Ce0.5Zr0.5O2修饰的Ni/SiC、Fe/SiC和Co/SiC催化燃烧甲烷性能

以铈锆固溶体(Ce0.5Zr0.5O2)修饰的高比表面积SiC为载体,采用两步浸渍法制备了Ni、Fe和Co基催化剂,研究了其在煤层气催化燃烧脱氧中的催化活性和稳定性.利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、比表面积(BET)、热重分析(TGA)和H2程序升温还原(H2-TPR)对催化剂进行了表征.分析结果表明,Ni、Fe和Co部分进入Ce0.5Zr0.5O2固溶体晶格内部,导致催化剂体相形成更多的缺陷;同时Ce0.5Zr0.5O2固溶体有助于加速金属氧化物和金属之间氧化还原过程的进行,促进了氧吸附、传输和对甲烷的活化.另外,SiC和Ce0.5Zr0.5O2固熔体良好的抗积碳性能,有效避免了催化剂在富甲烷反应气氛中因积碳而失活,从而使三种催化剂均具有优良的催化燃烧脱氧活性和稳定性.其中,Co/Ce0.5Zr0.5O2/SiC活性最高,可在320℃活化催化甲烷,并在410℃实现完全脱氧.     

Ce0.5Zr0.5O2修饰的Ni/SiC、Fe/SiC和Co/SiC催化燃烧甲烷性能

以铈锆固溶体(Ce0.5Zr0.5O2)修饰的高比表面积SiC为载体,采用两步浸渍法制备了Ni、Fe和Co基催化剂,研究了其在煤层气催化燃烧脱氧中的催化活性和稳定性.利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、比表面积(BET)、热重分析(TGA)和H2程序升温还原(H2-TPR)对催化剂进行了表征.分析结果表明,Ni、Fe和Co部分进入Ce0.5Zr05O2固溶体晶格内部,导致催化剂体相形成更多的缺陷;同时Ce0.5Zr0.5O2固溶体有助于加速金属氧化物和金属之间氧化还原过程的进行,促进了氧吸附、传输和对甲烷的活化.另外,SiC和Ce0.5Zr0.5O2固熔体良好的抗积碳性能,有效避免了催化剂在富甲烷反应气氛中因积碳而失活,从而使三种催化剂均具有优良的催化燃烧脱氧活性和稳定性.其中,Co/Ce0.5zr0.5O2/SiC活性最高,可在320 ℃活化催化甲烷,并在410 ℃实现完全脱氧.     

Pd/Ce0.8Zr0.15La0.05Oδ整体催化剂甲苯催化燃烧性能的研究

采用一次浸渍法分别制备了 Pd/Ce0.8Zr0.15La0.05Oδ及Pd/Ce0.8Zr0.2O2整体式蜂窝陶瓷催化剂,考察了不同温度焙烧的两类整体催化剂甲苯催化燃烧性能.通过X射线粉末衍射(XRD)、比表面积、拉曼光谱(Raman)、程序升温还原(H2-TPR)、PdO分散度等表征结果与催化活性进行关联.结果表明,随着焙烧温度升高,催化剂比表面积下降,Raman图谱CeO2及PdO峰强度增加,H2-TPR中Ce4+还原峰向高温方向移动,同时PdO分散度下降,相应甲苯催化氧化活性下降.与CeO0.8Zr0.2O2涂层催化剂相比,La3+掺杂催化剂在高温焙烧时,其比表面积下降较小,Raman光谱表明其氧缺位比铈锆涂层催化剂多,H2TPR谱图中Ce4+还原峰低约60～80℃,PdO分散度亦比末掺杂催化剂高.1000℃焙烧下的甲苯氧化反应活性远高于未掺杂催化剂,说明镧的掺杂提高了铈锆涂层催化剂的高温反应活性及热稳定性.     

Fe对Pt-Fe/C催化剂电催化氧还原反应活性的影响

制备了用作直接甲醇燃料电池的碳载Pt-Fe(Pt-Fe/C)阴极催化剂, X射线能量色散谱(EDX)、X射线衍射谱和电化学测量的结果表明, 在Pt-Fe/C催化剂中, Fe以3种形式存在. 质量分数大约为20％的Fe进入Pt的晶格, 形成Pt-Fe合金, 质量分数大约为80％的Fe没有进入Pt的晶格而以Fe和Fe2O3的形式单独存在. 该催化剂经酸处理后, 非合金化Fe和Fe2O3被溶解, 而使Pt-Fe/C催化剂的电化学活性比表面积要比未经酸处理前的增加约30％左右, 导致Pt-Fe/C催化剂对氧还原的电催化活性优于未经酸处理前的Pt-Fe/C催化剂. 研究结果表明, Pt-Fe/C催化剂的电化学活性比表面积对氧还原的电催化活性起重要的作用, 另外, 只有与Pt形成合金的Fe能提高Pt对氧还原的电催化活性, 而非合金化的Fe对Pt催化剂对氧还原的电催化活性基本没有影响.     

CO_2加氢活性与担载铁催化剂表面Fe-O键强度的关系

采用浸渍 -还原法 ,制备了 Al2 O3、 Ti O2 、 Zr O2 担载铁催化剂 ,并在温度 6 2 3K、压力 1.5 MPa、空速80 0～ 10 0 0 h- 1、原料气组成 CO2 /H2 为 1∶ 2等实验条件下 ,考察了不同还原温度的催化剂在 CO2 加氢制低碳(C2 ～ C5 )烃中的反应活性 .结果表明 ,以 CO2 转化率计 ,各催化剂均存在最佳还原温度 (Fe/Al2 O3:873K;Fe/Ti O2 :773K;Fe/Zr O2 :72 3K) .将此温度与催化剂表面 Fe- O键强度相关联 ,发现在相同条件下 ,与载体 M-O键长有关的 Fe- O键越强 ,催化剂越容易被还原 ,最佳还原温度越低 ,反应活性越好 .     

锆助剂对低温液相合成甲醇用铜铬硅催化剂性能的影响

考察了含锆的铜铬硅催化剂低温液相合成甲醇性能，并进行了BET、TPR-H2、TPD-H2、TPD-CO、XRD和XPS表征。结果表明，锆作为结构助剂及电子助剂对催化剂在低温液相合成甲醇反应中具有显著的促进作用，反应活性可提高32.25 ％。锆助剂能有效提高催化剂的比表面积，促进催化剂中铜铬组分的分散及表面富集。ZrO2加入在催化剂表面产生的Cu+与催化活性的改善密切相关，Zr4+、Cr3+、Cu+可形成复合中心，为价态的稳定性提供微环境，在H2活化及C O键的断裂等反应步骤中起重要作用。     

氧化铝对Pt-SO2-4/ZrO2-Al2O3固体酸催化剂结构与酸性的影响

 通过混捏法制备了Pt-SO2-4/ZrO2-Al2O3固体酸催化剂,考察了该催化剂在正构烷烃低温异构化反应中的催化稳定性. 采用X射线衍射、差热分析、X射线光电子能谱、核磁共振、N2吸附-脱附和微量热等表征技术,对氧化铝的作用机理进行了研究. 结果表明,氧化铝起到结构助催化剂作用,对四方相氧化锆具有稳定作用,并延迟了氧化锆的晶化,抑制了氧化锆的烧结,从而增大了催化剂的比表面积和孔容. XPS结果表明, Zr 3d峰向低结合能方向移动, Al 2p峰向高结合能方向移动,说明Al3+的电子向Zr4+偏移. 微量热结果表明氧化铝的引入提高了催化剂的酸量和酸强度. 27Al固体核磁共振结果表明, Pt-SO2-4/ZrO2-Al2O3中的六配位铝的结构发生了变化. 氧化铝的引入还可能有助于氧化锆晶格缺陷的形成,焙烧过程中Al3+迁移进入氧化锆晶格并同晶取代Zr4+形成氧缺陷位,这些氧缺陷位在 S=O 键诱导下显示强酸性.     

费托合成 Fe基催化剂中铁物相与活性的关系

 采用连续共沉淀和喷雾干燥相结合的方法制备了微球形 Fe 基催化剂, 采用 N2 吸附-脱附、X 射线衍射和穆斯堡尔谱等手段, 考察了催化剂在不同还原条件下铁物相的转变, 并在浆态床反应器中评价了催化剂的费-托合成 (FTS) 反应性能. 结果表明, Fe 基催化剂在合成气气氛下首先从α-Fe2O3 转变为 Fe3O4, 然后转变为铁碳化物 (FexC); 还原压力的增大有利于 α-Fe2O3 向 Fe3O4 的转变, 而抑制 Fe3O4 向 FexC 的转变; 还原空速的增加则促进 Fe3O4 转变为 FexC. 催化剂的 FTS 反应活性随着催化剂中 Fe3O4 含量的增加而逐渐下降, 而随着 FexC 含量的增加而逐渐上升.     

Ce0.6Zr0.035Y0.05O2 和Pr0.6Zr0.35Y0.05O2 固熔体的氧储存能力及氧化-还原性能的研究

测定了Ce0.6Zr0.35Y0.05O2 和Pr0.6Zr0.35Y0.05O2两种固熔体的晶体结构,氧的储存以及氧化-还原性能. XRD结果表明 Ce0.6Zr0.35Y0.05O2主要以立方的Ce0.75Zr0.25O2结构形式存在,此外还有少量的ZrO1.87. 而Pr0.6Zr0.35Y0.05O2则主要以立方的Pr0.60Zr0.40O2结构形式存在.这两种固熔体粒子都为纳米级,具有多孔和较大表面积的特征.将Y3+掺杂到Ce0.6Zr0.4O2 或Pr0.6Zr0.4O2晶格中,可以提高氧空位, Ce4+或Pr4+浓度. H2(和CO)-O2滴定和TPR-再氧化试验表明在这两种固熔体中分别存在着可逆的Ce4+/Ce3+或Pr4+/Pr3+氧化还原能力.基于试验结果,我们得出以下结论,将Y3+掺杂到Ce0.6Zr0.4O2 或Pr0.6Zr0.4O2晶格中可以(1)提高晶格氧的活动能力,(2)提高Ce4+或Pr4+浓度,(3)提高氧的储存能力和(4)Pr0.6Zr0.35Y0.05O2在Redox性能, 晶格氧的活动能力和氧的储存能力等方面优于Ce0.6Zr0.35Y0.05O2.     

三维介孔氨基三亚甲基膦酸锆的合成及其担载铁催化剂的甲醛催化氧化活性

以氧氯化锆和氨基三亚甲基膦酸(ATMP)为原料合成了一种新型介孔材料氨基三亚甲基膦酸锆(NTAZP)。使用XRD、FTIR、TG-DTA和SEM等手段对所合成的介孔材料进行了结构表征和形貌分析。然后以NTAZP为载体,用Fe(NO3)3水溶液处理,得到担载Fe3+的氨基三亚甲基膦酸锆。研究结果表明,Fe3+被吸附到载体孔道中后,NTAZP结构未被破坏,Fe3+离子与NTAZP孔壁骨架上的N发生了配位作用。铁担载NTAZP(NTAZP-Fe3+)对甲醛氧化具有良好的催化活性,催化反应条件温和,催化剂稳定性良好。以载体NTAZP担载铁还避免了Fe3+进入水体,催化剂得以回收利用,避免造成二次污染。NTAZP-Fe3+是一种高效绿色的新型小分子醛类化合物氧化催化剂。     

水分压对铁基费托合成催化剂还原动力学的影响

 利用恒温还原和程序升温还原技术研究了水分压对铁基费托合成催化剂还原路径、还原机理和表观活化能的影响. 程序升温还原结果表明, 水分压对催化剂的还原路径没有明显的影响, 催化剂均首先由 α-Fe2O3 还原为 Fe3O4, 然后超顺磁态 Fe3O4 先还原为 FeO, 再还原为 α-Fe, 而顺磁态 Fe3O4 则直接还原为 α-Fe. 恒温还原结果表明, 催化剂在 2.5%H2O-97.5%H2 气氛中还原时, 还原过程达到平衡时的还原程度随还原温度的升高而增加. 利用 Hancock-Sharp 方法分析了恒温还原过程的动力学模型. 结果表明, 还原温度较低时, 催化剂在 2.5%H2O-97.5%H2 气氛中还原时受内扩散模型控制; 还原温度较高时则受晶相形成与生长模型控制. 利用 Kissinger 方法计算了还原过程的活化能, 发现随着水分压的增加, 表观活化能呈增大的趋势. 水分压对 Fe3O4 还原为 α-Fe 过程的影响大于其对 α-Fe2O3 还原为 Fe3O4 过程的影响.     

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。     

Zr-Ni/Al2O3催化剂上苯由H2O2氧化直接氨基化制苯胺

用浸渍法制备了Ni／Al2O3和Zr-Ni／Al2O3催化剂，用于以过氧化氢为氧化剂的苯直接氧化胺化制苯胺反应，并对催化剂进行了程序升温还原、室温氧吸附和氢吸附及XRD表征，结果表明，我们所制的Ni基催化剂对苯胺的生成都有活性，加入Zr后，催化剂中Ni物种更分散，低温可还原物种增加，室温吸氧和吸氢能力都增强，反应活性和对目标产物的选择性增大，Zr一方面使Ni物种进一步分散，增大催化剂的吸氢量和表面可还原Ni物种，有利于C-H键的活化；同时Zr与Ni的相互作用，促进了低温可还原物种的生成，使催化剂室温吸氧量增大，有利于苯的氧化，这种Zr和Ni的协同作用提高了催化剂的活性和选择性，催化剂的制备方法影响Zr与Ni的协同作用，使含Zr的两个催化剂的活性和选择性显示出差异。     

CH_4/CO_2重整制合成气Ni/Ce_xZr_(1-x)O_2催化剂性能研究

以水热法合成的介孔铈锆固溶体为载体,采用浸渍法制备了Ni/CexZr1-xO2催化剂,使用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)和热重-差示扫描量热分析(TG-DSC)等测试手段对催化剂进行了表征。通过对比以ZrO2,CeO2,Ce0.6Zr0.4O2和Ce0.33Zr0.67O2为载体的Ni基催化剂性能,发现铈锆固溶体独特的氧化还原性质可以提高活性组分的分散度,增强催化剂的抗积炭性能,从而提高催化剂对甲烷二氧化碳重整制合成气的选择性。     

晶格氧用于甲烷氧化制合成气的研究：—氧化铁的氧化还原性能

制备了氧化铁剂,对其进行了程序升温实验（O2－TPD、空气－TPO和CH4－TPR）和不同温度下的多次CH4－空气脉冲循环反应,并对催化剂进行了XRD表征,研究结果表明,Fe2O3不仅具有较高的稳定性,还具有良好的氧化还原性能,可使CH4氧化为CO2和H2O。在750－850℃范围内,Fe2O3具有良好的提供晶格氧的能力;在900℃以上,供氧速度减慢,供氧和补氧能力明显降低,XRD测试结果表明,高于900℃时,脉冲空气不能将与脉冲CH4反应后的氧化铁氧化为Fe2O3晶格,导致了氧化铁供氧量下降。     

Ce0.67Zr0.33O2对CH4燃烧催化剂Fe2O3/Al2O3的改性作用

固定n(Ce)/n(Zr)比为0.67/0.33, 用共沉淀法制得一系列CeO2-ZrO2-Al2O3固溶体. 采用这些固溶体作载体, 以Fe2O3为活性组分, 用浸渍法制备了一系列催化剂. BET结果显示, 将适量Ce0.67Zr0.33O2引入到Al2O3载体中有助于催化剂保持较高的比表面积. TPR结果显示, 载体中引入适量的Ce0.67Zr0.33O2可以改善催化剂的氧化还原性能. XRD结果表明, Fe2O3在CeO2-ZrO2-Al2O3载体上呈现出良好的分散状况, 老化前后催化剂的晶相结构基本无明显变化. 特别是当载体中m(Ce0.67Zr0.33O2)∶m(Al2O3)的值为1∶2时, Fe2O3/CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂在甲烷催化燃烧中显示出最佳的催化性能和抗高温老化性能.     

一氧化氮选择还原锡锆固溶体催化剂的结构特性

采用双股并流共沉淀方法制备了SnO2含量从10％至90％的锡锆体系DeNOx催化剂,用XRD、微区电子衍射、FT-Raman及FT-IR等技术深入研究了锡锆体系氧化物的结构及其随组成的变化规律.结果表明，由于Sn4＋与Zr4＋离子半径接近,SnO2与ZrO2易于形成固溶体,并随组成变化表现出不同的结构特征.纯ZrO2为单斜相,当少量Sn4＋（SnO2 ≤ 20％）进入ZrO2晶格时形成四方相富锆固溶体,Sn4＋起到稳定ZrO2四方相的作用;随着SnO2含量的增大,结构从无定形或微晶态的富锆固溶体(含SnO2 30～50％)经富锆固溶体与金红石结构的富锡固溶体在55％ SnO2含量的共存状态变化到具有金红石结构的富锡固溶体（SnO2 ≥ 60％）.FT-Raman和FT-IR光谱测试证明,Zr进入SnO2晶格使得Sn－O键的结合减弱,Sn离子上的有效正电荷减小,降低了SnO2对丙烯的燃烧能力,从而提高了对NO的还原活性.     

制备方法对新型锡锆固溶催化剂结构及其选择催化一氧化氮还原性能的影响

固定SnO2含量为60％，采用不同沉淀方法和在不同沉淀条件下制备了锡锆溶体催化剂Sn0.45Zr0.55O2，考察了沉淀过程对其结构和性能的影响，控制尿素浓度为总金属离子（Sn^4 Zr^4 )浓度的20倍，采用均相沉淀法制备的锡猪固溶体Sn0.45Zr0.55O2对催化NO还原具有最高活性和较好的重复性，在350℃下最大NO转化率达到74％，XRD，Raman,XPS,BET比表面测定和孔结构分析表明，沉淀条件不同，沉淀物的成核及生长过程不同，对SnO2与ZrO2之间的固溶度，催化剂表面元素分布，比表面和孔道结构以及催化活性都有较大的影响，ZrO2在SnO2(r)晶格中较高的固溶度，Sn在催化剂表面一定程度的偏析以及催化剂较大的孔径均有利于提高对NO还原反应的催化活性。     

氧化铈在非贵金属氧化物催化剂中的作用Ⅵ.Cu-Fe-Ce-O催化剂的结构与热稳定性

采用XRD,顺磁共振(ESR),Mossbauer和程序升温还原(TPR)技术对负载型Cu-Fe-O(Ⅰ),Cu-Fe-Ce-O(Ⅱ)催化剂的固相结构及热稳定性进行了研究.结果发现,(Ⅰ)中主要存在Fe2CuO4,CuO和颗粒度小于13 nm的Fe2O3相.随着焙烧温度的升高,CuO晶相逐渐消失,Fe2CuO4的晶相长大.(Ⅱ)中Ce的存在,能提高Cu2+的浓度,抑制CuO和Fe2CuO4晶相的生成,能消除催化剂中Cu-O与Fe-O中氧在还原时的差异,但抑阻Fe2O3晶相生成的效果不明显.在800 ℃的高温环境中,Ce的存在能有效地防止Fe2O3颗粒的长大,提高催化剂中活性相的热稳定性以防止烧结,同时使催化剂的低温还原性能有所提高.     

Ce0.67Zr0.33O2对CH4燃烧催化剂Fe2O3/Al2O3的改性作用

固定n（Ce）／n（Zr）比为0．67／0．33,用共沉淀法制得一系列CeO2-ZrO2-Al2O3固溶体,采用这些固溶体作载体,以Fe2O3为活性组分,用浸渍法制备了一系列催化剂,BET结果显示,将适量Ce0.67Zr0．33O2引入到Al2O3载体中有助于催化剂保持较高的比表面积,TPR结果显示,载体中引入适量的Ce0．67Zr0.33O2可以改善催化剂的氧化还原性能,XRD结果表明,Fe2O3在CeO2-ZrO2-Al2O3载体上呈现出良好的分散状况,老化前后催化剂的晶相结构基本无明显变化,特别是当载体中m（Ce0.67Zr0.33O2）：m（Al2O3）的值为1：2时,Fe2O3／CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂在甲烷催化燃烧中显示出最佳的催化性能和抗高温老化性能。