。将催化剂的催化活性与山X-射线衍射、ESCA、俄歇电子能谱和BET等方法所获得的物化参数进行了关联。讨论了铜锌铝系催化剂用于合成甲醇的催化活性部位。认为有若干类型的活性部位分别存在于铜,氧化锌,相互邻近的铜和氧化锌、以及铜-氧化锌固溶体上。提出了铜锌铝系催化剂中,优良活性单元可能是由溶于氧化锌品格中的铜与其邻近的锌、氧离子以及氧缺位所构成的结构模型。     

CuO/Mn2O3 /γ-Al2O3催化剂的制备、表征及其在CO氧化反应中的性能研究

采用浸渍法在γ-Al2O3载体上分步负载改性剂Mn2O3和活性组分CuO,制备了一系列不同配比的CuO/Mn2O3/γ-Al2O3催化剂,并运用CO+O2模型反应、XRF、XRD、H2-TPR、in-situ FTIR等手段表征了催化剂的活性和物理化学性质。活性测试结果表明,锰氧化物对γ-Al2O3载体的改性能有效地提高CuO/γ-Al2O3催化剂在CO+O2模型反应中的催化活性。XRD结果表明,锰氧化物对γ-Al2O3载体的改性可以促进氧化铜在载体表面的分散,从而提高了分散态氧化铜的含量,不过这与活性变化的趋势并不完全一致。进一步结合H2-TPR、in-situ FTIR表征结果 ,我们发现,分散态铜、锰氧化物的还原性质也是影响其催化活性的重要因素,催化剂中分散态铜、锰物种越容易被还原,其对CO+O2模型反应的催化活性就越高。     

氧化/还原预处理对Cu2O/AC催化甲醇氧化羰基化的影响

将醋酸铜热解制备的Cu₂O/AC(活性炭)催化剂,在氧化(O₂/N₂)和还原(H₂/N₂、CO/N₂)气氛下进行预处理。350 ℃下预处理4 h,氧化气氛中Cu₂O完全被氧化为CuO,还原气氛中Cu₂O被还原为单质铜。经CO/N₂预处理的催化剂表面Cu⁰分散性好,催化活性显著升高。在常压固定床微型反应装置上测试,在140 ℃的反应温度下,碳酸二甲酯的时空收率和选择性分别达到了261.9 mg/(g·h)和74.7%。反应后,还原气氛(H₂/N₂、CO/N₂)预处理的催化剂与Cu₂O/AC催化剂中铜物种价态组成趋于一致,催化活性亦趋于一致。关联反应前后催化剂表面铜物种的变化和催化活性的差异,可以认为Cu⁰具有较高的初始催化活性,Cu₂O活性和价态均较为稳定,CuO活性较低。     

Preferential oxidation of CO in excess H2 over CeO2/CuO catalyst:Effect of calcination temperature

Different from the classical configuration CuO/CeO2 catalyst,the inverse configuration CeO2 /CuO catalyst (atomic ratio of Ce/Cu=10/100) was prepared by impregnation method.Five calcination temperatures were selected to investigate the interaction between CeO2 and CuO support.It is found that as calcination temperature increased from 500 to 900 C,sintering of CeO2 particles on the support occurred together with the diffusion of a portion of Ce 4+ ions into CuO crystals,forming solid solution.Formation of interface complex Ce-O-Cu was suggested by TPR measurements.The catalyst calcined at 700 C gives the highest activity for preferential oxidation of CO in excess H2 stream.     

Effect of CeO2 preparation method and Cu loading on CuO/CeO2 catalysts for methane combustion

CeO2 was synthesized by sol-gel, hydrothermal, nitrate thermal decomposition methods, respectively, and used as support to prepare CuO/CeO2 catalysts. According to characterization and reaction results, preparation method of CeO2 had a great influence on the physicochemical properties and activities of CuO/CeO2 catalysts. CuO with high dispersion and strong interaction with CeO2 was highly active in methane combustion, while CuO particles less associated with CeO2 showed less activity. The CuO catalyst supported on CeO2 which was prepared via nitrate thermal decomposition method showed the largest area, the smallest particle size, the highest dispersion of copper species and strong support metal interactions. Therefore, it presented the highest redox ability and activity for methane combustion. Activities of the catalysts with different copper content kept increasing until 5% Cu loading and from then on kept constant. Moreover, methane conversion decreased as methane space velocities increased on CuO/CeO2 catalyst. Addition of CO2 to the feed did not produce a significant effect on the catalytic activity, but the presence of H2O provoked a remarkable decrease on the activity of CuO/CeO2 catalyst.     

焙烧温度对CuO/γ-Al2O3和CeO2-CuO/γ-Al2O3催化剂NO还原活性的影响

用浸渍法制备了CuO/γ-Al2O3催化剂和CeO2改性的CeO2-CuO/γ-Al2O3催化剂,考察了焙烧温度对CuO/γ-Al2O3和CeO2-CuO/γ-Al2O3催化剂C3H6还原NO反应活性的影响,以及CeO2的添加量对CeO2-CuO/γ-Al2O3催化剂C3H6还原NO反应活性的影响。结果表明,在200 ℃～500 ℃的焙烧温度范围内,焙烧温度对CuO/γ-Al2O3催化剂的活性影响很小；在500 ℃～800 ℃的焙烧温度范围内,随着焙烧温度的升高CuO/γ-Al2O3催化剂的活性急剧下降,由XRD物相测定结果可知,归因于对反应表现惰性的尖晶石CuAl2O4相的生成。当焙烧温度为500 ℃时,CeO2的添加对CuO/γ-Al2O3催化剂的活性影响很小；当焙烧温度为800 ℃时,CeO2的添加对CuO/γ-Al2O3催化剂有明显的助催化作用,当Ce和Cu的摩尔比为1∶10时,NO转化率较为理想。     

含Y或La助剂的CuO／ZrO2合成甲醇催化剂的性能和结构研究

通过ＣｕＯ／ＺｒＯ２及含Ｙ或Ｌａ助剂的ＣｕＯ／ＺｒＯ２催化剂对ＯＣ／Ｈ２合成甲醇性能的研究，发现稀土助剂能有效地提高该催化剂的活性。ＸＲＤ结果说明，ＣｕＯ｜ＺｒＯ２中加入Ｙ或Ｌａ助剂可使氧化铜处于较高的分散状态。ＴＰＲ结果揭示ＣｕＯ／ＺｒＯ２催化剂中存在着在室温就很容易被氧人的铜，它在催化剂中含量的增加导致催化剂活性的提高，是关切的活性组份。助剂的加入使这种易被氧化的铜含量增加。ＸＰＳ表面分析结果     

焙烧温度对Mn-Fe/CeO2-TiO2催化剂低温NH3选择性催化还原NO的影响

采用等体积浸渍法制备了Mn-Fe/CeO2-TiO2催化剂,考察了不同焙烧温度对其NH3选择性催化还原(SCR)NO活性及催化剂性能的影响。并用N2吸附-脱附,X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行了表征。活性结果表明,随着焙烧温度的升高,Mn-Fe/CeO2-TiO2催化剂的催化活性先升高后降低。其中焙烧温度为500℃时Mn/CeO2-TiO2的NH3-SCR活性最佳,该催化剂在113～250℃之间表现出了良好NO去除效率。表征结果表明,500℃焙烧时,催化剂中Fe和Mn物种在CeO2-TiO2表面的分散效果最好。500℃焙烧时Mn-Fe/CeO2-TiO2表面Mn以+4价存在,Fe以+3、+2价存在,而Ce以+4、+3存在。     

铜基氧化锆载体合成甲醇催化剂的结构表征

以ＸＲＤ，ＥＸＡＦＳ和ＥＳＲ等手段考察了ＣｕＯ／ＺｒＯ２催化剂及其还原态的结构，结果表明，在ＣｕＯ／ＺｒＯ２中铜以ＣｕＯ的形式存在，ＺｒＯ２载体对所负载的ＣｕＯ的结构有影响，ＣｕＯ的分散度与焙烧温度有关，在适当的温度下焙烧，负载于ＺｒＯ２上的ＣｕＯ可自发分散，在还原态试样中铜主要以有金属的形式存在，但是当试样中铜的含量小，铜的分散度高时有铜的氧化物存在，其Ｃｕ－Ｏ键距介于ＣｕＯ与ＣｕＯ２之间，Ｃｕ     

CO Selective Oxidation in Hydrogen-Rich Gas over Copper-Series Catalysts

The performances of CO selective oxidation in hydrogen-rich gas over four catalytic systems of CuO/ZrO2, CuO/MnO2, CuO/CoO and CuO/CeO2 were compared. The reducibility of these catalysts and the effect of CuO and CeO2 molar ratio of CuO/CeO2 catalysts on the activity of selective CO oxidation are investigated by XRD and TPR methods. The results show that the catalysts with the exception of CuO/ZrO2 have the interactions between CuO and CoO, CeO2 or MnO2, which result in a decrease in the reduction temperature. Among the catalysts studied, CuO/ZrO2 catalyst shows the lowest catalytic activity while CuO/CeO2 catalyst exhibits the best catalytic performance. The CuO(10%)/CeO2 catalyst attains the highest CO conversion and selectivity at 140 and 160℃. The addition of 9% H2O in the reactant feed decreases the activity of CuO/CeO2 catalyst but increases its CO selectivity.