整体式Pt基催化剂上CH4选择性催化还原NO的研究

以La-Al2O3(La稳定的γ-Al2O3)、Ce0.63Zr0.37O2(OSM1)及Ce0.5Zr0.3Mn0.2O2(OSM2)为载体, Pt为活性组分, 制备了Pt质量分数为1%的整体式催化剂. 研究了不同载体负载的催化剂对CH4选择催化还原NO反应的性能, 并利用XRD、H2-TPR和XPS对催化剂进行了表征. 结果表明, Pt/OSM1和Pt/OSM2催化剂在氧含量为0.8%时对CH4催化还原NO具有优异的净化性能, Pt/OSM1催化剂上500 ℃时, CH4和NO均达到100%转化; Pt/OSM2催化剂上500 ℃时, CH4和NO的转化率分别达到73%和100%; 而 Pt/ La-Al2O3催化剂只在O2含量较低时(0.4%以下)具有较好活性, 500 ℃以上才可使CH4和NO完全转化. H2-TPR结果表明, Pt与OSM1和OSM2存在的相互作用导致低温还原物相生成. Pt与OSM的相互作用及OSM的储氧性能使催化剂在过量氧存在下对CH4催化还原NO具有优异性能.     

Reduction of NO with methane over Fe/ZSM-5 catalysts

<正>The catalytic activity of Fe/ZSM-5 for the selective reduction of NO to N_2 with methane in the presence of excess O_2 was studied.Fe/ZSM-5 catalysts with various Fe loadings were prepared by impregnation method.It is well known that methane is inactive when Fe/ZSM-5 as the catalyst for the selective catalytic reduction(SCR) of NO with methane.However,this paper shows that when the content of Fe was about 0.5%,Fe/ZSM-5 showed higher catalytic activity and selectivity of methane,and put forward measurable activation for CH_4 is an important factor for the reaction of removal of NOx with CH_4.     

等离子体与催化剂协同催化CH4选择性还原脱硝反应

研究了在低温等离子体和催化剂共同作用下,CH4选择催化还原(SCR)NO的反应.在所考察的金属氧化物催化剂中,γ-Al2O3表现出最高的催化活性.当等离子体放电功率为4.5 W,反应温度为300℃时,NO转化率为56.5％;该条件下单纯等离子体反应和以γ-Al2O3为催化剂时NO转化率分别为28.9％和0,表明等离子体...     

甲烷选择催化还原NO研究进展

 近十年来,甲烷选择催化还原NOx已引起各国环境研究工作者的关注．综述了近年来甲烷选择催化还原NOx方面的研究进展,着重分析了用于该反应的催化剂的研究状况,探讨了目前比较公认的甲烷选择催化还原NOx的反应机理（NO2机理）,详细介绍了目前催化剂用于提高甲烷DeNOx反应活性的方法;并展望了甲烷选择催化还原NOx今后的研究方向．     

制备方法对Mn-Ce/ZSM-5催化剂低温选择性催化还原NO性能的影响

采用浸渍法、氨水共沉淀法和机械混合法制备了Mn-Ce/ZSM-5催化剂, 并研究了其对氨选择性催化还原(NH\-3-SCR)NO反应的催化性能. 结果表明, 采用氨水共沉淀法制备的Mn-Ce/ZSM-5催化剂显示出优越的NH₃-SCR催化活性, 不仅具有好的低温催化活性和宽的反应温度窗口, 而且具有高的热稳定性. 铈的含量对催化活性也存在着明显的影响. 采用X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)和等离子体发射光谱(ICP)等技术对不同方法制备的Mn-Ce/ZSM-5催化剂的体相和表面结构进行了表征. 结果发现, Mn-Ce/ZSM-5催化剂中Ce主要以Ce⁴⁺的形态出现, 并与锰有较强的协同作用. Mn以多种氧化物的形态共存, 采用氨水共沉淀法制备更有利于低价态的锰氧化物Mn₂O₃, Mn₃O₄等的形成, 并且更易于氧物种(O_1s)在催化剂表面富集, 这可能是导致氨水共沉淀法所制备的Mn-Ce/ZSM-5样品活性最佳的原因.     

Ce对Mn/TiO2/堇青石整体低温脱硝选择性催化还原催化剂的改性

通过溶胶-凝胶法将TiO₂溶胶负载在堇青石载体上, 再浸渍Mn和Ce活性组分, 得到整体式催化剂, 并用于NH₃选择性催化还原(SCR)NO_x. 结果表明, 添加Ce以后, 催化剂的低温脱硝活性得到明显提高, 在空速6000 h^-1时, 120 ℃下NO转化率由71.1%提高到97.8%, 并且在120~240 ℃范围内, NO的转化率均保持在95%以上. Ce改性后催化剂具有较大的比表面积和孔体积; 催化剂表面含有更高含量的Mn⁴⁺和较多的表面化学吸附氧, 增加了NH₃的吸附能力, 并进一步促进了NO氧化活性, 使SCR活性显著提高.     

Zr的添加对 CeTiOx NH3-SCR催化剂抗碱金属中毒能力的提升

CeTiOx具有高的 NH3选择性催化还原(NH3-SCR)活性和 N2选择性,被认为是具有应用前景的催化剂.但是, CeTiOx不抗碱金属中毒,在含有大量 K离子的生物质柴油的燃烧装置中中毒尤为严重,因而限制了 CeTiOx催化剂在生物质燃料装置上的进一步应用.本文通过在 CeTiOx催化剂中掺杂 Zr元素来提升其抗 K+中毒的能力.采用共沉淀法制备了 CeTiOx (CT)和 CeZrTiOx (ZCT)两种 NH3-SCR催化剂.将不同含量的硝酸钾(K+/Ce =0.1,0.2)负载在催化剂表面,焙烧处理后得到 K+中毒的催化剂(K0.1-CT, K0.2-CT, K0.1-ZCT和 K0.2-ZCT).通过测定各催化剂的催化活性来研究 Zr的添加对 CT催化剂抗 K+中毒能力的影响. NH3-SCR活性数据表明, CT和 ZCT催化剂都达到了接近100%的 NOx转化率,且两种新鲜催化剂的催化性能基本无差别.浸渍不同含量的 K+之后, ZCT催化剂明显优于 CT催化剂： K0.1-CT和 K0.1-ZCT上的 NOx转化率分别为90%和62%;而 K0.2-CT和 K0.2-ZCT上分别为48%和13%.可见,随 K+添加, ZCT催化剂活性降低更缓慢,表明 Zr的添加提高了 CT催化剂抗 K+中毒能力. BET数据显示,在新鲜催化剂中, Zr的添加增加了催化剂比表面积和孔体积; K+中毒之后, ZCT仍然表现出比 CT更好的织构性能. X射线衍射和拉曼光谱结果显示,随着 K+负载量的增加,锐钛矿 TiO2的衍射峰逐渐变得尖锐,说明无定形 TiO2逐渐结晶并不断长大,从而导致催化剂比表面积下降.与 CT相比,随着 K+负载量增加,催化剂晶型并没有明显变化.这说明 Zr的添加可以抑制锐钛矿 TiO2的结晶及长大.由此可见 Zr的添加可抑制因 K+中毒而引起的催化剂结构变化,所以仍能保持较高的 NOx转化率.透射电镜(TEM)结果表明,随着 K+负载量逐渐增加,催化剂的晶粒尺寸逐渐变大： CT, K0.1-CT和 K0.2-CT的平均晶粒尺寸分别为7,13和15 nm,而 ZCT催化剂晶粒尺寸增大并不明显,分别为5,8和10 nm.很明显, Zr的添加抑制了催化剂晶粒长大,从而提高了其结构稳定性能.综上可见,由负载 KNO3而引起的“熔盐效应”得到了有效抑制. X射线光电子能谱结果表明,随着 K+负载量增加, CeZrTiOx催化剂的 Ce3+/Ce4+值下降得比 CeTiOx更缓慢,说明加入 Zr之后,催化剂具有更多的晶格缺陷和氧空缺,因而有利于 NH3-SCR活性的提高. 另外,催化剂酸性也是影响 NH3-SCR活性的关键因素. NH3程序升温脱附结果显示, Zr的添加可以使 CeTiOx催化剂在 K+中毒之后仍保持较高的酸性,即 Zr的添加抑制了 K+对催化剂表面酸性的巨大破坏作用.综上可知, Zr的添加提升了 CeTiOx催化剂抗 K+中毒能力.     

Pt/CexZr1-xO2催化剂上丙烷完全氧化性能研究

采用沉淀法制备了ZrO2,CeO2和Ce0.7Zr0.3O2载体,并用浸渍法制备负载型Pt催化剂。考察了500和900℃焙烧催化剂的丙烷完全氧化性能和水汽对丙烷氧化反应的影响。对于500℃焙烧的催化剂,催化剂的丙烷氧化活性顺序为:Pt/ZrO2-500>Pt/CeO2-500>Pt/Ce0.7Zr0.3O2-500;而经900℃焙烧的催化剂活性顺序为:Pt/ZrO2-900>Pt/Ce0.7Zr0.3O2-900>Pt/CeO2-900。反应气氛中水汽的存在对两种Pt/ZrO2催化剂的活性均有抑制作用(T50温度均提高了10~15℃);而对于Pt/CeO2-500催化剂有抑制作用(T50温度提高10℃),但对Pt/CeO2-900催化剂活性有促进作用(T50温度下降25℃);对于两种Pt/Ce0.7Zr0.3O2催化剂活性具有促进作用(T50温度均下降5~25℃)。表征结果表明催化剂的活性与其表面Pt物种价态密切相关,催化剂表面上Pt0物种有利于活性的提高。Pt/Ce0.7Zr0.3O2-500催化剂中只含有氧化态Pt物种(Pt^2+),而Pt/Ce0.7Zr0.3O2-900催化剂中则含有部分金属态Pt物种,因此其活性高于Pt/Ce0.7Zr0.3O2-500催化剂。     

NO选择性催化还原Ce-Mn-Ti-O催化剂铈组分助催化作用

用NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、H2程序升温还原(H2-TPR)和BET表面积测试结合NO选择性催化还原(SCR)微型反应评价等方法,研究了溶胶-凝胶法制备的Ce-Mn-Ti-O复合氧化物催化剂中铈组分的助催化作用.结果表明随铈含量增加,NO转化率大幅度增加,在Ce/Mn摩尔比约0.08时达极大值,其后随铈含量进一步增加,NO转化率又逐渐下降.适量铈组分的加入对Mn-Ti-O催化剂表面酸性影响不大,但增加了催化剂活性组分Mn物种的表面浓度,提高了Mn4+物种的相对含量和Mn物种的可还原性,从而提高催化剂低温SCR活性.当Ce/Mn摩尔比超过0.08,催化剂表面的Mn组分与Ce组分可能形成无定型结构的多层聚集的Ce-O-Mn物种,导致催化剂Mn/Ti摩尔比下降和Mn物种可还原性下降,从而导致催化剂SCR活性的下降.     

CexZr1-xO2/Co/C-N催化CO2加氢性能研究

将不同比例的铈锆前驱体负载到ZIF-67,氮气气氛焙烧制备CexZr1-xO2/Co/C-N催化剂,对催化剂进行了XRD,H2-TPR、XPS表征,并在固定床反应器评价其CO2加氢制甲醇性能。XRD结果表明,在铈中加入适量锆形成铈锆固溶体,铈锆固溶体与钴物种较强的相互作用力可以阻止表明金属Co的氧化。但过量加入的锆又会削弱这一作用力,部分金属Co被氧化为Co3O4。H2-TPR结果表明适量的锆的加入改善催化剂的还原性能,催化剂还原温度降低。XPS证实了25%Ce0.67Zr0.33O2/Co/C-N催化剂中含有更多的氧空穴及氮含量,氧空穴和碱性氮都有利于CO2的解离吸附。优化后的25%Ce0.67Zr0.33O2/Co/C-N 催化剂在225 oC,2 MPa,GHSV = 6 L/gcat/h反应条件下取得最高甲醇时空收率,为3.0 mmol/gcat/h。     

Cr对In/WO3/ZrO2催化剂上甲烷选择性催化还原NO的促进作用

分别采用浸渍法和机械混合法制备了Cr改性的In/WO3/zrO2(In/WZr)催化剂,考察了改性前后催化剂的CH4选择性催化还原NO的活性.结果表明,将Cr2O3与In/WZr机械混合可显著提高In/WZr催化剂活性,Cr的加入促进了气相中NO向NO2的转化.而浸渍法制备的Cr/InAVZr催化剂活性远低于改性前的In/WZr催化剂,这是由于在制备过程中部分Cr2O3转化为CrO3,使其氧化性大大提高,从而将CH4完全氧化为CO2和H2O,不利于将CH4活化为反应所需的中间活性物种.     

Effect of Transition Metals (Cu, Co and Fe) on the Autothermal Reforming of Methane over Ni/Ce0.2Zr0.1Al0.7Oδ Catalyst

The transition metals (Cu, Co, and Fe) were applied to modify Ni/Ce0.2Zr0.1Al0.7Oδ catalyst.The effects of transition metals on the catalytic properties of Ni/Ce0.2Zr0.1Al0.7Oδ autothermal reforming of methane were investigated. The Ni-supported catalysts were characterized by XRD, TPR and XPS.Tests in autothermal reforming of methane to hydrogen showed that the addition of transition metals (Cu and Co) significantly increased the activity of catalyst under the conditions of lower reaction temperature,and Ni/Cu0.05Ce0.2Zr0.1Al0.65Oδ was found to have the highest conversion of CH4 among all catalysts in the operation temperatures ranging from 923 K to 1023 K. TPR, XRD and XPS measurements indicated that the cubic phases of CexZr1-xO2 solid solution were formed in the preparation process of catalysts.Strong interaction was found to exist between NiO and CexZr1-xO2 solid solution. The addition of Cu improved the dispersion of NiO, inhibited the formation of NiAl2O4, and thus significantly promoted the activity of the catalyst Ni/Cu0.05Ce0.2Zr0.1Al0.65Oδ.     

Ce0.45Zr0.45Y0.07La0.03O1.95/La-Ba-Al2O3质量比对整体式铁基催化剂上稀薄甲烷燃烧的影响

采用共沉淀法和胶溶法分别制备了高性能的储氧材料Ce0.45Zr0.45Y0.07La0.03O1.95(OSM)和耐高温高比表面的La-Ba-Al2O3,并以它们为载体,制备了一系列整体式铁基催化剂.考察了该系列催化剂对甲烷稀薄燃烧的催化性能.并用低温N2吸附-脱附,储氧量(OSC)测试,X射线衍射(XRD)和H2程序升温还原(H2-TPR)等测试手段考察了不同Ce0.45Zr0.45Y0.07La0.03O1.95/La-Ba-Al2O3质量比对催化剂特性的影响.活性测试结果表明,当Ce0.45Zr0.45Y0.07La0.03O1.95/La-Ba-Al2O3质量比为1:1时新鲜和老化催化剂的活性均最好,新鲜催化剂可在50000h-1的高空速条件下使含量为1%(体积分数)的甲烷在446℃起燃,553℃完全转化;低温氮气吸附-脱附测试结果和H2-TPR表明,不同的Ce0.45Zr0.45Y0.07La0.03O1.95/La-Ba-Al2O3质量比使催化剂表现出不同的织构性能和还原性能;XRD测试结果表明,OSM以均一固溶体存在,Fe高度分散在载体上.综合以上表征手段得出:合适的Ce0.45Zr0.45Y0.07La0.03O1.95/La-Ba-Al2O3质量比导致催化剂具有优异的稀薄甲烷催化燃烧活性和热稳定性.     

Pt/γ-Al2O3/CexZr1-xO2催化剂低温催化燃烧去除饮食油烟

以CexZr1-xO2固溶体做载体, 制备了系列Pt/γ-Al2O3/CexZr1-xO2催化剂(x=1, 0.75, 0.5, 0.25, 0). 应用Brunauer-Emmet-Teller (BET)比表面积分析、X射线衍射(XRD)和H2程序升温还原(H2-TPR)等手段对催化剂进行相关表征, 并系统研究了催化剂在饮食油烟催化燃烧中的催化活性. BET结果表明催化剂的比表面积随Ce/Zr摩尔比的减小而减小. XRD结果表明贵金属Pt很好地分散在氧化铝和CexZr1-xO2固溶体上. H2-TPR结果发现催化剂Pt/γ-Al2O3/Ce0.5Zr0.5O2的还原峰面积最大且氧离子的流动性最好. 催化活性研究结果表明Pt负载在CexZr1-xO2固溶体上有利于油烟的催化燃烧, 降低了反应温度. 随着CexZr1-xO2固溶体中Ce/Zr摩尔比的变化, 催化剂的活性顺序为Pt/γ-Al2O3/Ce0.5Zr0.5O2>Pt/γ-Al2O3/Ce0.25Zr0.75O2>Pt/γ-Al2O3/Ce0.75Zr0.25O2>Pt/γ-Al2O3/CeO2>Pt/γ-Al2O3/ZrO2.     

Pt/γ-Al2O3/CexZr1-xO2催化剂低温催化燃烧去除饮食油烟

以CexZr1-xO2固溶体做载体,制备了系列Pt/γ-Al2O3/CexZr1-xO2催化剂(x=1,0.75,0.5,0.25,0).应用Brunauer-Emmet-Teller(BET)比表面积分析、X射线衍射(XRD)和H2程序升温还原(H2-TPR)等手段对催化剂进行相关表征,并系统研究了催化剂在饮食油烟催化燃烧中的催化活性.BET结果表叫催化剂的比表面积随Ce/Zr摩尔比的减小而减小.XRD结果表明贵金属Pt很好地分散在氧化铝和CexZr1-xO2固溶体上.H2-TPR结果发现催化剂Pt/γ-Al2O3/Ce0.5Zr0.5O2的还原峰面积最大且氧离子的流动性最好.催化活性研究结果表明Pt负载在CexZr1-xO2固溶体上有利于油烟的催化燃烧,降低了反应温度.随着CexZr1-xO2固溶体中Ce/Zr摩尔比的变化,催化剂的活性顺序为Pt/γ-Al2O3/Ce0.5Zr0.5O2＞Pt/γ-Al2O3/Ce0.25Zr0.75O2＞Pt/γ-Al2O3/Ce0.75Zr0.25O2＞Pt/γ-Al2O3/CeO2＞Pt/γ-Al2O3/ZrO2.     

掺杂助剂Ce和Zr的Ni/Al2O3催化剂的X光电子能谱分析

以Na2CO3为沉淀剂,在pH 9.0的沉淀条件下,采用并流沉淀法制备了Ni/Al2O3、Ni/CeO2-Al2O3、Ni/ZrO2-Al2O3和Ni/ZrO2-CeO2-Al2O34种催化剂,催化剂中Ni负载量(质量分数)为10%。采用XPS表征手段及常压固定床反应器对催化剂进行活性评价,考察了助剂Ce和Zr及二者的协同作用对Ni基催化剂表面物种结合能的影响以及对甲烷自热重整制氢反应性能的影响。结果表明,助剂Ce和Zr的添加及二者的协同作用对Ni基催化剂表面各物种的结合能均有一定的影响,结合评价结果可知,Ce和Zr二者的协同作用对Ni基催化剂的催化性能提高最大。     

丝光沸石负载铂,钯催化剂的NO催化还原性能

丝光沸石负载铂、钯催化剂的ＮＯ催化还原性能１）罗孟飞朱波袁贤鑫（杭州大学催化研究所杭州３１００２８）关键词ＮＯ催化还原丝光沸石铂钯如何消除ＮＯｘ对环境造成的污染是当前人们所关心的课题之一，其中催化还原是消除ＮＯｘ的常用方法［１］．近几年，人们对金属离...     

Pt-Rh/CeZrYLa+LaAl催化剂用于理论空燃比天然气汽车尾气净化

采用共沉淀法制备了CeZrYLa+LaAl纳米复合载体,以三种方法制备了一系列Pt-Rh/CeZrYLa+LaAl催化剂.对所制样品进行了N2吸附-脱附、粉末X射线衍射、X射线光电子能谱和H2程序升温还原的表征.并考察了三种方法所制得催化剂的理论空燃比天然气汽车尾气净化性能.结果表明,三个催化剂的活性顺序为Cat3≈ Cat2> Cat1,其中Cat3具有最低的CO和NO起燃温度(T50),分别为114oC和149 oC,最低的CH4和CO完全转化温度(T90),分别为398 oC和179 oC,以及最佳的CH4和CO温度特性,ΔT (T90–T50)值分别为34 oC和65 oC. Cat2具有最低的CH4起燃温度(342°C)和最低的NO完全转化温度(174°C). Cat1具有最差的转化活性,说明物理混合法制备的催化剂(Cat3和Cat2)性能优于共浸渍法制备的催化剂(Cat1).这是由于物理混合法制备的催化剂, Pt和Rh均匀分散在载体表面,两者物理接触共同参与CH4/CO/NO三种污染物的转化.相反,共浸渍法制备的催化剂, Pt和Rh之间存在较强的相互作用,改变了Pt的电子状态,而且形成了表面Pt富集的Pt-Rh双金属颗粒覆盖了Rh活性位,从而降低催化活性;同时,对于通过物理混合法并进一步添加助剂所制备的Cat3, XRD结果显示助剂Zr4+进入了铈锆固溶体晶格,产生晶格缺陷; XPS结果显示Cat3具有最高的Ce3+/Ce比例.这些都有利于提高催化剂的氧流动性,从而提高催化剂活性并拓宽空燃比窗口.     

焙烧温度对柴油车氧化催化剂Pt-Pd-（x）ZrO2/Ce0.3Zr0.7O2-Al2O3性能的影响

制备了氧化铝、铈锆固溶体复合氧化物负载铂、钯的双金属催化剂Pt-Pd/ Ce0.3Zr0.7O2-Al2O3,并添加3% ZrO2助剂改性,用于柴油车尾气中CO、HC和NO的催化氧化,其中贵金属负载量仅为0.68 wt%。考察了制备过程中焙烧温度对催化剂性能的影响。催化剂活性评价结果表明,与未添加ZrO2的催化剂比较。添加ZrO2明显提高了催化剂的低温氧化活性,而且焙烧温度对催化剂的氧化性能有较大影响。焙烧温度为800 ?C时,CO和C3H6的起燃温度最低,分别为168、189 ?C,焙烧温度为700 ?C时,NO转化为NO2的转化率最高,最大转化率为36%,具有较好的热稳定性。通过XRD、N2吸附-脱附、CO化学吸附、XPS、H2-TPR等表征手段考察了催化剂物理化学性质随焙烧温度的变化情况,并分析了与催化剂活性之间的关系,得到贵金属分散度、表面化学吸附氧含量、催化剂的还原性质对氧化性能有重要影响,发挥协同作用。进而可以通过优化焙烧温度提升柴油车氧化催化剂性能,对提高工业应用柴油车尾气后处理系统的净化效率有重要意义。     

不同Ce/Mn摩尔比对CeO_2-MnO_x催化剂低温NH_3选择性催化还原NO的影响

以高锰酸钾和硝酸锰为锰源,采用改进的共沉淀法制备了不同Ce/Mn摩尔比的Ce O2-Mn Ox催化剂.以NH3为还原剂,考察了催化剂低温(小于150℃)NH3选择性催化还原NO的性能.并采用XRD,BET,H2-TPR,NH3-TPD和XPS等手段对催化剂的物理化学性质进行表征.结果表明,Ce O2-Mn Ox催化剂在50~150℃温度区间内表现出了良好的催化活性.引入适量的Ce可以有效地改变催化剂的晶粒大小,增强其氧化还原能力;而Mn的加入,促进了其低温SCR活性.当Ce/Mn摩尔比为1∶3时(C1M3),低温活性最佳,在82~150℃温度区间内NO去除率达到90%以上,这主要是由于C1M3催化剂有较高含量的表面吸附氧、大量的弱酸性位点、良好的氧化还原性能以及表面较高含量的Mn4+物种.