铈锆固溶体制备方法的研究进展

铈锆固溶体具有优良的储释氧性能,在三效汽车尾气净化催化剂中起着重要作用,而铈锫固溶体的制备方法与其物化性质又有着密切联系.综述了近几年来国内外铈锆固溶体的制备方法(包括共沉淀法、模板剂法、溶胶-凝胶法、微乳液法等).讨论了晶相结构、比表面积、热稳定性等对固溶体储释氧性能的影响,通过分析固溶体的程序升温还原(TPR)谱图,解释了不同制备方法对所得铈锆固溶体氧化-还原能力的差异.结合文献结果,可以认为寻找工艺简单、性能稳定、重复性好的可控制备方法将是此类材料得到大规模应用的努力方向.     

铈锆固溶体的合成及其在CH_4和CO催化燃烧反应中的应用

分别利用固态反应和共沉淀法制备了铈锆固溶体,并以其为载体制备了车用三效催化剂,考察其在CH4和CO催化燃烧反应中的作用.研究发现固态反应法所得固溶体孔分布较宽,热稳定性较差,但表面较多的缺陷位贡献于其较高的储氧性能.而共沉淀法所得样品拥有较高的热稳定性和催化活性.固溶体的还原性质可以通过铈锆比调控.关联催化剂对CH4和CO的催化氧化性能发现,具有较大比表面积、集中孔径分布和较高储氧能力的固溶体显示了较低的催化剂起燃温度和较高的催化活性.     

大比表面积铈锆氧化物固溶体的制备

采用共沉淀法制备铈、锆氧化物固溶体.发现以适当配比的(NH4)HCO3和NH3*H2O混合溶液作为沉淀剂,同时控制沉淀过成中的反应条件,所得到的沉淀在较低的温度(400 ℃)下焙烧即可形成铈、锆氧化物固溶体.该固溶体具有较大的比表面积和高的储氧能力.形成沉淀后添加适量表面活性剂,可进一步提高产品的比表面积而对其还原行为和储氧性能几乎无影响.对制得的氧化物以X-射线衍射、程序升温还原、氧的脉冲滴定和液氮物理吸附等方法进行了表征.     

Ce_(0.67)Zr_(0.33)O_2材料的制备和表征及其负载单Pd三效催化剂的性能

采用共沉淀法、均匀沉淀法、微乳法和水热法四种方法制备了铈锆固溶体(CZ),对其进行了X射线衍射和N2吸附脱附分析.以CZ为载体制备了负载单Pd三效催化剂,并对催化剂进行了氧化还原性能测试.结果表明,制备方法对CZ载体的物理、化学性能有显著的影响,而其负载单Pd催化剂的催化活性与CZ载体比表面积的大小没有明显的对应关系.采用共沉淀法制备的CZ载体具有相对良好的热稳定性以及储放氧能力,其负载单Pd催化剂在老化前后表面PdO物种有良好的还原性能,并表现出优异的三效催化性能.     

不同制备方法对铈锆复合氧化物结构及性能的影响

采用共沉淀法、均相沉淀法以及反相微乳法制备了铈锆复合氧化物.通过XRD,TEM,BET等表征手段来分析所得铈锆氧化物粉体的性质,将制得的粉体涂覆在堇青石蜂窝陶瓷载体上作为涂层,担载一定量的贵金属Pt作为活性组分制得整体催化剂,并在低温水汽变换反应上考察它们的催化性能.分析结果表明3种方法都得到了单相的铈锆固溶体;微乳法制得的纳米级铈锆固溶体粒径分布均匀、平均粒径尺寸为6 nm;所得纳米级铈锆复合氧化物的比表面积大小为微乳法＞均相沉淀法＞共沉淀法.实验结果表明用微乳法制得的铈锆复合氧化物的催化性能要优于其他两种方法.     

微波辅助法制备铈锆固溶体在CO低温氧化反应中的应用

采用共沉淀法并分别结合室温老化、常规加热回流和微波辅助加热回流三种不同的处理方法制备了铈锆固溶体Co0.6Zr0.4O2,并以其为载体制备了CuO/Ce0.6Zr0.4O2催化剂.采用N2吸附、X射线衍射和H2程序升温还原等技术对Ce0.6Zr0.4O2载体和CuO/Ce0.6zr0.4O2催化剂的织构特性和可还原性进行了表征,另外还考察了CuO/Ce0.6zr0.4O2催化剂对CO低温氧化反应的催化活性.结果表明,采用微波辅助加热回流处理方法制备的CuO/Ce0.6zr0.4O2载体具有最大的比表面积(170.8 m2/g)和孔容(0.408 cm3/g),以其为载体所制备的CuO/Ce0.6zr0.4O2催化剂,其CuO具有良好的分散性和低温可还原性,在CO低温氧化反应中表现出最好的催化活性.     

Pr-Ce-Zr复合氧化物的结构与储氧性能研究

采用氨水共沉淀方法制备了PrxCe0.3－xZr0.7O2（x=0,0．1,0．2,0．3）复合氧化物,对样品进行了X光衍射、比表面积等表征及动态和静态储氧性能测试。结果表明,Pr进入铈锆的晶格,形成了良好的固溶体,并有效地阻止了水热老化处理造成铈锆的分相。在富锆复合氧化物中,Pr本身的氧化还原能力较弱,对固溶体的总储氧能力贡献不大;而适量Pr掺杂（10％,原子分数）可以对铈锆样品的表面改性,提高动态储放氧能力。     

Al的加入对CeZr固溶体催化剂结构及其乙苯脱氢活性的影响

为进一步提高铈锆固溶体储放氧性能,增强乙苯二氧化碳氧化脱氢反应性能,采用共沉淀法合成出氧化铝质量比为50%的铈锆铝氧化物催化剂。通过现代仪器分析表征技术,研究了Al加入对铈锆固溶体复合氧化物晶体结构、储放氧能力的影响。结果表明,Al的加入可起到"扩散阻碍"作用,且有效抑制铈锆固溶体晶粒长大,使得铈锆铝氧化物催化剂比表面积较铈锆固溶体增加了51.8 m~2/g,储放氧性OSC值提高了69.4μmol/g,将铈锆铝氧化物催化剂用在乙苯氧化脱氢5 h反应中,发现乙苯转化率提高了10%。     

不同沉淀剂对Ce0.65Zr0.35O2复合氧化物性能的影响

本文选用不同沉淀剂,用共沉淀法制备了稀土储氧材料Ce0.65Zr0.35O2复合氧化物,对用不同沉淀剂制备出的氧化物样品进行了XRD,BET,OSC和H2-TPR的测试和分析。结果表明,用不同沉淀剂制备出的氧化物,均为立方相的铈锆固溶体,经1000℃5小时老化后也无相的分离;以(NH4)2CO3和NH3.H2O的混合物为沉淀剂制备出的氧化物有最大的比表面积,经600℃焙烧后高达120m2/g以上;并且样品具有良好的储氧性能及低温还原能力。     

烟草模板制备掺杂过渡金属铈锆固溶体及其催化氧化CO性能研究

以烟梗丝、烟叶片和烟梗条等材料为模板掺杂过渡金属合成了一系列铈锆固溶体材料.对合成的材料进行了扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附-脱附、程序升温还原(H2-TPR)、X-射线衍射法(XRD)、储氧量(OSC)、X-射线光电子能谱(XPS)等表征.对铈锆固溶体材料进行CO氧化活性评价,结果表明不同烟草模板制备的铈锆固溶体性能不同.以烟叶片为模板制备的掺铜铈锆固溶体具有极高的储氧量,高达2961μmol/g,但该材料催化氧化CO的活性并非最强.以烟梗丝为模板制备的掺铜铈锆固溶体在铈锆比为45∶45∶10时,对CO氧化有着很好的催化活性,起燃活性温度(T50)为91℃.