Ce0.64Mn0.13R0.23Ox催化剂催化燃烧柴油机碳烟的研究

采用共沉淀法制备一系列Ce_0.64Mn_0.13R_0.23O_x（R=La,Zr和Y）催化剂,并用低温N₂吸附-脱附（BET）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、氢气程序升温还原（H₂-TPR）和氧气程序升温脱附（O₂-TPD）等手段对催化剂进行了表征,同时考察了该系列催化剂对柴油车排放碳烟的催化燃烧性能。研究结果表明该系列催化剂均形成了具有立方萤石结构的固溶体。加入Rn+离子后,催化剂的抗老化性能有了很大的提高,其中加入La的催化剂具有最好的抗老化性能,老化后碳烟催化燃烧的Tm为319℃,适合于柴油车的排气温度,具有较好的应用前景。     

Ce0.5+xZr0.4-xLa0.1O2-Al2O3催化剂催化燃烧柴油车碳烟

采用共沉淀法制备了系列Ce_0.5+xZr_0.4-xLa_0.1O₂-Al₂O₃催化剂, 其中0≤x≤0.4且Ce_0.5+xZr_0.4-xLa_0.1O₂与Al₂O₃的质量比为1:1. 考察了该系列催化剂对柴油车排放碳烟的催化燃烧性能, 并用低温N2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温还原(H₂-TPR)和氧气程序升温脱附(O₂-TPD)等手段对催化剂进行了表征. 研究结果表明该系列催化剂均形成了具有立方萤石结构的固溶体. 当x=0.2时, Ce³⁺离子在催化剂表面有一定的富集, 此时催化剂具有最大的β氧脱附峰和最好的表面还原性能, 同时具有良好的催化碳烟氧化活性, 碳烟在该催化剂的起燃温度为360 °C, 具有较好的应用前景.     

柴油机烟碳的微波加热燃烧Ⅲ.铜催化剂的影响

柴油机烟碳的微波加热燃烧Ⅲ．铜催化剂的影响吕晓慧马建新李平朱兵刘士宁（华东理工大学工业催化研究所，上海２００２３７）方明刘毅庭（香港科技大学研究中心）关键词柴油机烟碳，微波加热，催化燃烧，铜催化剂作者在前文［１，２］研究了柴油机烟碳的微波加热燃...     

柴油机烟碳的微波加热燃烧

本文讨论了将新颖的微波加热技术应用于柴油机烟碳燃烧的可行性。通过研究柴油机烟碳和商品碳黑的组成和结构与介电的关系，以及观察它们在微波场中的加热和燃烧行为，发现柴油机烟碳的介电性和损耗性很适宜于使用微波进行加热燃烧。实验结果表明，在含氧量为１０％的模拟排气条件下，当微波入射功率逐渐增至９００Ｗ时，可使柴油机的烧却率达５０％。文中亦考察了一次燃烧产物中ＣＯ２摩尔分离在燃烧过程中的变化 。     

Ce_(1-x)Fe_xO_2复合氧化物的结构及其催化碳烟低温燃烧性能

用水热法制备了不同摩尔比的系列Ce1-xFexO2复合氧化物碳烟燃烧催化剂.采用X射线粉末衍射(XRD)、比表面积(BET)、拉曼光谱(Raman)、H2程序升温还原(H2-TPR)及程序升温氧化反应(TPO)等技术考察了Fe含量对催化剂结构和性能的影响,重点探讨了催化剂表面性质和体相结构与催化活性和稳定性之间的关系.结果表明,Fe3+较难进入CeO2晶格中,部分Fe2O3分散在CeO2表面.铈铁固溶体(氧空位)有利于氧的吸附活化,而表面氧化铁对提高催化剂的抗老化能力起着重要作用.Ce0.8Fe0.2O2有最高的Fe3+掺杂量,有良好分散性的表面Fe2O3,显示出最好的催化活性和稳定性,催化碳烟的起燃温度(Ti)和生成CO2的峰值温度(Tp)分别为262和314℃.Ce0.8Fe0.2O2高温老化后的Ti和Tp仍较低,分别为292和392℃.     

柴油机烟碳的微波加热燃烧 Ⅰ．柴油机烟碳的介电性能与微波加热特征

本文讨论了将新颖的微波加热技术应用于柴油机烟碳燃烧的可行性。通过研究柴油机烟碳和商品碳黑的组成和结构与介电性能的关系，以及观察它们在微波场中的加热和燃烧行为，发现柴油机烟碳的介电性和损耗性很适宜于使用微波进行加热燃烧。实验结果表明，在含氧量为１０％的模拟排气条件下，当微波入射功率逐渐增至９００Ｗ时，可使柴油机烟碳的烧却率达５０％。文中亦考察了一次燃烧产物中ＣＯ_２摩尔分率在燃烧过程中的变化。     

纳米CeO2基固溶体催化柴油机碳颗粒物燃烧性能

采用柠檬酸溶胶鄄凝胶法制备CeO2基固溶体催化剂(Ce0.7Zr0.3O2-δ、Ce0.7Pr0.3O2-δ和Ce0.7Gd0.3O2-δ), 并考察了固溶体和三种常用载体(TiO2、SiO2和Al2O3)及其负载KNO3后的催化碳黑燃烧活性. 结果表明, CeO2基固溶体催化剂具有很高的催化燃烧活性, 其活性接近TiO2、SiO2和Al2O3负载30%KNO3催化剂的活性. 因为纳米CeO2基固溶体的形成, 提高了催化剂的抗烧结能力, 使氧更活泼, 从而提高氧化还原性能, 有利于碳颗粒燃烧. 由于CeO2基固溶体本身的高活性, 因此KNO3的添加不能明显提高CeO2基固溶体催化剂(尤其是Ce0.7Zr0.3O2-δ和Ce0.7Pr0.3O2-δ)的催化燃烧活性, 但KNO3能显著提高TiO2, SiO2和Al2O3的催化燃烧活性.     

铈铁锆三元复合氧化物上碳烟的催化燃烧

采用水热法制备了纯CeO₂、Fe₂O₃和系列Ce₀.5Fe₀.5-xZr_{xO2复合氧化物催化剂,采用XRD、Raman、H2-TPR和BET等方法对其进行了表征,并利用程序升温氧化反应(TPO)技术研究了其碳烟燃烧催化性能。结果表明,Zr⁴+完全进入CeO2晶格中形成了固溶体,而Fe³+较难进入CeO2晶格中,部分Fe2O3分散在固溶体表面。固溶体形成产生的氧空位和表面高度分散的氧化铁协同作用是铈铁锆三元复合氧化物具有较高碳烟燃烧催化性能的关键。同时,与单纯的铈铁二元复合氧化物相比,Zr⁴+的掺杂明显提高了催化剂的抗老化能力,使Ce0.5Fe0.5-xZrxO2复合氧化物显示出更好的应用前景。在系列样品中,Ce0.5Fe0.30Zr0.20O2样品由于形成了最多的固溶体并具有良好分散性的表面Fe2O3,显示出最好的催化活性和稳定性。其催化碳烟的起燃温度(ti)和峰顶温度(tp)分别为251℃和310℃,长时间高温老化后其ti和tp仍较低,分别为273℃和361℃。}     

柴油机烟碳的微波加热燃烧：Ⅱ.载体陶瓷材料的影响

本文讨论了柴油机滤烟器基体材料堇青石和常用载体涂层材料对柴油机烟碳微波加热燃烧的影响。实验结果表明，陶瓷材料，尤其是滤烟器基体材料对微波的吸收能力远远低于柴油机烟碳。     

锰基催化剂在催化柴油炭烟燃烧中的应用

柴油机排放的炭烟颗粒引起了严重的环境污染并对人体健康造成了极大的危害,引起人们的广泛关注。目前,催化净化技术是控制柴油机尾气炭烟颗粒排放最有效和研究最广泛的技术手段之一,其中高性能催化剂的研发是催化净化技术应用最为关键的因素。本文总结了近年来锰基催化剂材料在催化柴油机炭烟燃烧中的研究进展,重点介绍了单组分锰基催化剂、复合结构锰基氧化物催化剂、固定结构锰基氧化物催化剂(钙钛矿型、尖晶石型、水滑石型)等的研究进展,并简述了锰基催化剂材料在同时消除炭烟颗粒和氮氧化物方面的研究进展。最后,提出了锰基催化剂在催化柴油机炭烟燃烧中存在的问题并对其发展前景进行了展望。     

超微粒La-Co氧化物催化剂对柴油机尾气碳黑催化燃烧性能的研究

用有机酸络合法制备了Co3O4，NiCo2O4和LaCo2O43种催化剂。通过程序升温氧化反应(TPO)技术对这3种催化剂进行模拟柴油碳黑催化燃烧反应的活性评价。研究发现以Co3O4为活性成分的催化剂能显著降低碳黑燃烧的温度。以Ni和La部分取代Co3O4后形成的复合氧化物NiCo2O4和混合氧化物LaCo2O4能改进Co3O4的氧化活性。但是NiCo2O4不能改进碳黑在松散接触时的燃烧活性；而混合氧化物LaCo2O4由于形成了超微粒含缺陷的LaCoO3钙钛矿型结构，它具有良好的低温氧化活性和表面原子移动性，因而能显著改进碳黑在松散接触时的燃烧活性。     

Ce1-XMnXO2-a复合氧化物催化剂甲烷催化燃烧性能的研究

采用水热法合成了系列Ce_1-XMn_XO_2-a-T(X=0.0，0.1，0.2，0.3，0.5，0.7，0.9，1.0；T表示焙烧温度)，T=500，650，800 ℃)复合氧化物催化剂用于甲烷的催化燃烧。通过XRD、N₂吸/脱附、TG-DSC、UV-Vis-DRS和TPR表征手段研究了不同组成催化剂的物理化学性质及其对甲烷催化燃烧活性。结果表明，在500 ℃焙烧的情况下Mn进入CeO₂晶格形成均相固溶体催化剂的最大取代值为0.7，而当Mn继续增加时则出现Mn₂O₃晶相偏析，同时各催化剂具有较高的比表面积；随着焙烧温度的升高，进入CeO₂晶格的Mn最大取代值逐渐减少，650和800 ℃时分别为0.5和0.3，且比表面积相应降低。Ce_1-XMn_XO_2-a-800催化剂的还原行为大致呈现三阶段，即为Mn₂O₃ → Mn₃O₄的还原(340～420 ℃)，Mn₃O₄ → MnO的还原(420～480 ℃)和体相氧化铈的还原(700～900 ℃)，且Mn的引入整体上提高了催化剂的可还原能力。甲烷催化燃烧活性评价结果表明，比表面积并非影响催化剂活性的主要因素，影响催化剂甲烷催化活性的主要因素为催化剂的组成、可还原能力和焙烧温度；而其中以Ce_0.3Mn_0.7O_2-a-800催化剂表现出较高的甲烷催化燃烧活性，在甲烷转化率为10%和90%时的温度分别为430 和613 ℃。进一步考察Ce_0.3Mn_0.7O_2-a在不同温度(500、650、800和1 000 ℃)焙烧后的催化活性表明，随着焙烧温度的提高催化剂催化活性降低。     

Ce1-xFexO2复合氧化物的结构及其催化碳烟低温燃烧性能

用水热法制备了不同摩尔比的系列Ce1-xFexO2复合氧化物碳烟燃烧催化剂. 采用X射线粉末衍射(XRD)、比表面积(BET)、拉曼光谱(Raman)、H2程序升温还原(H2-TPR)及程序升温氧化反应(TPO)等技术考察了Fe含量对催化剂结构和性能的影响, 重点探讨了催化剂表面性质和体相结构与催化活性和稳定性之间的关系. 结果表明, Fe3+较难进入CeO2晶格中, 部分Fe2O3分散在CeO2表面. 铈铁固溶体(氧空位)有利于氧的吸附活化, 而表面氧化铁对提高催化剂的抗老化能力起着重要作用. Ce0.8Fe0.2O2有最高的Fe3+掺杂量, 有良好分散性的表面Fe2O3, 显示出最好的催化活性和稳定性, 催化碳烟的起燃温度(Ti)和生成CO2的峰值温度(Tp)分别为262和314 ℃. Ce0.8Fe0.2O2高温老化后的Ti和Tp仍较低, 分别为292和392 ℃.     

VOCs催化燃烧催化剂抗SO2中毒研究进展

在VOCs催化氧化过程中, 二氧化硫易与反应物在催化剂活性位点上产生竞争吸附行为, 且能够与活性物种或载体反应生成硫酸盐使催化剂中毒, 严重影响了催化氧化反应的效率. 我们总结了催化剂的SO₂中毒行为, 概括了目前在贵金属、非贵金属催化剂的设计中应用较为广泛的抗SO₂中毒措施, 如助剂掺杂、双金属体系构建、载体改性、核壳结构设计等, 剖析了催化剂酸性位的增强、结构的稳固、壳层保护等抵御SO₂吸附与反应的原理, 并对VOCs领域内抗SO₂中毒催化剂的设计进行了总结与展望.     

La2-xKxCuO4类钙钛矿复合氧化物对柴油车排放碳颗粒物催化燃烧性能的研究

使用溶胶-凝胶法制备了纳米级不同K取代量的La2-xKxCuO4催化剂，通过H2-TPR，XRD，FT-IR和SEM等多种分析方法对催化剂进行了表征，利用程序升温氧化反应（TPO）就催化剂对碳颗粒物燃烧的催化活性进行了评价。结果表明：以K^＋部分取代La2CuO4中的La^3＋，La2-XKXuO4催化剂对soot催化燃烧的活性明显提高，其中K^＋的取代量对La2CuO4的晶形和活性都产生不同的影响；当x=0．2时，La1.8K0.2CuO4催化剂上呈四方晶相，soot的起燃温度下降到320℃。     

CeO2-MnOx催化剂上氯乙烯有机废气的催化燃烧

采用柠檬酸(CA)溶胶-凝胶法制备了不同Mn:(Ce+Mn)摩尔比的CeO2-MnOx催化剂,以氯乙烯有机废气的催化燃烧为模型反应,考察了催化剂制备条件和反应条件对于CeO2-MnOx催化剂性能的影响,并用N2吸附、X射线衍射(XRD)和H2程序升温还原(H2-TPR)对催化剂进行了表征.结果表明,CeO2-MnOx催化剂上氯乙烯燃烧反应产物只有HCl,H2O和CO2,没有检测到其他氯代烃和氯气等副产物.当CA:Mn:Ce=0.3:0.50:0.50时,所制备的CeO2-MnOx催化剂活性最高,对于较宽的空速范围(10000～30000h-1)和较宽的浓度范围(0.05%～0.15%),低浓度氯乙烯的催化燃烧反应具有较好的操作弹性.其中当氯乙烯浓度为0.1%,空速为15000h-1时,起燃温度T50=110oC,完全转化温度T99=220oC.XRD和H2-TPR结果表明,在CeO2-MnOx催化剂中只出现立方相萤石结构CeO2的特征衍射峰,没有出现MnOx物种的特征衍射峰;Mn离子进入CeO2晶格形成的Ce-Mn-O固溶体,有利于提高催化剂表面的活性氧物种的活性,乃至催化剂活性.     

Co0.2/Ce1-xZrxO2催化剂的制备、表征及其催化碳烟燃烧反应性能

 采用微孔扩散-共沉淀法制备了不同 Ce/Zr 摩尔比的 Ce1-xZrxO2 (x = 0, 0.2, 0.4, 0.5) 固溶体, 并以此为载体用超声波助分散等体积浸渍法制备了 Co0.2/Ce1-xZrxO2 催化剂, 考察了催化剂中 Ce/Zr 比对其催化柴油车尾气碳烟颗粒物燃烧反应性能的影响. 结果表明, 在催化剂与碳烟颗粒松散接触条件下, Co0.2/Ce1-xZrxO2 催化剂催化碳烟颗粒物燃烧的活性非常高. 其中 Co0.2/Ce0.8Zr0.2O2 催化剂活性最高, T10, T50, T90 和 SmCO2 分别为 316 oC, 385 oC, 413 oC 和 99.9%. 这与目前文献报道的松散接触条件下活性最高的担载 Pt 催化剂相近. 应用 X 射线衍射、透射电镜、扫描电镜、紫外-可见漫反射和傅里叶变换红外光谱技术对 Ce1-xZrxO2 固溶体及 Co0.2/Ce1-xZrxO2 催化剂进行了表征. 结果表明, Ce1-xZrxO2 固溶体由纳米级小颗粒组成 (平均粒径在 10 nm 左右). 适量的 Ce/Zr 比有利于改善立方尖晶石型 Co3O4 在 Ce1-xZrxO2 固溶体表面的分散, 从而提高催化剂活性. 程序升温还原结果表明, Co0.2/Ce0.8Zr0.2O2 催化剂具有最优的低温还原特性, 与它具有最高的催化活性相一致.     

三维有序大孔钙钛矿 LaFeO3 催化剂的制备及其催化炭黑颗粒燃烧性能

 采用水油两相双引发剂的无皂乳液聚合法制备了羧基改性的聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 聚合物微球, 并以此为模板, 采用胶体晶体模板法制备了三维有序大孔 (3DOM) 钙钛矿 LaFeO3 催化剂. 同时采用柠檬酸络合燃烧法制备了纳米钙钛矿 LaFeO3 催化剂. 通过傅里叶红外光谱、扫描电镜、X 射线衍射和激光粒度仪等方法对样品进行了表征. 采用程序升温氧化反应评价了催化剂对模拟柴油机炭黑颗粒催化燃烧的活性. 结果表明, 制备的羧基改性 PMMA 聚合物微球固含量约为 10%, 表面羧基含量约为 3 mmol/g. 微球粒径分布均匀, 且可通过调节反应条件得到不同的粒径, 可控范围在 300~700 nm. 所制得的 3DOM 钙钛矿 LaFeO3 催化剂以六方有序的方式排列, 其孔径及孔径收缩率分别为 300 nm 和 32%, 大孔孔壁平均厚度约 50 nm. 该催化剂对炭黑颗粒催化燃烧的 T10, T50, T90 和 SmCO2 分别为 340, 412, 458 oC 和 99.8%, 性能优于纳米 LaFeO3 催化剂.