CuO-CeO_2的固相反应法制备及其催化CO低温氧化性能

采用固相化学反应法制备了一系列CuO-CeO_2催化剂,并用X-射线衍射(XRD)、程序升温还原(H_2-TPR)和氮吸附等技术对样品进行了表征,利用微反-色谱装置考察了其催化CO低温氧化反应的活性,研究了CuO含量和催化剂焙烧温度对CuO-CeO_2催化活性的影响。结果表明,随着CuO含量的增加,CuO-CeO_2的催化活性提高,至不小于15%时达到稳定;随焙烧温度的升高,CuO-CeO_2的催化活性先提高,至650℃时达到最大,之后又降低。CuO-CeO_2的催化活性与其CuO的还原性之间有较好的对应关系。     

光还原催化剂Pt/TiO2富氢条件下CO优先氧化反应

用光还原法来提高富氢条件下CO优先氧化(PROX)催化活性和CO2选择性,分别对有无氢气时CO氧化反应参数进行了详尽研究.X射线光电子能谱(XPS)表征结果显示,在光还原催化剂表面产生了部分氧空穴,可为化学吸附H提供活性中心.针对光还原Pt/TiO2催化剂上CO优先氧化反应提出了一种可能的双功能反应机理.     

草酸盐热分解法制备CeO_2负载CuO催化剂用于CO优先氧化反应

采用草酸盐热分解-浸渍法制备了一系列不同CuO负载量的CuO/CeO_2催化剂,并将其用于CO优先氧化(PROX)研究.当CuO负载量为10%时催化剂活性最高,具有温区最宽且温度最低的CO完全转化窗口(96~160℃),并且当反应温度低于131℃时,产物中CO2选择性始终保持100%.研究结果表明,当负载少量CuO时,Cu~(2+)离子会进入CeO_2晶格形成固溶体;进一步提高CuO负载量会导致CuO在CeO_2表面聚集.对于CuO/CeO_2催化剂,形成Cu-Ce固溶体会在催化剂表面生成大量的表面氧空位和Ce3+;Ce3+则与Cu~(2+)作用产生更多的表面Cu~+,而Cu~+是CO PROX的活性中心,因此表面Ce3+含量的提高和Cu-Ce之间相互作用的增强是活性提高的主要原因.与普通沉淀-浸渍法制备的CuO/CeO_2催化剂相比,草酸盐热分解-浸渍法制备的催化剂更有利于Cu-Ce固溶体的形成,从而具有更多的表面Ce3+和更强的表面Cu-Ce相互作用,因此具有更高的CO优先氧化活性.     

制备方法对CuO-CeO2/ZrO2催化CO氧化性能的影响

以ZrO2为载体、采用不同的浸渍次序制备了3种CuO-CeO2/ZrO2催化剂并在不同的温度(500,650和800℃)下进行焙烧,利用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H2-TPR和CO-TPR)及CO程序升温脱附(CO-TPD)技术对所制备的催化剂进行了表征,并采用色谱流动法考察了其催化CO低温氧化反应性能。结果表明,当焙烧温度为650℃时,3种催化剂的CO催化氧化活性均最佳,且三者的催化活性大小顺序为:CuO/CeO2/ZrO2>CuO-CeO2/ZrO2>CeO2/CuO/ZrO2。结合催化剂的表征和活性测试结果,我们认为高分散的CuO是CO的吸附中心,有利于CO的低温氧化反应,而大颗粒的CuO几乎对CO没有吸附作用,不利于CO的低温氧化反应。在3种催化剂中,CuO/CeO2/ZrO2催化剂具有最佳的低温还原特性和最大的CO2脱附峰面积,相应地具有最佳的催化氧化活性。     

铝掺杂对铜铈复合氧化物催化一氧化碳氧化性能的影响

以金属硝酸盐为原料、碳酸钠为沉淀剂,采用共沉淀法制备了一系列Cu0.1Ce0.9-xAlxOy复合氧化物催化剂,并用低温氮气吸附/脱附、X-射线衍射(XRD)和氢-程序升温还原(H2-TPR)等对样品进行了表征,利用微反-色谱评价装置考察了催化剂对CO低温氧化反应的活性,研究了Al含量(x=0～0.3)和催化剂焙烧温度(350、500和650℃)对Cu0.1Ce0.9-xAxOy催化活性的影响。结果表明,随着催化剂中Al含量(x)的增加,Cu0.1Ce0.9-xAlxOy的催化活性先提高,至x=0.1时达到最大,之后又逐渐降低;当催化剂的焙烧温度为500℃时,Cu0.1Ce0.8Al0.1Oy的催化活性最大。Cu0.1Ce0.9-xAlxOy的催化活性与其CuO的还原性之间有较好的对应关系。     

微乳液法制备的CuO-CeO2/Al2O3/FeCrAl整体式催化剂催化CO优先氧化反应

采用微乳液法将CuO-CeO2负载于FeCrAl整体式载体上,以超声波和热振荡考察了催化剂在载体表面的粘附稳定性,并测试了CuO-CeO2/Al2O3/FeCrAl整体式催化剂对一氧化碳优先氧化反应的催化性能.使用扫描电子显微镜、X射线衍射和X射线光电子能谱等手段对所制备的催化剂进行了表征.结果表明,CuO-CeO2可以以良好的稳定性粘附于FeCrAl载体表面,且以纳米粒子形式在载体表面分布均匀.载体对催化剂的化学状态没有显著影响,制得的整体式催化剂对一氧化碳优先氧化具有较高的催化活性和高选择性,并且有良好的稳定性.     

碘酸改性溶胶凝胶法制备CuO/CeO2催化剂及富氢条件下催化CO氧化

采用一种碘酸改性的柠檬酸溶胶-凝胶法制备了CuO/CeO₂催化剂, 研究其在富氢气氛中CO优先氧化反应(CO-PROX)的催化活性. 与传统柠檬酸溶胶-凝胶法制备的催化剂相比, 碘酸改性溶胶-凝胶法制备的催化剂活性更好. 程序升温还原、 X射线衍射、 透射电子显微镜和X射线光电子能谱等表征证明该催化剂粒径较小, 表面含有更多的Ce³⁺及还原性氧化铜物种, 有利于提高催化剂的催化活性.     

P123软模板对CuO-CeO2结构及其CO催化氧化性能的影响

采用软模板水热法制备了不同Cu/Ce物质的量之比的CuO-CeO₂(n_Cu:n_Ce=1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3)催化剂。考察了n_Cu:n_Ce和制备方法(软模板水热法和无模板共沉淀法)对CuO-CeO₂催化剂低温催化氧化CO性能的影响,并采用XRD、N₂-吸附脱附、TEM、H₂-TPR和XPS等表征手段对催化剂的结构、氧化还原特性和表面化学状态等进行了分析。结果表明,随着nCu:nCe的增加,CuO-CeO₂催化剂的CO催化氧化活性先升高后降低。当n_Cu:n_Ce=5:5时,催化剂在100℃时CO转化率即达到90%以上。采用软模板水热法制备的CuO-CeO₂催化剂大的比表面积、狭窄的孔道分布结构、活性CuO物种高的分散状态和CuO与CeO₂之间存在强相互作用是其具有优异的CO催化氧化活性的主要原因。     

Influence of preparation methods on CuO-CeO2 catalysts in the preferential oxidation of CO in excess hydrogen

Influence of three different preparation methods, i.e. impregnation, coprecipitation, and inverse coprecipitation, on the preferential oxidation of CO in excess hydrogen （PROX） over CuO-CeO2 catalysts has been investigated and CuO-CeO2 catalysts are characterized using BET, XPS, XRD, UV Raman, and TPR techniques. The results show that the catalysts prepared by coprecipitation have smaller particle sizes, well-dispersed CuOx species, more oxygen vacancies, and are more active in the PROX than those prepared by the other methods. However. the inverse coprecipitation depresses the catalytic performance of CuO-CeO2 catalysts and causes the growth of CuO-CeO2 because of different pH value in the precipitation process.     

溶胶－凝胶法制备CeO2负载CuO低温CO氧化催化剂 Low-Temperature CO Oxidation on CuO/CeO2 Catalyst Prepared by Sol-Gel Method

Ceria is widely used as a promoter in “three-way catalysts“ (TWC). The promotion effect of ceria was originally supposed to be in the structural aspects and chemical ones. Precious metals are widely used for exhaust gas emission control. However, because the high cost of precious metals and their sensitivity to sulfur poisoning, attention has been given to nonprecious metal catalysts such as copper oxide.     

中空纤维Au-CeZr/FAU催化膜的制备及在富氢气氛CO选择性氧化反应中的应用

采用浸渍法制备了一系列不同Ce/Zr掺杂比例的FAU分子筛膜, 并进一步负载纳米金, 制备了Au-CeZr/FAU催化膜. 对催化膜的微观形貌及结构进行了表征, 并对其在富氢气氛中催化CO优先氧化性能进行了研究. H₂-TPR结果表明, Ce/Zr掺杂比为1∶1时制得的催化膜Au-Ce₁Zr₁/FAU具有最好的被还原能力, 更有利于Au的分散与还原; O₂-TPD结果表明, 该样品的氧物种比其它样品上的氧物种活性更高. 更好的被还原性能和更高的氧物种活性使得制备的Au-Ce₁Zr₁/FAU催化膜性能最佳, 在60 ℃时CO转化率与O₂选择性可以同时达到100%, 并且在经过10次热循环测试后仍然可以保持稳定的催化性能.     

Preferential oxidation of CO in excess H2 over CeO2/CuO catalyst:Effect of calcination temperature

Different from the classical configuration CuO/CeO2 catalyst,the inverse configuration CeO2 /CuO catalyst (atomic ratio of Ce/Cu=10/100) was prepared by impregnation method.Five calcination temperatures were selected to investigate the interaction between CeO2 and CuO support.It is found that as calcination temperature increased from 500 to 900 C,sintering of CeO2 particles on the support occurred together with the diffusion of a portion of Ce 4+ ions into CuO crystals,forming solid solution.Formation of interface complex Ce-O-Cu was suggested by TPR measurements.The catalyst calcined at 700 C gives the highest activity for preferential oxidation of CO in excess H2 stream.     

钙钛矿型稀土复合氧化物催化剂上一氧化碳的选择氧化

考察了在钙钛矿型稀土复合氧化物催化剂上，氢气中一氧化碳选择氧化的催化性能，发现该催化剂具有优良的催化活性和选择性。LaMnO3中的锰被铜部分取代后可以提高其催化活性，当其中的镧再被锶或钡部分取代后所得的催化剂的催化活性进一步提高。其中以La0.8Sr0.2Mn0.5Cu0.5O3的催化活性为最佳，在该催化剂上，在40 000 mL·g－1·h－1下，155 ℃时CO可被完全转化为CO2，此时的选择性达54%，与铂催化剂的性能相近。反应气中加入CO2时，CO转化率下降，但选择性有所提高；加入水蒸气则使CO的转化率和反应选择性均下降。     

Influence of pH values in the preparation of CuO-CeO2 on its catalytic performance for the preferential oxidation of CO in excess hydrogen

CuO-CeO2 catalyst prepared with co-precipitation showed high catalytic performance for the preferential oxidation of CO in excess hydrogen (PROX). Influence of pH values in the preparation of CuO-CeO2 on its catalytic performance was investigated in this work. The CuO-CeO2 catalyst prepared at pH = 13.03 had the smallest particle size (5.4 nm), the largest surface areas (138 m2/g) and the highest activity with CO conversion of 99.6% at 130 ℃. The CuO-CeO2 catalyst was characterized using BET, XRD and TPR techniques. The results showed that when the pH value of the mixed solution containing Cu and Ce species was properly adjusted, both the adsorption layers and diffusion layers of the formed colloidal particles in hydroxide precursor of CuO-CeO2 were modified, resulting in the better catalytic performance for PROX on the final CuO-CeO2 catalyst.     

表面活性剂模板法制备CeO_2/CuO催化剂用于富氢气氛中CO优先氧化

采用表面活性剂模板法合成了一组不同配比的CeO2/CuO催化剂,使用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线粉末衍射(XRD)、N2吸附脱附和程序升温还原(H2-TPR)等测试手段对催化剂进行了表征,并对其在富氢气氛中CO优先氧化的催化性能进行了研究。结果表明,立方相萤石结构的氧化铈颗粒粒径在4 nm左右,它们聚集成小簇后分散在块状氧化铜的表面;从粒径分布来看所制备的催化剂是逆负载型催化剂。催化性能测试结果显示,CeO2/CuO催化剂中有两种类型吸附位的存在,即由CuO提供的化学吸附位和由氧化铈提供的氧空位,而界面处两种类型吸附位的共存促进了CO的优先氧化。     

基于流电沉积法制备的Pt/Ni/Al_2O_3催化剂及其对CO催化性能

以水滑石为前驱体,通过流电沉积法制备了Pt负载型催化剂。在该催化剂中,贵金属Pt具有良好的分散性。此外,以CO氧化为探针反应考查了不同Pt负载量对CO催化氧化性能的影响。结果表明,当Pt的负载量为5%时,催化剂对CO的完全转化温度仅为90℃。     

Au/ZrO2催化CO氧化反应中ZrO2纳米粒子的尺寸效应

从同一ZrO(OH)₂出发制备了三种不同尺寸的ZrO₂纳米颗粒(ZrO₂-CP: 40～200 nm, ZrO₂-AN: 18～25 nm, ZrO₂-AD: 10～15 nm), 采用沉积-沉淀方法制备了相应的Au/ZrO₂催化剂. 用XRD, XRF, TEM和低温N₂吸附对ZrO₂和Au/ZrO₂进行了表征. XRD和TEM分析表明Au/ZrO₂样品中Au粒子的平均尺寸为4～5 nm, 而ZrO₂的晶相和颗粒大小没有因为“负载”Au粒子而发生变化. CO催化氧化反应的结果表明, Au/ZrO₂催化活性随着ZrO₂纳米粒子尺寸的减小活性明显增加. TEM/HRTEM结果表明, Au/ZrO₂催化剂中Au粒子与ZrO₂颗粒接触界面随ZrO₂颗粒尺寸的减小而明显增加, 这很可能是含有更小尺寸ZrO₂纳米粒子的Au/ZrO₂催化剂具有更高催化活性的重要原因.     

负载型Pd-Cu催化剂的制备及富氢气氛下CO优先氧化性能

分别以Al₂O₃, SiO₂和C₃N₄为载体, 通过简单浸渍法制备了3种负载型Pd-Cu催化剂(PC-Al₂O₃, PC-SiO₂, PC-C₃N₄), 考察了其在室温下富氢气氛中CO优先氧化反应性能. 采用X射线衍射(XRD)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 氮气物理吸附仪(N₂-physisorption)、 氢气程序升温还原(H₂-TPR)、 二氧化碳程序升温脱附(CO₂-TPD)、 X射线光电子能谱(XPS)和原位漫反射傅里叶变换红外光谱(In situ DRIFTS)等手段对其进行了表征. 结果表明, 与PC-SiO₂和PC-C₃N₄相比, PC-Al₂O₃具有更高的CO优先氧化性能. 这是由于PC-Al₂O₃上形成了大量与Pd物种具有强相互作用的Cu₂Cl(OH)₃物种; 而PC-SiO₂中仅有少量的Cu₂Cl(OH)₃, 且与Pd物种相互作用较弱; PC-C₃N₄中Cu物种则更易与C₃N₄基质配位, 由此削弱了Pd, Cu之间的相互作用. 在反应气氛下PC-Al₂O₃表面还易形成具有更强CO活化能力的Pd⁺物种, 通过与大量Cu⁺物种紧密相互作用, 在一定程度上抑制Pd⁺被过度还原为Pd⁰, 从而维持了其催化活性. 与SiO₂和C₃N₄相比, Al₂O₃更适合负载Pd-Cu用于富氢气氛下CO优先氧化反应.     

Preferential oxidation of CO in excess H2 over the CeO2/CuO catalyst: Effect of initial support

Three series of CeO2/CuO samples were prepared by impregnation method and characterized by XRD, N2adsorption-desorption, temperatureprogrammed reduction(TPR), XPS and TEM techniques. In comparison with the samples prepared with CuO as initial support, the samples with Cu(OH)2as initial support have higher reducibilities and smaller relative TPR peak areas, and also larger specific surface areas at calcination temperatures of 400℃–600℃. As a result, Cu(OH)2is better than CuO as initial support for preferential oxidation of CO in excess H2(CO-PROX). The best catalytic performance was achieved on the sample calcined at 600℃ and with an atomic ratio of Ce/Cu at 40%. XPS analyses indicate that more interface linkages Ce-O-Cu could be formed when it was calcined at 600℃. And the atomic ratio of Ce/Cu at 40%led to a proper reducibility for the sample as illustrated by the TPR measurements.     

PdO-CeO2复合氧化物催化剂的CO低温氧化

采用共沉淀法制备了一系列不同Pd含量的PdO-CeO2复合氧化物催化剂, 并考察了该催化剂的CO低温氧化反应催化性能. 运用X射线衍射(XRD), 物理吸附(BET), CO化学吸附, 程序升温还原(TPR), 脉冲反应等技术对催化剂进行了表征. XRD结果表明, 焙烧温度从400 ℃升高到800 ℃, 有利于CexPd1-xO2-δ固溶体的形成. 然而焙烧温度升至1000 ℃时, 导致Pd从固溶体中析出. 催化剂的CO氧化活性(TOF)与CexPd1-xO2-δ固溶体的含量存在一定的对应关系. 随着CexPd1-xO2-δ固溶体含量的增加, CO氧化的TOF值大, 可见CexPd1-xO2-δ固溶体的形成对CO氧化活性有着主要的贡献. 在催化剂焙烧温度相同的条件下, 催化剂的CO氧化活性与Pd粒子大小无对应关系. 脉冲反应进一步说明PdOx的CO氧化活性高于金属Pd.