Pt/Al_2O_3和Pt-Sn/Al_2O_3模型催化剂烧结的电镜研究

对利用溅射技术制备的Pt/Al_2O_3和Pt-Sn/Al_2O_3模型催化剂,以透射电子显微镜研究了金属粒子在H_2气中加热过程的烧结情况。实验结果表明,随着加热温度的升高,催化剂品粒逐渐长大,但加热到700℃经2h后,Pt/Al_2O_3的晶粒比Pt-Sn/Al_2O_3的大,这可能是Sn对Pt晶粒烧结起抑制作用。如将晶粒已经长大的样品再在空气中于500℃加热2h,则晶粒发生再分散。另外,在H_2气中加热后的催化剂的电子衍射花样,在Pt/Al_2O_3样品中仍表现Pt的特征;而在Pt-Sn/Al_3O_3样品中则形成几种不同组成的合金,我们推测可能是在还原过程中Pt与Sn之间发生强相互作用。     

金属羰基络合物制备的Pt-Re/Al_2O_3催化剂的性能 Ⅱ 不同方法制备的Pt-Re/Al_2O_3催化剂的物化性质表征

采用TPR,H_2化学吸附,TPD,TEM和DRS等方法对一组组成相同制法不同的Pt-Re/Al_2O_3催化剂进行了表征。TPR,H_2化学吸附等结果表明,Pt-Re/Al_2O_3催化剂中Re是通过与Pt的相互作用形成有高温吸附H_2中心及抗积炭能力的Pt-Re集团,从而提高了重整催化剂的活性和稳定性。制备方法的不同对催化剂活性表面的形成及铂铼相互作用有重要影响。以羰基金属原子簇化合物制备的Pt_5Re_2催化剂的Pt和Re的相互作用程度最大,这种相互作用从TPR和DRS测定中得到验证。电镜观察发现Pt_5Re_2催化剂表面的金属晶粒分布比常规Pt-Re小且均匀。由于担载羰基化合物在脱羰过程中CO发生歧化生成的微量碳物类使Pt_5Re_2具有较好的活性、芳构化选择性和稳定性。     

铂在Pt/Al_2O_3催化剂中某些特性的研究

Pt/Al_2O_3催化剂经氢还原后,是否存在难于还原的铂离子(或称可溶性铂)已争论很久。Mchenry等首先提到Pt/Al_2O_3催化剂的活性与其中存在可溶性铂有关。它是一种难还原的由氯铂酸与Al_2O_3相互作用生成的稳定络合物。后经实验证实,并推测可溶性铂位于Al_2O_3晶体中的阳离子缺陷处。     

用程序升温氧化技术研究Pt/Al2O3催化剂的积炭

用程序升温氧化(TPO)和氢化学吸附研究了Pt/Al_2O_3和Pt-Sn/Al_2O_3催化剂的表面积炭。表明炭可沉积在金属活性中心上,也可沉积在酸性中心部位。在单铂和铂锡催化剂上都有两个代表沉积在金属中心的TPO峰。铂锡催化剂的两个峰的峰温比单铂的高,终合法制备的铂锡催化剂不仅峰温向高温位移,而且温度范围变窄。在催化剂表面积炭过程中测定的氢化学吸附表明:氢吸附量开始下降很快,并逐渐变慢直至保持不变。说明铂表面的某些部位容易积炭,另一些部位难以积炭。对于Pt/Al_2O_3,有15%的铂表面是裸露的。Sn的加入减少了表面积炭,使裸露表面增加到30%。     

用程序升温催化反应等技术研究Pd、Pt组分及CO对Pd(Pt)/Al_2O_3催化剂氢氧反应活性的影响

采用程序升温催化反应技术、程序升温吸脱附技术、原位红外光谱技术研究了Pd、Pt组分及CO对Pd(Pt)/Al_2O_3催化剂氢氧反应活性的影响.结果表明,原料气中无CO存在时,单铂催化剂对氢氧反应的活性高于Pd-Pt双金属催化剂,有CO存在时,Pd-Pt催化剂反而优于单铂催化剂;CO使Pd-(Pt)/Al_2O_3催化剂活性降低的主原因是由于CO与H_2之间的竞争吸附,CO占据了H_2吸附的部分活性位,以及催化剂表面上被吸附的CO与O_2和被吸附的H_2与O_2之间的竞争反应所致;当氧含量低于化学计量时,CO歧化反应所导致的积炭在单铂催化剂表面上比在Pd-Pt催化剂上严重.     

低温下Pt/Al_2O_3和Pd/Al_2O_3光辅助乙二醇水相重整制氢研究

采用浸渍还原法制备了氧化铝负载的Pt和Pd纳米颗粒催化剂,用于光辅助乙二醇水相重整制氢反应。结果表明,光照能够有效降低乙二醇水相重整制氢的活化能,Pt/Al_2O_3比Pd/Al_2O_3具有更高的H_2转换频率(TOF)和更低的CO选择性。采用XRD、TEM、UV-vis等技术对催化剂的结构和形貌进行了表征,原位漫反射红外光谱(DRIFTS)表明,光照能促进乙二醇分子O-H键的断裂。理论计算表明,Pt/Al_2O_3催化乙二醇重整制氢反应产物中较低的CO选择性主要归因于CO在Pt表面较小的反应能垒,能够较快与H_2O解离的O反应生成CO_2。     

丙烷脱氢PtSn/Al_2O_3催化剂积炭行为研究

通过HRTEM、XRD、FT-IR、Raman、~(13)C NM R、NH_3-TPD、DTG及元素分析等表征手段,研究了丙烷脱氢PtSn催化剂积炭性质及其对催化剂结构的影响,分析了催化剂的积炭失活过程。结果表明,积炭覆盖活性位并堵塞催化剂孔道是催化剂失活主要因素;与新鲜催化剂相比,催化剂积炭完全失活后,Pt颗粒粒径并没有明显变化;完全失活时,XRD谱图出现了无定形石墨炭的衍射峰;随着积炭量的增加,焦的石墨化程度越高,芳构化程度加深,难以消除的炭增多,再生难度加大。提出丙烷在Pt活性位深度脱氢形成积炭并向载体转移的历程,认为更为稳定的C_(24)H_(12)是积炭前驱体。     

Rh/Al_2O_3-Cr_2O_3整体式催化剂的制备和二氯甲烷催化氧化性能

以粉末Al_2O_3为载体,通过浸渍Rh(NO_3)_3制备Rh/Al_2O_3催化剂;再以Rh/Al_2O_3、粉末Cr_2O_3和铝胶经过研磨混合制得催化剂活性浆料;将催化剂活性浆料涂覆到堇青石蜂窝陶瓷载体表面,经烘干,焙烧制得不同Rh含量的Rh/Al_2O_3-Cr_2O_3系列整体式催化剂.研究了该类催化剂的二氯甲烷催化氧化性能,发现Rh负载量为0.4 g/L的Rh/Al_2O_3-Cr_2O_3催化剂活性最佳,且未生成含氯中间产物.结合催化剂的表征结果发现,Rh的添加可增加催化剂的表面酸性和氧化还原性能,二者的协同作用提高了催化剂活性;而Cr_2O_3的存在有利于CH_3Cl中间体的进一步氧化,从而提高了催化剂的选择性.     

金属羰基络合物制备的Pt-Re/Al_2O_3催化剂的性能 Ⅰ.不同方法制备的Pt-Re/Al_2O_3催化剂上正庚烷的转化

考察了由[Pt_3(CO)_6]_5[NEt_4]_2与Re_2(CO)_(10)共浸或分浸制备的一系列催化剂在接近工业运转的压力下的正庚烷转化反应。以羰基金属原子簇化合物作为前身物制备的Pt-Re/Al_2O_3催化剂的活性、芳构化选择性和稳定性等明显地优于常规的以H_2PtCl_6与HReO_4溶液共浸制备的催化剂。常规Pt-Re/Al_2O_3催化剂的活性和稳定性比Pt/Al_2O_3好,但芳构化选择性降低,若引入Re_2(CO)_(10),则其催化活性、芳构化选择性和稳定性均显著提高。不同方法制备的Pt-Re/Al_2O_3催化剂的活性和稳定性的变化趋势为Pt_5Re_2>Pt_5 Re_2>Pt Re_2>PtRe,表明Pt,Re之间存在相互作用程度的差异。     

Ni-K/Al_2O_3系催化剂上甲醇的分解动力学

近年来,美、日等国正在研究一种利用排气余热,将甲醇催化分解成H_2和CO后作为燃料的新型汽车发动机。此法提高了发动机热效率,降低了尾气中有害物质的排放量。为了促进甲醇分解,需要催化剂。我们研制了一种能选择性地将甲醇分解成H_2和CO的Ni-K/Al_2O_3系催化剂。本文报道用封闭循环反应器研究Ni-K/Al_2O_3催化剂上甲醇分解动力学,定     

铂镓催化剂的研究——Ⅰ.正己烷在Pt-Ga/Al_2O_3上的反应

本文考察了在连续进样条件下,正己烷在铂镓双组分催化剂上的反应行为。在Pt/Al_2O_3催化剂中引入Ga能够提高铂催化剂的稳定性。当催化剂中含Ga量低于3.5％时,Ga的引入抑制了Pt/Al_2O_3催化剂的反应活性,当Ga含量高于3.5％时,则能够促进正己烷的反应。调节催化剂的含Ga量,能够使铂催化剂分别呈现较好的芳构化、异构化或加氢裂解反应的选择性。此外,采用TPR和氢的化学吸附技术表征了Pt-Ga/Al_2O_3的还原特性和吸氢性能,初步探讨了Ga在催化剂中的作用机理。     

Pt/Co_3O_4/3DOM Al_2O_3:甲苯燃烧的高效催化剂（英文）

与硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳以及悬浮颗粒一样,大部分挥发性有机物(VOCs)污染大气环境.控制VOCs排放有多种方法,其中催化氧化法是一种有效技术,关键在于获得高效催化剂.近年来,负载过渡金属和贵金属催化剂因具有比单纯负载贵金属和单纯负载过渡金属氧化物更好的催化性能而备受关注.在负载贵金属催化剂中,高比表面积载体负载Pt,Pd或Rh催化剂得到广泛而深入的研究,尽管这些催化剂成本较高,但是其对VOCs氧化反应显示了很高的低温催化活性.众所周知,催化活性取决于贵金属和VOCs的种类,不同负载贵金属催化剂对特定反应会表现出不同的催化活性.负载Pt催化剂对长链碳氢化合物和芳香族化合物氧化反应表现出更高的活性.相对于负载贵金属催化剂,负载过渡金属氧化物催化剂不仅具有良好的氧化活性,而且价格低廉.迄今已发现许多过渡金属氧化物(如Co_3O_4,Cr_2O_3和MnO_2等)对典型VOCs氧化反应具有催化活性,其中Co_3O_4的催化活性尤为突出.研究表明,Co_3O_4的性质和分散度是决定其性能的关键因素,制备方法、载体性质和过渡金属氧化物负载量对Co_3O_4的物化性质具有重要影响,而且在负载Pt催化剂中添加金属氧化物能改善其催化性能.尽管多孔氧化铝是一种常用的载体材料,但目前尚无文献报道三维有序大孔-介孔氧化铝负载Co_3O_4和Pt纳米粒子催化剂的制备及其对甲苯氧化反应的催化性能.本文采用聚甲基丙烯酸甲酯微球胶晶模板法、等体积浸渍法和聚乙烯醇保护的硼氢化钠还原法制备了三维有序大孔-介孔(3DOM Al_2O_3)负载Co_3O_4和Pt(xP t/yCo_3O_4/3DOM Al_2O_3,Pt的质量分数(x%)为0-1.4%,Co_3O_4的质量分数(y%)为0-9.2%)纳米催化剂.通过电感耦合等离子体原子发射光谱、X射线衍射、氮气吸附-脱附、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、选区电子衍射、X射线光电子能谱及氢气程序升温还原等技术表征了催化剂的物化性质,利用固定床微型石英反应器评价了催化剂对甲苯氧化反应的催化活性.结果表明,xP t/yC o3O4/3DOM Al_2O_3催化剂具有多级孔结构(大孔孔径为180–200 nm,介孔孔径为4–6 nm),比表面积为94-102 m2/g.粒径为18.3 nm的Co_3O_4纳米粒子和粒径为2.3-2.5 nm的Pt纳米粒子均匀分散在3DOM Al_2O_3表面.在xP t/y Co_3O_4/3DOM Al_2O_3催化剂中,1.3Pt/8.9Co_3O_4/3DOM Al_2O_3拥有最高的Oads浓度、最好的低温还原性和最高的甲苯氧化反应催化活性(当空速为20000 mL g~(-1) h~(-1)时,甲苯转化率达90%的反应温度为160 oC).基于催化剂的活性数据和结构表征,我们认为,1.3Pt/8.9Co_3O_4/3DOM Al_2O_3优异的催化性能与其高分散的Pt纳米粒子、高的Oads浓度、好的低温还原性、Pt和Co_3O_4纳米粒子间的强相互作用以及多级孔结构相关.     

Fe-Ag/Al_2O_3催化丙烯还原NO的实验研究

以蜂窝状陶瓷为载体,采用溶胶凝胶法和浸渍法制备了不同Fe/Ag负载量的Fe-Ag/Al_2O_3催化剂。以C_3H_6为还原剂,在模拟烟气条件下和200-700℃范围内,程序控温的陶瓷管流动反应器上进行了催化还原NO的性能评估。结果表明,7.2Fe/1.9Ag/20Al_2O_3/CM在500和550℃时催化C_3H_6还原NO的脱硝效率分别超过90%和达到100%。铁离子能有效地提高Ag/20Al_2O_3/CM催化剂抵抗烟气中的SO_2和H_2O的能力。结果表明,当烟气中含有体积分数为0.02%的SO2和8%的H_2O时,在500℃时7.2Fe/1.9Ag/20Al_2O_3/CM催化C_3H_6还原NO的脱硝效率不受影响,在6 h的连续实验中保持90%的脱硝效率而没有下降。而未经铁离子修饰的2Ag/20Al_2O_3/CM的催化活性则受烟气中的SO2和H_2O影响很大,0.02%的SO2和8%的H_2O分别使2Ag/20Al_2O_3/CM在500℃时催化C_3H_6还原NO的脱硝效率迅速从70%分别下降至46%和25%。XRD和SEM表征结果表明,经铁离子修饰后的7.2Fe/1.9Ag/20Al_2O_3/CM催化剂中,形成了AgFeO_2以及Fe~(3+),催化剂表面变得疏松多孔,形成以Fe_3O_4为主的针状和片状晶体。H_2-TPR结果表明,7.2Fe/1.9Ag/20Al_2O_3/CM比Ag/20Al_2O_3/CM在更宽的温度范围内具有更好的还原特性。吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)实验结果显示,Fe增加了催化剂表面的Lewis酸性位。     

Ti对Pt-Ti/Al2O3催化剂反应性能的影响II.环己烷脱氢反应

考察了300℃和500℃温度下还原的Pt/Al_2O_3和含有不同Ti量的Pt-Ti/Al_2O_3催化剂的环己烷脱氢反应性能。300℃还原时,Pt/Al_2O_3的环己烷脱氢活性随着Ti量的增加而增加,这可能是因为300℃还原时,Ti~(4+)不能被H_2还原,它具有吸引Pt的外层电子的能力。因此使Pt的脱氢活性增强。500℃还原时,Ti~(4+)被部分还原成Ti~(<4+)或Ti~0,它们都具有给电子的能力,邻近的Pt原子接受此电子后使其缺电子的程度减弱,从而使其活性变低,但因为Ti~(4+)部分地抵消了Ti~(<4+)和Ti~0减弱Pt活性的作用,所以Pt-Ti/Al_2O_3中含Ti量即使多达5.0％(重)。其环己烷脱氢活性仍比单组分Pt/Al_2O_3的高。     

TiO_2掺杂CuMnCe/Al_2O_3催化剂对甲烷催化燃烧脱氧反应的影响

以掺杂了不同TiO_2含量的Al_2O_3作为载体,通过等体积浸渍法制备了一系列不同TiO_2含量的CuMnCe/TiO_2-Al_2O_3催化剂,用BET、H_2-TPR、XRD和XPS表征技术对催化剂物理化学性质进行表征,并考察了催化剂在含甲烷气脱氧反应中的催化性能。结果表明,在载体中添加TiO_2对催化剂活性组分的晶相结构和分散度没有明显影响;但有效改善了Al_2O_3载体抗烧结能力;增加了CuMnCe/Al_2O_3催化剂表面Ce~(3+)/(Ce~(3+)+Ce~(4+))的相对含量,从而提高了活性氧的移动性,且使催化剂表面可氧化还原物种含量和表面吸附氧Osur/(Osur+Olatt)的含量增多。有效改善了催化剂在含甲烷气催化燃烧脱氧上的催化活性。其中,CuMnCe/4%TiO_2-Al_2O_3表现出最优的催化活性,在387℃时可使含甲烷气中氧气的转化率达到100%。     

Sn在Pt-Sn/Al2O3催化剂中的状态和作用

对几种Pt—Sn/Al_2O_3催化剂及参比样Pt/Al_2O_3,Sn/Al_2O_3催化剂进行了TPD,化学吸附氧和脉冲反应的考察。所有Pt—Sn/Al_2O_3的TPD谱图面积和Tm值都比Pt/Al_2O_3的小。Sn/Al_2O_3无信号,即不吸H_2。它们在环戊烷的氢解反应中的活性也是这样的顺序。应用Sachtler的Pt—Sn合金催化剂的吸附(脱附)数据,求得Sn对Pt的屏蔽值。由此对各Pt—Sn/Al_2O_3催化剂的活性中心模型进行了讨论。结果说明Pt—Sn/Al_2O_3催化剂中的Sn与Pt组成了双金属(原子集团)活性中心,Sn起着削弱Pt金属功能的作用。     

H_20对CO在Pt/Al_20_3上吸附态的影响

利用红外光谱方法考察了在Pt/Al_2O_3催化剂上Pt晶粒大小和共吸附H_2O对CO吸附态的影响。共吸附H_2O可使CO在Pt/Al_2O_3上的线式吸收带产生远大于文献报道过的红移(△vco=40厘米~(-1) ),谱带宽化和强度增加,而在Pt/SiO_2催化剂上则没有发现类似的效应。还发现CO的吸收带位置因Pt粒子大小不同而异,当D_(pt)足够大时,在共吸附H_2O的作用下,CO在Pt/Al_2O_3上的线式吸收带分裂成双峰,其中高波数峰对H_2O的作用不敏感,低波数峰对H_2O的作用敏感。提出了Al_2O_3表面羟基可以和CO吸附态之间形成氢键的观点,可用以解释在Al_2O_3上高分散的Pt上和纯Pt金属表面上CO吸附态的不同特征。     

Pt@Au/Al_2O_3核壳纳米粒子的制备和表征及其在催化氧化甲苯中的应用（英文）

采用种子生长法,在不存在保护剂和结构导向剂的情况下,成功制备Pt@Au核壳结构纳米颗粒,即在Pt纳米颗粒表面,Au Cl~(4-)被H_2还原成Au(0),并沉积在Pt核纳米颗粒上。通过透射电子显微镜(TEM),能量色散X射线光谱(EDS),高分辨率TEM (HRTEM),傅里叶变换(FFT)和X射线粉末衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),红外光谱(IR)和H_2-程序升温还原(H_2-TPR)等表征证实了核壳结构。所制得的Pt@Au_x/Al_2O_3催化剂在常压下由固定床反应器测定其在甲苯氧化中的活性。相比于单金属催化剂Pt/Al_2O_3与Au/Al_2O_3,Pt@Au_x/Al_2O_3核壳催化剂显示出更高的催化活性,且Pt_1@Au_1/Al_2O_3对于甲苯氧化具有最好的催化活性,这归因于Au和Pt之间的电子交换促进了Au上活性氧的形成。Pt@Au_x/Al_2O_3对甲苯氧化良好的催化性能和高选择性与其较高的吸附氧物质浓度,较好的低温还原性和强相互作用有关。     

丙烷在负载型催化剂上脱氢反应的研究 Ⅴ.丙烷在PtSn/Al_2O_3催化剂上的脱氢反应模型

应用原位Mossbauer谱等技术考察了PtSn/Al_2O_3催化剂中锡组分与丙烷的作用,研究了丙烷在该催化剂上的脱氢反应行为。提出了丙烷的脱氢反应模型,即负载型铂锡催化剂中的氧化态锡用于活化丙烷,而金属铂则通过反溢流过程移去活化了的丙烷中的氢,从而使丙烷催化脱氢过程得以循环进行。     

Pd/Al2O3催化剂制备因素的研究

Pd/Al_2O_3催化剂的制备通常包括浸渍、烘干、焙烧和还原等步骤。当改变pH值时,H_2PdCl_4溶液以及H_2PdCl_4-Al_2O_3样品的紫外吸收光谱发生变化。可能是H_2PdCl_4在Al_2O_3表面发生配位吸附。用光学显微镜、俄歇光谱、H_2-O_2滴定技术考察了H_2PdCl_4浸渍液的pH值变化时所制得的Pd/Al_2O_3催化剂表面性质发生的变化。TPSR的结果表明,钯的晶粒大小在34—75埃之间时,对CO的表面氧化反应影响不大。从俄歇线扫描发现壳型Pd/Al_2O_3催化剂在焙烧过程中金属钯向表层迁移。