CeO2-La2O3／γ-A12O3催化还原SO2反应机理的研究

采用浸渍法制备了负载型CeO2／γ-A12O3，La2O3／γ-A12O3和CeO2-La2O3／γ-A12O3催化剂，并用XRD和XPS对催化剂进行了表征，在n(SO2)／n(CO)=1／3，载流气体为N2，气体流量为1L／min，催化剂用量为15g的条件下，考察了催化剂催化CO还原SO2反应的性能，研究了催化剂的活化过程、催化活性和反应物配比对活性的影响．结果表明，CeO2-La2O3／γ-A12O3在催化还原SO2反应中的活化温度比单组分催化剂CeO2/γ-A12O3，或La2O3/γ-A12O3，下降了50～100℃，而且具有更高的活性。这可以解释为由CeO2的redox反应与La2O3的COS中间物反应之间的协同作用所致。还对SO2还原反应机理进行了探讨，发现CeO2的redox反应所生成的单质硫是整个过程中COS中间物反应的重要来源。在此基础上，对CeO2-La2O3/γ-A12O3催化CO还原SO2反应提出了redox-COS叠加反应机理。     

稀土混合物CeO2-La2O3上的SO2催化还原研究

在La2O3中加入变价稀土氧化物CeO2，组成一种稀土氧化物的混合物。通过浸渍方法，分别将CeO2,La2O3以及它们的混合物，负载于γ-Al2O3载体上，并把它们作为CO还原SO2的催化剂。实验研究了这些催化剂的活化过程以及温度和反应物浓度配比对活化过程的影响，用XRD对活化前后催化是行了表征，分析了相结构的变化。结果表明：CeO2和La2O3两种稀土氧化物的混合物，在CO还原SO2的催化反应中，活化温度比单组分的CeO2或La2O3氧化物下降了50～100℃，而且具有更高的活性。产生这种结果的原因，可能是La2O3进入CeO2的晶格中形成的固相复合物CeO2-La2O3，提高了CeO2-La2O3／γ-Al2O3催化剂的储氧能力，为CeO2的redox反应提供了有利条件；同时，redox反应产生的单质硫，促使La2O3能在较低温度下转化为活性相La2O3S，可以说是redox反应和COS中间物反应机理共同作用所致。     

CeO2和La2O3改性Pd／γ—AI2O3甲醇低温分解催化剂的研究I.CeO2改性Pd／γ—AI2O3催化剂的结构和性能

用XRD,BET,NH3－TPD,TPR及XPS等手段对CeO2改性Pd／γ-AI2O3催化剂的结构和性能进行了表征,并考察了催化剂上甲醇低温分解的性能。结果表明,CeO2在γ-AI2O3载体上容易容易,能完成掩蔽其表面酸性,并较大程度地降低了载体的比表面积;CeO2的加入促进了Pd在载体上的分散,并且产生一种协同还原作用,Pd的高度分散及其与CeO2在γ-AI2O3上的相互作用是催化剂具有高活性的关键。     

CeO2和La2O3改性Pd/γ-Al2O3甲醇低温分解催化剂的研究 Ⅱ. La2O3对Pd/CeO2/γ-Al2O3催化剂的结构和性能的影响

 在Pd／CeO2／γ－Al2O3中进一步添加La2O3,并考察了其催化甲醇分解性能．结果表明：La2O3的加入抑制了副产物二甲醚的生成;随着La2O3含量的增加,催化剂活性先降低后升高,w（La2O3）＝10％时甲醇转化率达到极大值（约91．4％）．XRD,BET,NH3－TPD,XPS,H2－TPR和FT－IR等表征结果表明：La2O3自身在γ－Al2O3载体上的分散性很好,并且促进了CeO2在γ－Al2O3载体上的分散及其体相氧的还原,使Pd的分散度进一步提高,并使Pd和CeO2之间的相互作用进一步增强,从而提高了催化剂催化甲醇分解的活性．     

CeO2和La2O3改性Pd/γ-Al2O3甲醇低温分解催化剂的研究 Ⅰ. CeO2改性Pd/γ -Al2O3催化剂的结构和性能

 用XRD,BET,NH3－TPD,TPR及XPS等手段对CeO2改性Pd／γ－Al2O3催化剂的结构和性能进行了表征,并考察了催化剂上甲醇低温分解的性能．结果表明,CeO2在γ－Al2O3载体上容易聚集,不能完全掩蔽其表面酸性,并较大程度地降低了载体的比表面积;CeO2的加入促进了Pd在载体上的分散,并且产生一种协同还原作用．Pd的高度分散及其与CeO2在γ－Al2O3上的相互作用是催化剂具有高活性的关键．     

SO2对Co3O4/Al2O3选择性催化氧化NO的影响

 采用流动态原位IR,TPD及XPS技术研究了NO及SO2在Co3O4／Al2O3金属氧化物催化剂表面上的吸附及脱附行为,并与该催化剂上模拟烟道气中NO的选择性催化氧化活性相关联,考察了SO2对该反应过程的影响及作用机理．     

用Pd-Cu-Pt/γ-Al2O3催化剂还原水中的硝酸盐

 以自制的高纯γ-Al2O3为载体,用双浸渍法制备了不同Pd/Cu比的Pd-Cu/γ-Al2O3催化剂,在间歇式反应器中直接处理含硝酸盐废水. 结果表明,利用不同Pd/Cu比的Pd-Cu/γ-Al2O3催化剂及Pd-Cu-Pt/γ-Al2O3催化剂,同时用甲酸为pH调节剂,在适合的条件下,于40 min内就能达到脱除硝酸盐的目的,氮脱除率可达95%. 这有可能发展成为一项有效和实用的水处理技术,特别是在以地下水作为饮用水源的农村地区.     

氧化铈的氧化还原性能对VOx/CeO2催化剂催化氯苯氧化性能的影响

分别采用尿素、氨水和碳酸钠作沉淀剂制备了三种具有不同氧化还原性能的氧化铈载体,并考察了这三种氧化铈载体负载氧化钒催化剂催化氧化消除氯苯的性能.三种氧化钒催化剂在300℃下对氯苯氧化的转换频率依次为4.9,1.6和0.8h-1.该结果表明氧化铈载体的氧化还原性质影响着负载氧化钒催化剂催化氧化消除氯苯的活性,V-O-Ce键中的氧物种在该催化氧化反应中起着重要作用.     

SO2对NO催化氧化过程的影响V.NiO/γ-Al2O3上SO2的作用机理

采用程序升温脱附(TPD)及漫反射原位红外光谱(DRIFT)技术分析比较了SO2存 在前后，NO—02反应气体在NiO／γ—Al2O3催化剂上所形成吸附物种的变化情况， 发现SO2能促使硝酸盐物种在低温分解并释放出NO2，而且耐热稳定的硝酸盐物种也 比单纯NO-02吸附时多．室温时催化剂表面上的SO2以弱吸附物种为主，特征红外吸 收峰位于1324cm^-1附近，温度升高后表面硫酸盐物种数量增多．关联SO2气氛中 NO2的生成规律后得出，类似于铅室反应中间体的多分子吸附物种[NO2(SO3)x]是产 生N02的活性物种，由SO2在载体或催化剂表面弱碱位吸附后吸引气相NO所产生，解 离O^-起到稳定活性物种和补充弱碱位的作用．同时该物种也是毒性物质SO4^2-的 前驱体，当KO氧化反应发生后催化剂的失活也开始了．     

SO2对NO催化氧化过程的影响V.NiO/γ-Al2O3上SO2的作用机理

采用程序升温脱附(TPD)及漫反射原位红外光谱(DRIFT)技术分析比较了SO2存 在前后，NO—02反应气体在NiO／γ—Al2O3催化剂上所形成吸附物种的变化情况， 发现SO2能促使硝酸盐物种在低温分解并释放出NO2，而且耐热稳定的硝酸盐物种也 比单纯NO-02吸附时多．室温时催化剂表面上的SO2以弱吸附物种为主，特征红外吸 收峰位于1324cm^-1附近，温度升高后表面硫酸盐物种数量增多．关联SO2气氛中 NO2的生成规律后得出，类似于铅室反应中间体的多分子吸附物种[NO2(SO3)x]是产 生N02的活性物种，由SO2在载体或催化剂表面弱碱位吸附后吸引气相NO所产生，解 离O^-起到稳定活性物种和补充弱碱位的作用．同时该物种也是毒性物质SO4^2-的 前驱体，当KO氧化反应发生后催化剂的失活也开始了．     

硫化NiW/Al2O3催化剂上H2同时催化还原SO2和NOⅠ.NO的分解与还原

 考察了NO在硫化NiW/Al2O3催化剂上分解和还原的规律. 结果表明,在350 ℃以上,NO完全分解,但同时催化剂的晶格硫因氧化而以SO2的形式大量流失,最终导致催化剂完全失活. 在NO分解反应体系中,按化学计量比引入的H2与晶格硫竞争消耗NO分解所生成的Oad,使晶格硫的氧化在一定程度上得到抑制; 氧化的部分晶格硫能通过一系列氧化还原过程重新进入催化剂晶格,导致晶格硫的流失速度和程度得到缓和,催化剂可在较长的时间内保持较高的NO转化活性. 但是,催化剂的活性最终仍会因为大部分晶格硫逐渐流失而大幅度下降.     

负载型过渡金属氧化物催化剂上SO2的还原

研究了γ-Al2O3负载过渡金属氧化物催化剂上CO还原SO2的反应,考察了系列过渡金属对该反应的催化活性,发现Fe系催化剂的性能最好。同时对还原反应的条件进行了选择,发现在较低温度下,大空速不利于SO2的还原,而在较高温度下,气体空速对反应影响不大,不同的物料配比对反应结果有很大影响,当CO：SO2=2时,最有利于单质硫生成。研究证明,金属硫化物是催化SO2还原反应的活性阳,该活性相的形成与催化剂的氧化还原能力有关,整个还原反应的机理应为中间产物机理。     

Fe/CexZr0.9-xLa0.1O1.95-Al2O3 整体式催化剂上的甲烷催化燃烧反应

 采用共沉淀法制备了一系列 CexZr0.9-xLa0.1O1.95-Al2O3 储氧材料 (其中 CexZr0.9-xLa0.1O1.95 与 Al2O3 的质量比为 1; x = 0, 0.3, 0.5, 0.7 和 0.9), 以其为载体, 制备了一系列负载铁基整体式催化剂. 考察了该系列催化剂催化甲烷燃烧反应性能, 并用低温 N2 吸附-脱附、储氧能力测试、X 射线衍射和 H2 程序升温还原等手段对载体和催化剂进行了表征. 活性测试结果表明, 当 x = 0.7 时, 催化剂活性最高, 可在 V(CH4) = 1% 和 50 000 h1 条件下使甲烷 465 oC 起燃, 615 oC 完全转化. CexZr0.9-xLa0.1O1.95-Al2O3 样品同时具有较高的储氧能力、较高的比表面积和抗热老化能力. 当 x = 0.5 和 0.7 时, 催化剂载体以 CeZrLaAlO 固溶体存在, 抗老化能力最好, 且 x = 0.7 时, 催化剂最易被还原.     

SO2对NO催化氧化过程的影响(Ⅱ)载体γ-Al2O3与SO2的相互作用

考察了423K时SO2在γ-Al2O3上反复作用对NO氧化过程的影响。结果显示，SO2的存在在一段时间内促进了γ-Al2O3对NO的催化氧化。用TPD，FTIR，XRD，BET及固体酸度测定等多种表征讨论了γ-Al2O3和SO2之间的相互作用。研究表明，SO2在γ-Al2O3表面与NO等吸附物结合形成活性吸附物种是γ-Al2O3在SO2气氛中显示氧化活性的重要原因，但当其表面被强吸附的SO2逐步覆盖后，则活性下降。     

Pd－Cu／γ－Al2O3催化还原硝酸盐的研究

 地下水中硝酸盐的污染已引起人们普遍的关注，催化还原硝酸盐技术被认为是一项有发展前景的脱除硝酸盐工艺．利用Pd－Cu／γ－Al2O3悬浮态催化剂和管状陶瓷催化膜，在间歇式完全混合反应器中对脱除地下水中硝酸盐进行了研究，考察了催化剂、硝酸盐初始浓度、H2流量对还原反应的影响．结果表明，Pd－Cu／γ－Al2O3可有效地脱除硝酸盐，总氮的脱除率可达81％；同时，催化剂的活性和选择性受到扩散限制和质量传输的影响．与悬浮态催化剂相比，管状陶瓷催化膜可提供固－液－气三相之间有效的接触，在很大程度上提高了催化反应的选择性，对氮的选择性由73．4％提高到89．4％．这是一项有效、实用的催化还原技术，尤其适用于小型水厂以及没有统一供水系统而是自家开采地下水作为饮用水源的农村地区．     

H2SiW12O40—La2O3／γ—Al2O3催化甲醇脱水制备二甲醚

用浸渍法制备了负载型复合杂多酸催化剂H2Si12O40-La2O3/γ-Al2O3,用于甲醇脱水制备二甲醚,用N2吸附、吡啶吸附外光谱、NH3－TPD、XRD光谱等手段对催化剂进行了表征,考察了杂多酸负载量、浸渍时间、反应温度、质量空速等因素对催化活性的影响。实验结果表明,催化剂中H2SiW12O40负载量为10％－16％时催化剂的活性最好,在常压下反应温度为300℃,质量空速为1．6h^-1时,甲醇转化率达85％,二甲醚的选择性为99．9％,加压可提高催化剂的活性。     

CuO/CeO2/γ-Al2O3催化剂表面相互作用及Denox活性

作为“三效催化剂”的“储氧”组分,CeO2助剂既起到γ－Al2O3载体的作用,也能促进活性组分的分散。因此催化剂表面CeO2的状态及其与被载组分之间相互作用的研究已引起人们的广泛兴趣。但迄今,CeO2在γ－Al2O3表面上的分散容量以及其与催化剂活性组分相互作用的实质还存在很多争议。本文通过改变CeO2的担载量,研究了γ-Al2O3表面上CeO2的形态对CuO的分散状态、还原性能以及催化活性的影响,并结合嵌入模型,对实验结果进行了讨论。     

CeO2稳定Ru/γ-Al2O3湿空气氧化催化剂的研究

用CeO2作添加剂，对以γ-Al2O3为载体、RuO2为活性组成分的Ru/Al2O3湿空气氧化催化剂掺杂改性，用分步浸渍的方法制备出Ru/CeO2/Al2O3三元复合氧化物催化剂。经XRD分析，证明CeO2进入了γ-Al2O3的晶格，并且有效抑制了高温时γ-Al2O3向α-Al2O3的相变及RuO2向γ-Al2O3晶格的渗入，在270℃、5.5MPa条件下，对苯酚的催化氧化降解结果表明，CeO2的加入可明显提高催化剂活性，其中Ru:CeO2:Al2O3(质量比)=0.6：6：100的催化剂性能最佳，反应30min，苯酚的去除率为96.0％。     

Co/γ-Al2O3催化剂上CO氧化反应的研究

以浸渍法与沉积沉淀法制备了不同Co负载量的Co／γ-Al2O3催化剂，研究了对CO的催化氧化行为,考察了Co含量，焙烧温度，反应温度等对催化剂氧化性能的影响，结果表明，沉积沉淀法制备400℃焙烧的负载量为10％的Co／γ-Al2O3在90℃就能够实现CO完全氧化，且热稳定性比浸渍法制得催化剂好．本文还采用XRD、TPR、XPS等技术，分别研究了Co／γ-Al2O3样品的晶相结构，还原性能及表面化学状态.XRD结果表明，以硝酸盐为前驱物的Co负载于γ-Al2O3后，Co主要以Co3O4结构存在，反应的活性相Co3O4的生成有利于CO催化氧化，且以不同制备方法得到的样品中Co3O4晶粒大小不同，催化活性也不同．TPR结果表明，以沉积沉淀法制备催化剂的还原峰向低温移动，CoOx的还原更加容易．XPS表面分析表明沉淀法制备的Co／γ-Al2O3样品中，Co3O4在载体表面富集．