还原-氧化预处理对Co_3O_4催化分解N_2O性能的影响

采用液相沉淀法制备了Co_3O_4催化剂,并对其进行还原-氧化预处理制得Co_3O_4-RO。通过XRD、N_2-physisorption、Raman、H_2-TPR、XPS和O_2-TPD等技术对催化剂进行表征,在连续流动微反应装置上考察了催化剂催化分解N_2O性能。结果表明,经过还原-氧化预处理,与Co_3O_4催化剂相比,Co_3O_4-RO结晶度变差,晶粒粒径减小,尤其是尖晶石结构重构过程削弱了Co-O键,增强了催化剂表面的氧物种脱附能力,降低了催化分解N_2O反应的活化能,因而显著提高了催化剂的催化活性。同时,Co_3O_4-RO对原料气中的O_22%(体积分数)和H_2O 2. 3%(体积分数)表现出较强的耐受性。     

制备条件对Au/LaCoO_3催化氧化CO性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型复合氧化物LaCoO_3, 并用沉积-沉淀法(DP法)制备了Au/LaCoO_3催化剂. 考察了制备条件对催化剂催化氧化CO活性的影响. 结果表明, 制备过程中, 溶液pH、 pH调节顺序及催化剂焙烧温度对催化剂活性均有一定影响. Au/LaCoO_3催化剂的最佳制备条件为: 沉积过程中在HAuCl4溶液中先加入载体后, 再调节溶液pH=8, 得到的催化剂经250 ℃焙烧后可提高催化剂稳定性.     

CeO2分散度对Au/CeO2-SiO2催化剂上甲醛的催化氧化影响

采用浸渍法在高比表面积的SiO2上负载不同量的CeO2,得到了CeO2不同颗粒尺寸的CeO2-SiO2载体,并用沉积沉淀法制备了CeO2-SiO2负载的纳米金催化剂.通过元素分析、X射线衍射、程序升温还原、N2物理吸附、拉曼光谱和透射电镜等技术对催化剂进行了表征,并考察了催化甲醛氧化活性.结果表明,高分散度、小尺寸的CeO2有利于得到较小尺寸的Au颗粒,并增强了催化剂的还原能力和氧缺位浓度,从而有利于提高催化剂低温甲醛催化氧化活性.     

La2O3助剂对Au/TiO2催化氧化CO性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2以及La2O3-TiO2载体, 再用沉积沉淀法制备Au/TiO2和Au/La2O3-TiO2催化剂, 并对催化剂的CO氧化反应活性进行测试. 结果表明, La2O3助剂可以显著提高催化剂催化氧化CO的活性. X射线衍射(XRD)、程序升温脱附(TPD)、N2吸附-脱附(BET)表征结果表明, La2O3助剂不仅提高了催化剂比表面积, 抑制了TiO2晶粒尺寸的长大, 并且增强了TiO2的晶格应变, 在O2气氛吸附过程中主要在TiO2表面形成O-物种. 原位傅立叶变换红外(FT-IR)结果进一步表明, La的掺杂不仅提高了吸附在Au活性位CO的氧化速率, 还使TiO2表面形成第二种活性位, 从而显著提高了催化活性.     

制备方法对Co_3O_4-CeO_2催化剂催化性能的影响研究

用水热法、共沉淀法、柠檬酸络合物法和多元醇法分别合成了铈钴摩尔比1∶1的Co3O4-CeO2催化剂,并用XRD、TPR、TPD、FT-IR、BET等对催化剂的晶相结构、还原性能、吸附性能及比表面积等进行了表征.结果表明,制备方法对Co3O4-CeO2催化剂的催化性能具有较大的影响,其中多元醇法制备的催化剂能促进Co3O4和CeO2的相互作用,该催化剂还原温度较低、CO脱附面积较大,在140℃温度下,CO的转化率达到90%以上.     

纳米Co3O4的制备、表征及CO低温催化氧化

CO的常温催化氧化由于在消除环境污染、空气净化、CO传感器、封闭式CO₂激光器及密闭系统内消除CO等方面的实用价值而颇受关注.已报道的CO催化氧化催化剂有Hopcalite、复合氧化物、贵金属^[4,5]等.     

Au-Cu/Co3O4双金属催化剂上乙烯完全催化氧化性能

以共沉淀法制得的Co₃O₄为载体, 采用两步法负载Au和Cu制得了一系列Au-Cu/Co₃O₄双金属催化剂, 考察了Au-Cu/Co₃O₄双金属催化剂完全催化氧化乙烯的性能, 并通过X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)和O₂程序升温脱附(O₂-TPD)对催化剂进行了表征. 活性测试结果表明: 负载型Au-Cu/Co₃O₄双金属催化剂的催化性能优于单一金属催化剂Au/Co₃O₄, 并且在Au负载量为4% (w, 质量分数)时, 与AuCu/Co₃O₄和Au₃Cu/Co₃O₄催化剂相比, AuCu₃/Co₃O₄催化剂的催化活性较好, 0 ℃时可催化转化15.3%的乙烯为CO₂和H₂O, 120 ℃时100%催化转化乙烯. XRD和HRTEM表明, AuCu₃/Co₃O₄催化剂中有Au-Cu合金相的生成, 而Au₃Cu/Co₃O₄催化剂中Cu主要以氧化物的形式存在. Au和Cu之间产生相互作用, 使活性相金属的粒径降低. H₂-TPR和O₂-TPD分析结果表明, AuCu₃/Co₃O₄催化剂具有较强的低温可还原能力和可提供的大量表面活性吸附氧物种, 促进了乙烯的完全催化氧化.     

N2O在Au/Co3O4和Au/ZnCo2O4催化剂上的分解反应

通过调变HAuCl₄溶液的pH值和Au负载量,用沉积-沉淀法制备了一系列Au/Co₃O₄催化剂,并采用AES、BET、XRD、SEM、XPS和H₂-TPR等技术对催化剂的结构和组成进行了表征,考察了制备条件对其在有氧气氛中催化N₂O分解反应性能的影响规律,得到了催化剂最佳制备条件:HAuCl₄溶液pH值为9,Au负载量为0.29%。催化测试结果表明:虽然ZnCo₂O₄的催化活性优于Co₃O₄,但0.31%Au/ZnCo₂O₄的活性和稳定性低于0.29%Au/Co₃O₄。500℃、在含氧气氛中连续反应10 h, 两者均可完全分解N₂O,但在含氧、含水气氛中0.29%Au/Co₃O₄和0.31%Au/ZnCo₂O₄上的N₂O转化率分别为92%和63%。究其原因,发现Au/Co₃O₄中Au和Co组分间存在协同效应,而Au/ZnCo₂O₄中Au和Co组分间则没有协同效应。     

前处理时间对Co_3O_4形貌及光催化性能的影响

以Co Cl2、Na2CO3为原料,以油酸钠(SOA)为表面活性剂,采用水热-热分解法合成了纯相尖晶石结构的Co3O4粉体。利用TG-DTA、XRD和SEM等手段跟踪反应过程,研究了不同水热时间对产物形貌和结构的影响,并根据实验结果分析了可能的反应机理及结构对光催化性能的影响。实验结果表明:制备前驱体的水热时间是影响产物形貌的关键因素,并且终产物的结构形貌很大程度上决定了其光催化性能。     

Au/TS-1选择性催化氧化NO性能研究

制备了负载型Au/TS-1催化剂,采用XRD、SEM、TEM等方法进行了表征,并将其应用于选择性催化氧化NO反应,考察了各工艺条件对NO催化氧化效率的影响。结果表明,Au/TS-1催化剂具有良好的结晶度,Au粒子成功地负载在TS-1上。该催化剂在选择性催化氧化NO反应中具有优异的低温催化氧化活性,在NO体积分数为1×10-3,O2含量为10%,空速为5 000 h-1,Au的负载量为1.0%,180℃时,NO的氧化率高于55%(此时最适宜吸收处理);260℃时,氧化率可达到78%。     

Effect of Calcination Temperature on Surface Oxygen Vacancies and Catalytic Performance Towards CO Oxidation of Co3O4 Nanoparticles Supported on SiO2

Co₃O₄/SiO₂ catalysts for CO oxidation were prepared by conventional incipient wetness impregnation followed by calcination at various temperatures. Their structures were char-acterized with X-ray diffraction (XRD), laser Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), temperature-programmed reduction (TPR) and X-ray absorption fine structure (XAFS) spectroscopy. Both XRD and Raman spectroscopy only detect the ex-istence of Co₃O₄ crystallites in all catalysts. However, XPS results indicate that excess Co²⁺ ions are present on the surface of Co₃O₄ in Co₃O₄(200)/SiO₂ as compared with bulk Co₃O₄. Meanwhile, TPR results suggest the presence of surface oxygen vacancies on Co₃O₄ in Co₃O₄(200)/SiO₂, and XAFS results demonstrate that Co₃O₄ in Co₃O₄(200)/SiO₂ con-tains excess Co²⁺. Increasing calcination temperature results in oxidation of excess Co²⁺ and the decrease of the concentration of surface oxygen vacancies, consequently the for-mation of stoichiometric Co₃O₄ on supported catalysts. Among all Co₃O₄/SiO₂ catalysts,Co₃O₄(200)/SiO₂ exhibits the best catalytic performance towards CO oxidation, demon-strating that excess Co²⁺ and surface oxygen vacancies can enhance the catalytic activity of Co₃O₄ towards CO oxidation. These results nicely demonstrate the effect of calcination temperature on the structure and catalytic performance towards CO oxidation of silica-supported Co₃O₄ catalysts and highlight the important role of surface oxygen vacancies on Co₃O₄.     

不同方法制备的纳米Au/NiO上CO常温常湿催化氧化性能的研究

CO的常温催化氧化过程在消除环境污染、空气净化、CO传感器、封闭式CO₂激光器、防毒面具以及密闭系统内CO的消除等方面都具有较高的实用价值.     

Catalytic decomposition of H2O2 on Co3O4 doped with MgO and V2O5

The effects of doping of Co₃O₄with MgO (0.4–6 mol%) and V₂O₅ (0.20–0.75 mol%) on its surface and catalytic properties were investigated using nitrogen adsorption at −196°C and decomposition of H₂O₂ at 30–50°C. Pure and doped samples were prepared by thermal decomposition in air at 500–900°C, of pure basic cobalt carbonate and basic carbonate treated with different proportions of magnesium nitrate and ammonium vanadate. The results revealed that, V₂O₅ doping followed by precalcination at 500–900°C did not much modify the specific surface area of the treated Co₃O₄ solid. Treatment of Co₃O₄ with MgO at 500–900°C resulted in a significant increase in the specific surface area of cobaltic oxide. The catalytic activity in H₂O₂ decomposition, of Co₃O₄ was found to suffer a considerable increase by treatment with MgO. The maximum increase in the catalytic reaction rate constant (k) measured at 40°C on Co₃O₄ due to doping with 3 mol% MgO attained 218, 590 and 275% for the catalysts precalcined at 500, 700 and 900°C, respectively. V₂O₅-doping of Co₃O₄ brought about a significant progressive decrease in its catalytic activity. The maximum decrease in the reaction rate constant measured at 40°C over the 0.75 mol% V₂O₅-doped Co₃O₄ solid attained 68 and 93% for the catalyst samples precalcined at 500 and 900°C, respectively. The doping process did not modify the activation energy of the catalyzed reaction but much modified the concentration of catalytically active constituents without changing their energetic nature. MgO-doping increased the concentration of CO³⁺–CO²⁺ ion pairs and created Mg²⁺–CO³⁺ ion pairs increasing thus the number of active constituents involved in the catalytic decomposition of H₂O₂. V₂O₅-doping exerted an opposite effect via decreasing the number of CO³⁺–CO²⁺ ion pairs besides the possible formation of cobalt vanadate.     

Co3O4/CeO2的氧化还原性能及反应条件对其CO氧化活性的影响

采用沉淀氧化法制备了Co₃O₄/CeO₂催化剂。运用XRD、BET和TPR表征手段,考察了不同钴铈比及焙烧温度对钴铈复合氧化物物理及化学性能的影响,并分别在干、湿条件下进行了一氧化碳氧化反应研究。结果表明,与纯的Co₃O₄相比,在不同比例的Co₃O₄/CeO₂均经723 K焙烧的各种催化剂中,钴铈原子比为9∶1的复合氧化物粒径较小,比表面积较大,说明适当比例铈的添加能使Co₃O₄具有较小的粒径。此氧化物经538 K温度焙烧制得的钴铈比为9∶1的复合氧化物中Co₃O₄平均粒径为7.2 nm, BET比表面积为167.6 m²/g。经TPR考察发现其具有最优的氧化还原性能。     

Co3O4/CeO2 CO氧化的原位红外光谱研究

采用沉淀氧化法制备了Co₃O₄/CeO₂催化剂。分别在干、湿条件下进行了一氧化碳氧化反应研究。运用FT-IR表征手段,在钴铈复合氧化物上进行了CO吸附及CO/O₂共吸附研究。结果表明,与纯的Co₃O₄样品相比,Co₃O₄/CeO₂具有明显的抗湿气能力。Co₃O₄/CeO₂催化剂在进行CO氧化时,表面形成了类碳酸盐物种。当环境温度低于453 K时,催化剂上类碳酸盐的生成与形成类碳酸盐物种后受热分解存在着动态平衡。当环境温度高于493 K,催化剂上生成的类碳酸盐物全部受热分解。氧化铈的加入提高了催化剂的抗湿气性能。较小粒径的Co₃O₄与CeO₂产生的强相互作用可使CeO₂向Co₃O₄提供氧,因而间接提供了CO氧化需要的氧。     

焙烧温度对Co3O4常温氧化CO催化性能的影响

采用液相沉淀法制备了Co3O4催化剂,用XRD、IR、TEM、CO滴定等表征技术和连续流动微反装置,考察了焙烧温度对Co3O4催化剂结构和催化性能的影响.结果表明,在研究的温度范围内催化剂均以单一的尖晶石结构存在,具有良好的CO氧化催化活性,经300℃焙烧的催化剂具有高的分散状态,有利于活性氧物种的形成和反应,在空速5000 h-1,CO体积分数0.5%的反应条件下常温可将CO完全转化500 min.焙烧温度高于或低于300℃均引起常温CO氧化性能的下降.通过对催化剂的抗水性试验和失活前后的XPS表征发现,催化剂的活性下降不是由于Co的价态变化引起的,而是由于水蒸气中毒.     

Co3O4表面物种对甲醛氧化催化性能的影响

采用沉淀法制备了Co3O4催化剂,并将催化剂在流动的N2或O2气氛中于不同温度下进行预处理.通过X射线衍射(XRD)、热重-差示扫描量热分析(TG-DSC)、程序升温脱附(O2/CO2-TPD,HCHO-TPSR)和原位漫反射傅里叶变换红外光谱(in situ DRIFTS)等手段对催化剂表面物种进行了表征.结果表明,Co3O4-N2-200催化剂表面存在Co3+不饱和配位中心和丰富的弱配位氧负离子,容易形成双配位的甲酸盐,并转化成单配位的甲酸盐,进一步分解为产物.     

Low-temperature and stable CO oxidation of Co3O4/TiO2 monolithic catalysts

Highly efficient Co₃O₄/TiO₂ monolithic catalysts with enhanced stability were in-situ grown on Ti mesh for CO oxidation,which could completely oxidize CO at 120℃.The comprehensive catalytic performance is competitive to some noble metal catalysts and conventional Co₃O₄ powder catalysts,which holds great potential toward industrial applications.Meanwhile,the in-situ synthesis strategy of Co₃O₄/TiO₂ monolithic catalysts on flexible mesh substrate in this work can be extended to the development of a variety of oxide-based monolithic catalysts towards diverse catalysis applications.