Fe改性Mn/CeO2催化剂低温下同时脱硝与脱甲苯实验研究

本研究采用浸渍法制备了Fe改性的Mn/CeO₂催化剂,并测试了催化剂在低温条件下同时脱硝与脱甲苯的性能。结果表明,Fe₅Mn/CeO₂催化剂表现出最佳的催化性能,甲苯的转化效率在175℃达到90%,NO转化率在95-300℃达到90%。通过BET、SEM、XRD、XPS、H₂-TPR、NH₃-TPD和O₂-TPD等表征手段对催化剂的理化性质进行分析。XPS结果表明,Fe₅Mn/CeO₂催化剂中Ce³⁺和Mn⁴⁺的含量增加,促进氧空位和不饱和化学键的形成,提供了更多的活性位点,从而有利于在低温下高效脱除NO和甲苯。H₂-TPR、NH₃-TPD和O₂-TPD表征表明,与其他催化剂相比,Fe₅Mn/CeO₂催化剂具有优异的氧化还原能力、更强的酸性和更好的氧迁移能力。此...     

Fe2O3/Al2O3氧载体用于甲烷化学链燃烧：负载量与制备方法的影响

以不同方法制备了系列Fe₂O₃/Al₂O₃氧载体,采用XRD、H₂-TPR、CH₄-TPR、O₂-TPD和BET等分析技术对氧载体进行了表征。研究了不同Fe₂O₃负载量氧载体的甲烷化学链燃烧性能,考察了不同制备方法对Fe₂O₃/Al₂O₃氧载体结构、反应性和产物选择性的影响。结果表明,Fe₂O₃负载量对氧载体活性及产物中CO₂选择性的影响较大,负载量较低时氧载体活性较低且引起甲烷部分氧化产物CO含量增加。制备方法亦对氧载体与甲烷的反应活性有所影响,整体上共沉淀法制备的质量分数60％Fe₂O₃/Al₂O₃氧载体具有较高的氧化活性和化学链循环稳定性。其在反应温度850℃、反应时间15 min、30次循环后甲烷转化率及产物中CO₂选择性均未见明显降低。     

负载型V2O5-WO3/TiO2催化剂的砷中毒研究

在实验室模拟了负载型V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂砷的中毒。采用催化剂活性测试,NH₃-TPD、H₂-TPR、XPS技术表征催化剂中毒特性。实验表明,砷中毒使催化剂活性降低明显。NH₃-TPD、H₂-TPR、XPS表征结果表明,As中毒使催化剂表面酸性降低,催化剂中W、Ti化学形态不受砷中毒的影响,而砷中毒改变了催化剂表面钒的化学形态,认为酸性降低和钒化学形态的改变引起了催化剂的中毒。     

氧化镧催化甲烷氧化偶联反应的晶粒尺寸效应的研究

采用水热合成法,制备了不同晶粒尺寸的La₂O₃催化剂。运用XRD、原位拉曼光谱、原位红外漫反射光谱、H₂-TPR和O₂-TPD等表征手段研究了不同晶粒尺寸La₂O₃催化剂的OCM反应性能和催化剂之间的构效关系。结果表明,La₂O₃催化剂的La-O键会随着温度的升高出现明显的伸长,从而影响La₂O₃对O₂的吸附和动态储存。当晶粒尺寸增大至57.4 nm时,La₂O₃催化剂的储氧能力开始下降,同时伴随着表面氧物种,特别是超氧物种在催化剂表面富集,导致CH₄和产物的过度氧化,降低OCM反应的选择性。晶粒尺寸为52.3 nm的L-La₂O₃催化剂在750℃时,表面氧物种含量适宜,储氧能力强。在CH₄/O₂...     

Sn、Ti掺杂改性γ-Fe2O3催化剂结构及NH3-SCR脱硝活性研究

采用共沉淀-微波热解法,制备一系列Sn、Ti掺杂改性γ-Fe₂O₃催化剂样品(γ-Fe_0.95Ti_0.05O_z、γ-Fe_0.95Sn_0.05O_z、γ-Fe_0.95Sn_0.025Ti_0.025O_z),研究Sn、Ti掺杂对γ-Fe₂O₃催化剂SCR脱硝活性的影响,借助XRD、N₂吸附-脱附、EDS及SEM等手段对催化剂晶相、孔结构、表面元素及微观形貌等进行表征分析。结果表明,Sn、Ti掺杂后以无定形态高度分散于γ-Fe₂O₃晶格中,与Fe形成固溶体;单一助剂Ti掺杂制得的γ-Fe_0.95Ti_0.05O_z 最高脱硝效率达98.3%,且在250~400 ℃脱硝效率保持90%以上;Ti掺杂可以细化γ-Fe₂O₃晶粒,优化2~100 nm孔径孔隙结构,抑制α-Fe₂O₃的生成,促使γ-Fe₂O₃形成细致、均匀、独立的球状颗粒,对SCR反应有利;Sn掺杂则使催化剂出现严重烧结现象,导致2~6 nm孔径孔结构贫乏,对SCR脱硝反应不利;在Sn、Ti协同作用下,催化剂表面氧铁原子物质的量比由1.83降至1.33,表面晶格氧显著下降,一定程度上限制了SCR反应速率的提高。     

锰改性对ZIF-67衍生Co3O4低温催化氧化甲醛性能的影响

针对ZIF-67衍生Co₃O₄催化剂低温甲醛氧化性能不佳的问题,采用锰（Mn）对Co₃O₄催化剂进行改性以提升其低温甲醛氧化性能。活性评价结果表明,相比于未改性的Co₃O₄催化剂,Mn改性后的Mn-Co₃O₄催化剂甲醛氧化活性显著提升,在118℃下即可实现90%的甲醛转化率(进口甲醛浓度为98.16 mg/m³,空速为60000 mL/（gcat·h）)。XRD、Raman和BET结果显示,Mn改性后催化剂的结晶度降低,缺陷增加,比表面积增大,这有利于反应物分子的吸附和活性位点的暴露。XPS、H₂-TPR和O₂-TPD表征结果表明,Mn-Co间存在的强相互作用显著改善了Mn-Co₃O₄催化剂的低温氧化还原性能和氧活化能力,使其具有更加丰富的Co³⁺和表面吸附氧物种。最终,这些因素共同...     

过渡金属修饰Fe2O3/Al2O3氧载体的Redox性能研究

采用冷冻干燥法分别制备了经Cu、Co、Mn、Ni修饰的Fe₂O₃/Al₂O₃氧载体。利用化学吸附仪,通过程序升温还原(H₂-TPR)和程序升温氧化(TPO)来研究经不同过渡金属修饰的Fe₂O₃/Al₂O₃与H₂和O₂的反应性能。实验发现,在Fe₂O₃/Al₂O₃中加入Cu、Co、Ni以后,氧载体与H₂的反应性都有提高,但是当在Fe₂O₃/Al₂O₃中加入Mn以后,氧载体的反应性和载氧能力反而下降。经Cu修饰的Fe₂O₃/Al₂O₃与H₂的反应性最高,且具有很好的反应稳定性,适合用于化学链燃烧。     

LaFe1-xNixO3甲烷燃烧催化剂的制备及其性能研究

采用共沉淀法制备单钙钛矿型催化剂LaFe_1-xNi_xO₃（x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0）系列催化剂,其结构和性能经XRD、 BET、 H₂-TPR和TG-DSC。以催化甲烷燃烧为目标反应,考察不同Ni₂₊掺杂量对催化活性的影响。结果表明：不同掺杂量的Ni₂₊对该系列催化剂性能影响较大,催化活性均呈现先变大后变小的趋势,其中LaFe_0.6Ni_0.4O₃催化剂的比表面积为13.4 m₂·g^-1,催化活性最好,起燃温度T_10%为402 ℃,完全转化温度T_90%为542 ℃。     

Co3V2O8催化剂的合成表征及其催化性能研究

采用共沉淀法制备了Co₃V₂O₈催化剂,并对催化剂进行了BET、XRD、H₂-TPR、XPS、和 TEM等技术表征,研究了其丙烷氧化脱氢 (ODH) 制丙烯反应的催化性能。H₂-TPR和XPS实验结果表明,Co₃V₂O₈催化剂中晶格氧可以较容易转换成可动氧物种(即未完全还原氧物种),使催化剂内各种价态的钒之间易于进行氧化还原反应并形成氧缺位,催化剂的表面含有较多未充分还原氧物种O^-和V⁴⁺ 物种。催化活性结果显示,在425℃和475℃,丙烯选择性分别为49.45%和33.74%,表现了较好的催化性能。     

负载型CuMn2O4催化剂同时去除甲苯与NOx性能及机理研究

本研究使用低温溶胶凝胶自燃法制备了不同载体负载的CuMn₂O₄/MO₂(M=Mn、Ti、Ce)催化剂,并对其同时去除甲苯和NO_x的性能进行了评价。结果表明,CeO₂载体的加入可显著缓解CuMn₂O₄上甲苯氧化与NH₃-SCR的相互抑制,因此,CuMn₂O₄/CeO₂催化剂表现出最优异的甲苯与NO_x同时去除效率。通过BET、XRD、NH₃-TPD、O₂-TPD及结合XPS与in-situ DRIFTs对催化剂的物化性质及CuMn₂O₄同时去除甲苯与NO_x的反应机理进行了分析。结果表明,CeO₂的引入提高了催化剂中Mn⁴⁺/Mnⁿ⁺的占比,促使CuMn     

SrFe_(0.6)Cu_(0.3)Ti_(0.1)O_(3-δ)混合导体透氧材料的稳定性

利用柠檬酸络合法制备了SrFe(Cu,Ti)O_(3-δ)混合导体透氧材料. 采用XRD、O_2-TPD、H_2-TPR、SEM等测试技术考察了材料的稳定性. 结果表明,SrFe_(0.7)Cu_(0.3)O_(3-δ)在低氧压下会发生相分解,产生SrCuO__2杂相,而掺杂Ti后的SrFe_(0.6)Cu_(0.3)Ti_(0.1)O_(3-δ)在低氧压下保持单一的钙钛矿结构. H_2-TPR和O_2-TPD的测试表明,Ti~(4+)的掺杂提高了材料的氧脱附起始温度和其它金属离子的还原温度. SrFe_(0.6)Cu_(0.3)Ti_(0.1)O_(3-δ)膜在透氧过程中,会有Cu~(2+)和Sr~(2+)从钙钛矿结构中析出,在原晶粒边界形成新的小晶粒,但这种轻微的组分偏析没有影响到材料的透氧量,此透氧膜在66 h的操作过程中显示了良好的稳定性.     

Synthesis, structure and electrical properties of Cu3.21Ti1.16Nb2.63O12 and the CuOx-TiO2-Nb2O5 pseudoternary phase diagram

Subsolidus phase relations in the CuO_x-TiO₂-Nb₂O₅ system were determined at 935 °C. The phase diagram contains one new phase, Cu_3.21Ti_1.16Nb_2.63O₁₂ (CTNO) and one rutile-structured solid solution series, Ti_1−3xCu_xNb_2xO₂: 0<x<0.2335 (35). The crystal structure of CTNO is similar to that of CaCu₃Ti₄O₁₂ (CCTO) with square planar Cu²⁺ but with A site vacancies and a disordered mixture of Cu⁺, Ti⁴⁺ and Nb⁵⁺ on the octahedral sites. It is a modest semiconductor with relative permittivity ∼63 and displays non-Arrhenius conductivity behavior that is essentially temperature-independent at the lowest temperatures.     

La0.8Sr0.2Fe1-xScxO3-δ催化剂的制备、表征及甲烷催化燃烧性能

采用甘氨酸-硝酸盐溶液燃烧法制备了钙钛矿型氧化物催化剂La_0.8Sr_0.2Fe_1-xSc_xO_3-δ (LSFS, x=0, 0.3,0.4, 0.5, 0.6, 0.8, 1), 利用X射线衍射(XRD)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积测试等手段对催化剂进行了系统表征, 并在常压微型固定床反应器上考察了催化剂对甲烷燃烧的催化性能. 结果表明, 经空气气氛下900 °C煅烧5 h制备的LSFS均具有单一的钙钛矿结构, 在La_0.8Sr_0.2FeO_3-δ (LSF)中掺杂Sc有助于改善催化剂的抗烧结性能, 提高催化剂的比表面积. 当LSF 中的Sc 掺杂量为0.4-0.6 时, 所形成的LSFS表现出良好的甲烷催化燃烧活性, 其中Sc 掺杂量为0.5 时, 其起燃温度(T₁₀)和完全转化温度(T₉₀)分别为406和563 °C, 与La_0.8Sr_0.2FeO_3-δ和La_0.8Sr_0.2ScO_3-δ相比, T₁₀分别降低了14和87 °C; T₉₀分别降低了59和95 °C.     

不同硅铝比Cu-ZSM-5纳米片上N2O催化分解

以双季铵盐表面活性剂为模板剂,水热条件下合成了硅铝比(nSi/nAl)为18、26和95的ZSM-5沸石纳米片,采用离子交换方法制备了铜改性的ZSM-5纳米片样品,并测试了其催化分解N_2O性能。结合X射线衍射(XRD)、N_2吸附/脱附、X射线荧光光谱(XRF)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、氢气程序升温还原(H_2-TPR)、氧气程序升温脱附(O_2-TPD)和原位红外漫反射光谱(CODRIFT)等表征结果 ,探讨了沸石硅铝比对于催化剂N_2O分解性能的影响及其原因。结果表明,ZSM-5纳米片硅铝比越低,CuZSM-5纳米片催化剂的活性越高。催化活性的提高归因于低硅铝比催化剂上Cu~+活性物种可还原性的增强和吸附氧脱附能力的提高。     

Thermal analysis and thermal expansion studies on high density YBa2−xLaxCu3O7−δ, 0x0.2

The compositions in the YBa_2−xLa_xCu₃O_7−δ (0x0.2) system were prepared by the solid state reaction, employing a novel high-temperature oxygen sintering route. The modified sintering route yields dense slab like microstructures with large grains. The decomposition (incongruent melting) temperature of the YBa₂Cu₃O_7−δ (Y-123) phase was found to shift to higher temperatures with increasing oxygen partial pressure and lanthanum content. Structure remained orthorhombic up to x=0.2 with a decrease in the orthorhombic strain ((b−a)/b). Iodometric titration indicated a systematic increase in the oxygen content with increasing lanthanum content. Thermo-gravimetric studies in various oxygen partial pressures revealed that the oxygen diffusion in to the YBa₂Cu₃O_7−δ (δ>0.5) lattice is an exothermic event and takes place at temperatures not less than 573 K. High-temperature thermal-expansion measurements in air indicated that the nonlinearity in thermal expansion behaviour was reduced by the substitution of lanthanum.     

中温固体氧化物燃料电池La1.6Sr0.4Ni1-xCuxO4阴极材料的制备及电化学性能

采用甘氨酸-硝酸盐法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料La_1.6Sr_0.4Ni_1-xCu_xO₄ (x=0.2, 0.4, 0.6,0.8), 利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构和微观形貌进行了表征. 结果表明, 该阴极材料与固体电解质Ce_0.9Gd_0.1O_1.95(CGO)在1000 °C烧结时不发生化学反应, 且烧结4 h 后, 二者之间可形成良好的接触界面. 利用电化学交流阻抗谱技术对阴极材料的电化学性能进行研究, 结果显示, 当Cu离子掺杂量(x)为0.6 时, La_1.6Sr_0.4Ni_0.4Cu_0.6O₄阴极具有最小的极化电阻, 在空气中当测试温度为750 °C时, 极化电阻为0.35 Ω·cm². 在不同氧分压条件下电化学阻抗谱分析结果表明, 电极上的两个氧还原反应主要包含氧离子从三相界面向电解质CGO 转移的过程和电荷的迁移过程, 其中电荷的迁移过程为电极反应的速率控制步骤.La_1.6Sr_0.4Ni_0.4Cu_0.6O₄电极在空气中700 °C和阴极电流密度为45 mA·cm^-2时, 阴极过电位为45 mV. 本研究的初步结果表明La_1.6Sr_0.4Ni_1-xCu_xO₄材料是一种电化学性能较为优良的新型中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)阴极材料.     

Cu2O@HKUST-1核壳结构材料的制备及其抗氧化性能

以球状纳米Cu_2O为核心,直接牺牲其表面的部分Cu_2O,与溶液中的均苯三羧酸(H_3BTC)配体反应,原位生成具有核壳结构的Cu_2O@HKUST-1材料。采用O_2程序升温脱附(O_2-TPD)、H_2程序升温还原(H2-TPR)及CO氧化反应对Cu_2O@HKUST-1核壳材料的抗氧化能力进行了研究,证明金属-有机框架材料(MOFs)HKUST-1对反应气体起到富集、缓释作用,保护Cu_2O核不被氧化,显著提高了其抗氧化能力。     

Cu掺杂铈基材料的乙醇完全氧化活性及热稳定性(英文)

考察了采用溶胶-凝胶法制备固溶体Cu0.1Ce0.9Ox和Cu0.1Ce0.6Zr0.3Ox样品的乙醇完全氧化(COE)性能.采用X射线衍射(XRD)、BET比表面积、拉曼(Raman)、氢气程序升温还原(H2-TPR)、光电子能谱(XPS)及电子顺磁共振(EPR)技术对样品结构进行了表征.结果表明:新鲜Cu0.1Ce0.9Ox样品的乙醇完全氧化活性优于Cu0.1Ce0.6Zr0.3Ox;样品经过老化处理后,结果相反;Zr的加入改善了样品的热稳定性.此外,还考察了乙醇完全氧化活性与活性物种之间的关系.     

Crystal structure and electrical conductivity of lanthanum-calcium chromites-titanates La1−xCaxCr1−yTiyO3−δ (x=0-1, y=0-1)

Five series of perovskite-type compounds in the system La_1−xCa_xCr_1−yTi_yO₃ with the nominal compositions y=0, x=0-0.5; y=0.2, x=0.2-0.8; y=0.5, x=0.5-1.0; y=0.8, x=0.6-1.0 and y=1, x=0.8-1 were synthesized by a ceramic technique in air (final heating 1350 °C). On the basis of the X-ray analysis of the samples with (Ca/Ti)?1, the phase diagram of the CaTiO₃-LaCr^IIIO₃-CaCr^IVO₃ quasi-ternary system was constructed. Extended solid solution with a wide homogeneity range is formed in the quasi-ternary system CaCr^IVO₃-CaTiO₃-LaCr^IIIO₃. The solid solution La_{(1−x′−y)}Ca_(x′+y)Cr^IV_x′Cr^III_{(1−x′−y)}Ti_yO₃ exists by up to 0.6-0.7 mol fractions of CaCr^IVO₃ (x^′<0.6-0.7) at the experimental conditions. The crystal structure of the compounds is orthorhombic in the space group Pbnm at room temperature. The lattice parameters and the average interatomic distances of the samples within the solid solution ranges decrease uniformly with increasing Ca content. Outside the quasi-ternary system, the nominal compositions La_0.1Ca_0.9TiO₃, La_0.2Ca_0.8TiO₃, La_0.4Ca_0.6Cr_0.2Ti_0.8O₃ and La_0.3Ca_0.7Cr_0.2Ti_0.8O₃ in the system La_1−xCa_xCr_1−yTi_yO₃ were found as single phases with an orthorhombic structure. In the temperature range between 850 and 1000 °C, the synthesized single-phase compositions are stable at pO₂=6×10⁻¹⁶-0.21×10⁵ Pa. Oxygen stoichiometry and electrical conductivity of the separate compounds were investigated as functions of temperature and oxygen partial pressure. The chemical stability of these oxides with respect to oxygen release during thermal dissociation decreases with increasing Ca-content. At 900 °C and oxygen partial pressure 1×10⁻¹⁵-0.21×10⁵ Pa, the compounds with x>y (acceptor doped) are p-type semiconductors and those with x<y (donor doped) and x=y are n-type semiconductors. The type and level of electrical conductivity are functions of the concentration ratios of cations occupying the B-sites of the perovskite structures: [Cr³⁺]/[Cr⁴⁺] and [Ti⁴⁺]/[Ti³⁺]. The maximum electrical conductivity at 900 °C and pO₂=10⁻¹⁵ Pa was found for the composition La_0.1Ca_0.9TiO₃ (near 50 S/cm) and in air at 900 °C for La_0.5Ca_0.5CrO₃ (close to 100 S/cm).     

Investigation of the quasi-ternary system LaMnO3-LaCoO3-“LaCuO3”—I: the series La(Mn0.5Co0.5)1−xCuxO3−δ

The La(Mn_0.5Co_0.5)_1−xCu_xO_3−δ series with x=0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 and 1 was synthesized by the Pechini method to obtain insight into the phase formation in the quasi-ternary LaMnO₃-LaCoO₃-“LaCuO₃” system caused by the instability of LaCuO₃ under ambient conditions. After sintering at 1100°C some remarkable results were obtained: LaMn_0.3Co_0.3Cu_0.4O_3−δ crystallized as a single phase in the orthorhombic perovskite structure typical of LaCuO₃. Among the synthesized compositions this compound showed the highest electrical conductivity in air at 800°C (155 S cm⁻¹) and also the highest thermal expansion coefficient (α_30−800°C=15.4×10⁻⁶ K⁻¹). The LaCuO_3−δ composition also crystallized as a single phase but in a monoclinic structure although previous investigations have shown that other phases are preferably formed after sintering at 1100°C. The electrical conductivity and thermal expansion coefficient were the lowest within the series of compositions, i.e. 9.4 S cm⁻¹ and 11.9×10⁻⁶ K⁻¹, respectively.