Zr的添加对提高NH3选择性催化还原NOx整体式催化剂热稳定性的影响

采用共沉淀的方法制备了CeTiO_x和CeZrTiO_x两种用于NH₃选择性催化还原NO_x的催化剂.两种催化剂在不同的高温条件下进行热老化以考察Zr的添加对CeTiO_x催化剂热稳定性的影响.NH₃-SCR活性数据显示,经过650、750和850 ℃的高温老化处理,Zr改性后的催化剂较CeTiO_x催化剂具有更好的催化活性和N₂选择性.XRD、Raman和H₂-TPR结果表明添加Zr可以阻止Ce物种的烧结并且抑制金红石相TiO₂的生成.催化剂的SEM图像显示Zr的添加可以抑制颗粒随着焙烧温度升高而产生的聚集长大.XPS的Ce3d光谱表明,随着老化温度的提升,CeTiO_x催化剂表面的Ce³⁺/Ce⁴⁺比相对于CeZrTiO_x催化剂下降更加明显.这意味着随着Zr的添加,更多的晶格缺陷和氧空缺出现在Zr改性催化剂的表面,这有利于催化性能的提升.另外,NH₃-TPD结果表明经过相同的高温老化,改性的催化剂保持了更多的Brönsted酸性位,提高了催化活性并抑制了氨的氧化.因此,Zr的添加提高了催化剂的热稳定性能.     

铁铜双金属催化剂选择性催化氧化氨为氮气(英文)

固定铜铁的总质量不变,采用共浸渍法制备铜铁双金属催化剂.为了更好地了解催化剂的性质,分别用N2吸附-脱附、H2-程序升温还原(H2-TPR)、NH3-程序升温脱附(NH3-TPD)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)方法对制备的催化剂进行表征.研究发现在100000 h-1空速下,铜铁双金属催化剂呈现出好的活性和氮气选择性.在低温区,随着铜含量的增加,活性和氮气的选择性增加,然而在高温区氮气的选择性直接和铁的含量相关.其中催化剂Fe0.25Cu0.75/ZSM-5,在350°C氨的转化率达到最高,在300°C氮气的选择性上升到97%.Fe0.75Cu0.25/ZSM-5在500°C有很高的氮气选择性甚至可以达到98%.并且所有的催化剂均产生很少的N2O副产物.表征结果显示催化剂的酸量和铜物种的含量可以影响催化剂的活性,并且高的还原能力和铁含量有助于高温氮气选择性的提高.     

一个新的满足未来排放标准的摩托车尾气净化催化剂

采用共沉淀法制备CeO₂-ZrO₂-La₂O₃-PrO₂-Al₂O₃复合氧化物载体材料,以浸渍法制备了Pd-Rh,Pt-Rh和Pt-Pd-Rh型整体式催化剂. 用N₂吸附-脱附、程序升温还原、储氧量和X射线衍射对其进行了表征,并考察了老化前后催化剂的空燃比特性、空速特性和温度特性. 结果表明,在三种催化剂中,Pt-Pd-Rh型催化剂表现出更优异的性能. 在40000 h^-1空速下,新鲜Pt-Pd-Rh型催化剂对C₃H₈,CO和NO的起燃温度T₅₀分别为239,187和191 ℃,ΔT （T₉₀ - T₅₀）分别为21,3和3 ℃. 老化后,C₃H₈,CO和NO的T₅₀分别为298,203和223 ℃,ΔT分别为22,5和13 ℃,且老化前后空燃比窗口较宽,适合于未来排放标准的摩托车尾气净化.     

两步沉淀法制备耐高温和优异还原性能CeO2材料

分别采用两种沉淀方法制备了CeO2:以传统的氨水为沉淀剂,在氨水沉淀法前引入碳铵沉淀步骤(两步沉淀法)。采用热重-差热(TG-DTA)、傅里叶变换红外(FTIR)、X光电子能谱(XPS)等手段对沉淀及其分解过程进行了研究。结果表明,在两步沉淀法中的第一步,碳酸物种为主要沉淀物种,而在第二步中被氢氧根取代。X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)结果表明,两步沉淀法生成的沉淀颗粒粒径更大。通过两步沉淀法制备的CeO2与氨水沉淀相比具有更好的抗高温老化性能和还原性能。经过900℃焙烧3 h后,仍然具有25 m2.g-1和0.11 cm3.g-1的比表面和孔容。     

碳酸铵水解法制备耐高温介孔CeO2材料

以H₂O₂为氧化剂, 分别以传统沉淀法(以氨水为沉淀剂)和碳酸铵水解法制备了CeO₂材料。采用傅里叶变换红外(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、热重-差示扫描分析(TG-DTA)及X光电子能谱(XPS)等手段对沉淀前躯体及其分解过程进行了研究。结果表明, 在碳酸铵水解法制备的前躯体中含有O₂^2-, CO₃^2-和OH^-物种, 而在水解过程中, 碳酸根会逐渐被氢氧根取代。虽然两者方法制备的沉淀的化学成分基本一样, 但碳酸铵水解法改变了沉淀颗粒的堆积方式, 因此碳酸铵水解法制备的CeO₂具有更好的抗高温老化性能和还原性能。经过900℃焙烧3 h后, 比表面仍有27 m²·g^-1。     

碳酸铵水解法制备耐高温介孔CeO2材料

以H2O2为氧化剂,分别以传统沉淀法(以氨水为沉淀剂)和碳酸铵水解法制备了CeO2材料。采用傅里叶变换红外(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、热重-差示扫描分析(TG-DTA)及X光电子能谱(XPS)等手段对沉淀前躯体及其分解过程进行了研究。结果表明,在碳酸铵水解法制备的前躯体中含有O22-,CO32-和OH-物种,而在水解过程中,碳酸根会逐渐被氢氧根取代。虽然两者方法制备的沉淀的化学成分基本一样,但碳酸铵水解法改变了沉淀颗粒的堆积方式,因此制备的CeO2具有更好的抗高温老化性能和还原性能。经过900℃焙烧3 h后,比表面仍有27 m2·g-1。     

Zr的添加对 CeTiOx NH3-SCR催化剂抗碱金属中毒能力的提升

CeTiOx具有高的 NH3选择性催化还原(NH3-SCR)活性和 N2选择性,被认为是具有应用前景的催化剂.但是, CeTiOx不抗碱金属中毒,在含有大量 K离子的生物质柴油的燃烧装置中中毒尤为严重,因而限制了 CeTiOx催化剂在生物质燃料装置上的进一步应用.本文通过在 CeTiOx催化剂中掺杂 Zr元素来提升其抗 K+中毒的能力.采用共沉淀法制备了 CeTiOx (CT)和 CeZrTiOx (ZCT)两种 NH3-SCR催化剂.将不同含量的硝酸钾(K+/Ce =0.1,0.2)负载在催化剂表面,焙烧处理后得到 K+中毒的催化剂(K0.1-CT, K0.2-CT, K0.1-ZCT和 K0.2-ZCT).通过测定各催化剂的催化活性来研究 Zr的添加对 CT催化剂抗 K+中毒能力的影响. NH3-SCR活性数据表明, CT和 ZCT催化剂都达到了接近100%的 NOx转化率,且两种新鲜催化剂的催化性能基本无差别.浸渍不同含量的 K+之后, ZCT催化剂明显优于 CT催化剂： K0.1-CT和 K0.1-ZCT上的 NOx转化率分别为90%和62%;而 K0.2-CT和 K0.2-ZCT上分别为48%和13%.可见,随 K+添加, ZCT催化剂活性降低更缓慢,表明 Zr的添加提高了 CT催化剂抗 K+中毒能力. BET数据显示,在新鲜催化剂中, Zr的添加增加了催化剂比表面积和孔体积; K+中毒之后, ZCT仍然表现出比 CT更好的织构性能. X射线衍射和拉曼光谱结果显示,随着 K+负载量的增加,锐钛矿 TiO2的衍射峰逐渐变得尖锐,说明无定形 TiO2逐渐结晶并不断长大,从而导致催化剂比表面积下降.与 CT相比,随着 K+负载量增加,催化剂晶型并没有明显变化.这说明 Zr的添加可以抑制锐钛矿 TiO2的结晶及长大.由此可见 Zr的添加可抑制因 K+中毒而引起的催化剂结构变化,所以仍能保持较高的 NOx转化率.透射电镜(TEM)结果表明,随着 K+负载量逐渐增加,催化剂的晶粒尺寸逐渐变大： CT, K0.1-CT和 K0.2-CT的平均晶粒尺寸分别为7,13和15 nm,而 ZCT催化剂晶粒尺寸增大并不明显,分别为5,8和10 nm.很明显, Zr的添加抑制了催化剂晶粒长大,从而提高了其结构稳定性能.综上可见,由负载 KNO3而引起的“熔盐效应”得到了有效抑制. X射线光电子能谱结果表明,随着 K+负载量增加, CeZrTiOx催化剂的 Ce3+/Ce4+值下降得比 CeTiOx更缓慢,说明加入 Zr之后,催化剂具有更多的晶格缺陷和氧空缺,因而有利于 NH3-SCR活性的提高. 另外,催化剂酸性也是影响 NH3-SCR活性的关键因素. NH3程序升温脱附结果显示, Zr的添加可以使 CeTiOx催化剂在 K+中毒之后仍保持较高的酸性,即 Zr的添加抑制了 K+对催化剂表面酸性的巨大破坏作用.综上可知, Zr的添加提升了 CeTiOx催化剂抗 K+中毒能力.     

高性能Ce_(0.5)Zr_(0.5)O_2稀土储氧材料的制备及其负载的单Pd三效催化剂

以碳酸铵水溶液为沉淀剂,改变前驱体盐溶液的浓度,采用共沉淀法制得了一系列Ce0.5Zr0.5O2固溶体材料.以此系列材料为载体制备了负载型单Pd三效催化剂,并利用N2吸附-脱附、X射线衍射、储氧量测定和程序升温还原等技术对材料了进行表征.结果表明,所制Ce0.5Zr0.5O2材料具有优异的抗高温老化性能和氧化还原性能,且盐溶液的浓度对材料及其负载型Pd三效催化剂性能的影响较大.当盐溶液浓度为0.3mol/L时,制备材料的织构性能最佳,经1000oC老化5h后其比表面积和孔体积分别为53.0m2/g和0.17cm3/g.所制得的三效催化剂对CO,NO和C3H8具有低的起燃温度和完全转化温度,表现出最佳的催化性能,具有良好的应用前景.     

铁铜双金属催化剂选择性催化氧化氨为氮气

固定铜铁的总质量不变, 采用共浸渍法制备铜铁双金属催化剂. 为了更好地了解催化剂的性质, 分别用N₂吸附-脱附、H₂-程序升温还原(H₂-TPR)、NH₃-程序升温脱附(NH₃-TPD)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)方法对制备的催化剂进行表征. 研究发现在100000 h^-1空速下, 铜铁双金属催化剂呈现出好的活性和氮气选择性. 在低温区, 随着铜含量的增加, 活性和氮气的选择性增加, 然而在高温区氮气的选择性直接和铁的含量相关. 其中催化剂Fe_0.25Cu_0.75/ZSM-5, 在350℃氨的转化率达到最高, 在300℃氮气的选择性上升到97%. Fe_0.75Cu_0.25/ZSM-5 在500 ℃有很高的氮气选择性甚至可以达到98%. 并且所有的催化剂均产生很少的N₂O副产物. 表征结果显示催化剂的酸量和铜物种的含量可以影响催化剂的活性, 并且高的还原能力和铁含量有助于高温氮气选择性的提高.     

复合沉淀剂制备的CeO2-ZrO2-Al2O3材料及其负载的单Pd三效催化剂

采用了一种由氨水和碳酸铵组成的复合沉淀剂来制备CeO₂-ZrO₂-Al₂O₃ （CZA）复合氧化物。作为对比,分别采用氨水和碳酸铵为沉淀剂制备了另外两个CZA复合氧化物。系统地研究了各CZA材料在织构、结构、氧化还原性能、热老化行为之间的区别,以及其负载的单Pd三效催化剂的催化性能。结果表明,不同的沉淀剂制得的材料中其CeO₂-ZrO₂ （CZ）和Al₂O₃之间的相互作用不同。用氨水做沉淀剂时,得到的材料中CZ和Al₂O₃之间的相互作用很小,导致其热稳定性较差。在碳酸铵做沉淀剂的情况下,CZ和Al₂O₃之间具有很强的相互作用,可以提高材料的热稳定性,但同时,CZ固溶体的均一性被严重破坏,使得材料的氧化还原性能不理想。而复合沉淀剂的使用可以有效地平衡CZ和Al₂O₃之间的相互作用,导致得到的CZA材料具有优异的织构、结构性能及良好的热稳定性。因此,其负载的单Pd催化剂表现出最为优异的氧化还原性能和三效催化活性。