尿素研磨燃烧法合成Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2固溶体对乙硫醇催化分解的研究

采用尿素研磨燃烧法快速制备Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2固溶体催化剂,考察不同焙烧温度下Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2固溶体常压下催化分解乙硫醇的活性。利用XRD,TEM,BET,H2-TPR,XPS和Raman等方法对催化剂的物化性质、表面结构进行研究。结果表明:Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2固溶体对乙硫醇催化降解有较好活性。在一定范围内升高焙烧温度有利于更多Zr4+进入Ce O2晶格,从而增加氧空位浓度,但过高的温度会使催化剂颗粒团聚,并降低催化剂表面吸附氧的相对含量,导致催化剂比表面积降低。600℃焙烧的Ce0.8Zr0.2O2固溶体表现出对乙硫醇催化分解最佳活性,得益于催化剂表面Ce3+浓度、氧空位浓度与比表面积的协同作用。一方面,这些表面Ce3+浓度与催化剂氧空位浓度,有利于氧迁移,对催化分解反应有促进作用,另一方面催化剂比表面积越大,越有利于反应物吸附、暴露更多活性位点,进而增加催化活性。     

杂原子(Zr,Y)掺杂的铈基催化剂中氧物种与其催化CH_3SH分解的活性/稳定性之间的关系（英文）

铈基催化剂因其优异的储放氧能力被广泛地应用于多种催化反应.铈基材料作为催化剂在CH_3SH(甲硫醇)分解反应中的应用也因其产物简单、易处理而受到越来越多的关注.本课题组在前期研究中发现,纳米二氧化铈在CH_3SH催化分解反应中表现出较高的催化活性,然而催化剂却在很短时间内快速失活.为进一步提高铈基氧化物的稳定性,我们通过引入稀土元素对氧化铈催化剂进行改性,结果发现其稳定性明显提高;同时催化剂稳定性与氧空位数量有关,氧空位数量越多,催化剂越稳定.然而,目前关于氧空位对催化CH_3SH分解反应的具体作用,CH_3SH在铈基材料上的失活机理以及氧物种与催化行为之间的相互关系尚不清楚.因此,有必要进一步研究氧空位对提高催化稳定性的贡献并揭示催化行为与氧物种之间的相互关系.本文通过微波辅助柠檬酸络合法制备一系列杂原子(Zr,Y)掺杂的铈基催化剂CeO_2,Ce_(1-x)Z_rxO_2,Ce_(1-x)Y_xO_2-δ(x=0.25,0.50,0.75,1.00),通过考察锆、钇杂原子价态和离子半径对CH_3SH催化分解活性和稳定性的影响来探索铈基催化剂中氧空位的作用及氧物种与催化行为之间的关系.其中,氧物种与催化行为之间的关系可包括两类:(1)表面晶格氧与催化活性之间的关系;(2)体相晶格氧迁移与催化稳定性之间的关系.催化性能和表征结果表明,铈基氧化物中表面晶格氧对CH_3SH催化转化起着至关重要的作用.Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_2在CH_3SH的催化分解中表现出更高的催化活性,这是由于Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_2有更多的表面晶格氧、活性氧物种及良好的氧化还原性能.Ce_(0.75)Y_(0.25)O_2-δ也表现出更好的催化稳定性,这是由于催化剂中有更多的氧空位,它们会促进体相晶格氧迁移到催化剂表面以补充表面晶格氧.此外,Ce与杂原子之间化学价差极大地影响着表面晶格氧含量以及催化剂中体相氧的迁移率,进而影响铈基催化剂的活性和稳定性.     

碳质与金属催化剂热催化裂解甲烷产氢研究进展

甲烷裂解制氢方法具有产氢纯度高和清洁无污染的特点,被认为是当前最有前景的制氢方法之一.现阶段甲烷裂解制氢的研究工作主要集中于制备活性与稳定性兼备的催化剂.我们综述了近年来甲烷裂解制氢反应中碳质催化剂和金属催化剂两大系列催化剂的研究进展,从载体、活性组分、助剂3个方法对目前催化剂裂解甲烷产氢性能的影响进行了系统分析,总结了反应机理和催化剂的失活与再生情况,在以上基础上对催化剂未来的发展趋势进行了展望.     

铈锆固溶体制备、表征及其催化分解甲硫醇(CH_3SH)研究

采用微波辅助柠檬酸络合法制备一系列不同铈锆比的铈锆固溶体,考察不同含量锆的掺杂对制备固溶体结构特性以及催化分解甲硫醇性能的影响。通过XRD,BET,Raman,XPS,H_2-TPR,CH_3SH-TPD等手段对其结构物化性能进行表征。表征结果显示:该制备方法成功合成铈锆固溶体且均保留立方萤石结构;锆的引入会导致合成固溶体的晶粒变小、晶格收缩,且晶格参数a随着锆引入量的增加而降低;同时,锆的添加仅仅导致物种缺陷的形成而不会产生更多的氧空位。此外,不同铈锆比固溶体催化分解甲硫醇活性实验结果表明:Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_2氧复合物表现出最好的催化活性,之后随着锆的添加其催化性能呈现下降趋势。根据BET,XPS及H_2-TPR表征结果:在表面晶格氧相对含量相近的情况下,Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_2因具有最大比表面积、最好的还原性能而表现出最佳的甲硫醇催化活性。最后,考察了Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_2催化分解甲硫醇的产物分布情况,结合CH_3SH-TPD表征结果表明:铈锆固溶体催化分解甲硫醇的反应中,二甲基硫醚为中间产物且仅在低温区产生。