扫帚状氧化铈制备及其对Pt基阳极催化剂催化性能的影响

采用水热合成法,合成了比表面积为175 m²·g^-1,孔径在2~4nm范围内的扫帚状CeO₂。通过微波辅助乙二醇还原氯铂酸法制备了Pt-CeO₂/RGO催化剂,探究扫帚状CeO₂的添加对Pt基催化剂电催化性能的影响。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、N₂吸附-脱附、X射线光电子能谱（XPS）对所制备的CeO₂及催化剂进行表征。利用电化学工作站对催化剂进行电化学性能测试。结果表明,催化剂中CeO₂保持原有扫帚状,Pt纳米粒子均匀分布于石墨烯载体表面;当m_RGO∶m_CeO2=1∶2时,添加了扫帚状CeO₂的Pt-CeO₂/RGO催化剂的电催化性能最优,电化学活性表面积为102.83 m²·g^-1,对乙醇氧化的峰值电流密度为757.17 A·g^-1,1 000 s的稳态电流密度为108.17 A·g^-1,对乙醇催化氧化反应的电荷转移电阻最小,活化能最低。     

碳纤维基PtPb阳极催化剂的制备及其电催化性能

以静电纺丝技术与烧结工艺相结合的方式制备了碳纤维基PtPb纳米催化剂,并采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等分析测试手段对其进行了表征。结果表明,在预氧化温度为300℃、碳化温度为800℃的条件下,所制备的PtPb阳极纳米催化剂结晶程度好、比表面积大,粒径约为3.05 nm,催化活性颗粒均匀分散在多孔碳纤维骨架上。采用循环伏安法(CV)及交流阻抗(EIS)评价了该催化剂对乙醇氧化反应的电催化性能。结果表明,最大峰电流密度达到125 mA/cm2,电荷转移电阻相较于700℃下降了近60%。     

碳纤维基PtPb阳极催化剂的制备及其电催化性能

以静电纺丝技术与烧结工艺相结合的方式制备了碳纤维基PtPb纳米催化剂,并采用X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）等分析测试手段对其进行了表征。结果表明,在预氧化温度为300 ℃、碳化温度为800 ℃的条件下,所制备的PtPb阳极纳米催化剂结晶程度好、比表面积大,粒径约为3.05 nm,催化活性颗粒均匀分散在多孔碳纤维骨架上。采用循环伏安法（CV）及交流阻抗（EIS）评价了该催化剂对乙醇氧化反应的电催化性能。结果表明,最大峰电流密度达到125 mA/cm²,电荷转移电阻相较于700 ℃下降了近60%。     

碳纤维基PtSn催化剂直接乙醇燃料电池制备及性能研究

采用自制的碳纤维基PtSn催化剂薄膜作为阳极催化剂,商用Pt/C作为阴极催化剂,Nafion 115膜作为质子交换膜,通过热压制成膜电极,组装平板型直接乙醇燃料单电池,搭建测试系统并进行性能的测试,研究了温度、乙醇浓度、溶液流量、进气流量等参数对DEFC的影响。结果表明,当乙醇溶液浓度为1.0 mol/L、溶液进样流量为1.0 mL/min、溶液温度为80 ℃、氧气进样流量为100 mL/min时结果较优,单电池的最高功率密度达18.2 mW/cm²。     

Ni-Cu双金属催化剂上乙醇水蒸气重整制氢研究—制备方法对催化性能的影响

我们采用分步浸渍法和共浸渍法制备了一系列的Ni-Cu/mSiO₂催化剂.运用XRD、N₂吸附-脱附、H₂-TPR、SEM、TG-DTG等表征手段对催化剂反应前后的物理化学性质进行分析,催化剂对乙醇水蒸气重整（ESR）反应的催化性能通过常压固定床反应器进行评价.结果表明：催化剂的催化性能与载体上的活性组分分散有关,而活性金属的分散性与制备方法有关.共浸渍法制备的催化剂Ni₁₄-Cu/mSiO₂活性组分分散度较高,抗积碳能力与稳定性更好.在质量空速为2.7 h^-1,水醇摩尔比为9,反应温度为550℃的条件下进行稳定性测试,催化剂Ni₁₄-Cu/mSiO₂测试25 h没有出现失活现象,乙醇转化率保持在100%,H₂的选择性保持在70%以上,反应后的积碳含量仅为5.52%.     

制备方法对直接乙醇燃料电池阳极PtSn/C催化剂性能的影响

 对比研究了用三种液相沉积还原法制备的PtSn/C催化剂,并用X射线衍射、透射电镜和程序升温还原等技术表征了催化剂的形貌、结构及组成. 用乙二醇还原法制备的PtSn/C(EG)催化剂的平均粒径最小(约为1.8 nm), 且分布均匀, Sn以多种价态存在于PtSn/C(EG)中. 采用循环伏安法和直接乙醇燃料电池单池评价了三种PtSn/C催化剂对乙醇氧化反应的催化活性,探索了单池性能与催化剂粒径及组成的关系. 结果表明, PtSn/C(EG)催化剂具有较高的催化乙醇氧化活性. 这可能是因为PtSn/C(EG)催化剂的金属粒径较小, Pt晶格发生了适当的扩张以及SnO2能够在较低电位下提供含氧物种的缘故.     

吸附相反应技术制备MnOx/CeO2/SiO2催化剂及其低温选择性催化还原Nox

采用吸附相反应技术制备得到了MnO_x/CeO₂/SiO₂催化剂,通过X 射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、紫外激光拉曼（Raman）等手段对催化剂进行了表征. HRTEM分析表明活性组分MnO_x与CeO₂都均匀分布在载体SiO₂表面;XRD分析表明Mn₃O₄特征峰随着CeO₂含量的增加逐渐减小至完全消失,CeO₂的加入降低了MnO_x的结晶程度,增加了MnO_x的分散性;Raman光谱表明催化剂表面的Mn离子能够进入CeO₂晶格,激发出空穴氧,随着CeO₂负载量的增加,催化剂氧空穴浓度先升高后降低.以NH₃为还原剂,考评催化剂的NO_x低温选择性催化还原（SCR）性能,催化剂催化活性随CeO₂负载量增加先升高后降低,与催化剂氧空穴浓度变化规律一致,说明催化剂活性受氧空穴浓度影响,氧空穴浓度升高,催化剂催化活性升高.     

Cr/CeO2体系及其对乙烷脱氢反应催化性能的研究

The dehydrogenation reaction of ethane over Cr/CeO₂ catalysts in presence of CO₂ was studied with fixed-bed micro-reactor. The Cr/CeO₂ catalysts of different Cr loading have been synthesized using impregnation techniques. The Cr/CeO₂ system has already been found to be active and selective in the reaction at around 740 ℃. The function of carbon dioxide is to remove coke and hydrogen to accelerate dehydrogenation of ethane. The results of catalysts characterizations indicated that Cr³⁺ and Cr⁶⁺ occurred on the surface of the catalysts. The 1.2 mmol Cr/100m₂ CeO₂ catalyst sample with a monolayer dispersion of Cr on CeO₂ support showed a stronger surface acidity and a maximum yield of ethylene of about 35.5% at 36.6% conversion of ethane.     

UiO-66-NH2负载铜催化剂的制备及其对醇的催化氧化

通过溶剂热法成功制备了一种基于金属有机骨架(MOF)的复合材料Cu-Cu₂O/UiO-66-NH₂,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)对材料进行全面表征。在空气作氧化剂条件下,以苯甲醇氧化为苯甲醛作为模型反应,系统地考察了溶剂、温度、催化剂各组分用量等因素对催化效果的影响。研究结果表明,该复合催化剂在醇选择性氧化反应中表现出优异的催化性能,60℃下反应5 h便可将苯甲醇定量转化为苯甲醛,并对其他苄基醇、烯丙基醇和杂芳基醇等底物也展现出良好活性。此外,循环利用3次后,该催化剂活性几乎不变,表明其具有良好的稳定性和重复使用性。     

CeZrYLaO对Fe基整体式稀薄甲烷催化燃烧性能的影响

采用共沉淀法制备了高性能低铈储氧材料Ce_0.35Zr_0.55Y_0.07La_0.03O_1.95(OSM,储氧材料)和胶溶法制备了耐高温、高比表面的La-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,储氧能力(oxygen storage capacity,OSC),XRD,XPS和H₂-TPR等测试手段对载体和催化剂进行了表征。活性测试结果表明所制得的整体式催化剂Fe/OSM+La-Al₂O₃可在50 000 h^-1的高空速条件下使含量为1%的甲烷在474 ℃起燃,565 ℃完全转化;低温氮吸附-脱附测试结果表明,所制得的Ce_0.35Zr_0.55Y_0.07La_0.03O_1.95经1 050 ℃焙烧5 h后的BET比表面积达33 m²·g^-1,孔容为0.14 mL·g^-1;La-Al₂O₃经1 050 ℃焙烧5 h后的BET比表面积达125 m²·g^-1,孔容为0.46 mL·g^-1,是优良的催化剂载体;OSC测试结果表明,加入储氧材料(oxygen storage material(OSM))能增加催化剂的储氧性能,有利于催化活性的提高;XRD测试结果表明,OSM以均一固溶体存在;XPS测试结果表明,Fe₂O₃与OSM载体之间的相互作用最强;H₂-TPR测试结果表明,加入OSM能增加催化剂的还原性能,从而提高了催化活性。     

Facile Synthesis of Stable Cerium Dioxide Sols in Nonpolar Solvents

A method is proposed for the preparation of stable sols of nanocrystalline cerium dioxide in nonpolar solvents, based on surface modification of CeO₂ nanoparticles obtained by thermal hydrolysis of concentrated aqueous solutions of ammonium cerium(IV) nitrate with residues of 2-ethylhexanoic and octanoic acids. The synthesis was carried out at temperatures below 100 °C and did not require the use of expensive and toxic reagents. An assessment of the radical-scavenging properties of the obtained sols using the superoxide anion-radical neutralization model revealed that they demonstrate notable antioxidant activity. The results obtained indicate the potential of the nanoscale cerium dioxide sols in nonpolar solvents to be used for creating nanobiomaterials possessing antioxidant properties.     

氧化铝载体和氧化钡助剂对钌基氨合成催化剂结构和性能的影响

采用不同来源γ-Al2O3(市售Al2O3-1,合成Al2O3-2)作为钌基氨合成催化剂载体,利用浸渍法制备了一系列添加不同BaO助剂含量的Ba-Ru/Al2O3催化剂.通过X射线衍射(XRD)、N2-低温物理吸附、X射线荧光光谱(XRF)、透射电镜(TEM)、H2程序升温还原(H2-TPR)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)和X射线光电子能谱(XPS)等方法研究了不同来源的Al2O3以及BaO助剂含量对负载型钌基催化剂的物相结构、织构性质、微观形貌、表面性质和催化剂的氨合成活性等方面的影响.结果表明,载体的物理化学性质对制备的钌基氨合成催化剂的结构以及活性有较大影响.BaO助剂对催化剂的影响主要表现在两个方面:添加量不同导致BaO与γ-Al2O3的作用力不同,从而进一步影响催化体系的比表面积和孔结构性质;BaO助剂会对体系的Ru物种还原性质以及催化剂表面酸碱性质进行调节,适量BaO的加入能够极大提高反应活性,而这种最佳量与载体性质密切相关.     

直接甲醇燃料电池阳极催化剂的新体系: 纳米TiO2-CNT-PtNi复合纳米催化剂

采用电合成前驱体Ti(OEt)4直接水解法和电化学扫描电沉积法制备纳米TiO2-CNT-PtNi复合纳米催化剂.透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)测试结果表明,纳米PtNi合金粒子(平均粒径8 nm)均匀地分散在纳米TiO2-CNT复合膜的三维网络结构中.通过暂态电化学方法研究表明,复合纳米催化剂的电化学活性比表面积为90 m2/g,对甲醇氧化具有很高的电催化活性和稳定性,常温常压下甲醇氧化峰电位为0.67和0.44 V,当温度为60℃时,氧化峰电位负移至0.64和0.30V,氧化峰电流密度高达1.38Mcm2.复合纳米催化剂对甲醇电氧化的高催化活性和稳定性可归因于多元复合纳米组分的协同催化作用,这种作用导致CO在复合纳米催化剂上的弱吸附,从而避免了催化剂的中毒.     

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。     

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n_Cu ∶ n_Ce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。     

高比表面TiO2光催化剂的制备及产氢性能研究

以钛酸四丁酯为前驱体，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂合成了高比表面的TiO₂超细纳米粉体。采用XRD、TEM、BET分析方法对催化剂的物相、颗粒粒径及比表面积进行了表征，结果显示TiO₂的晶粒尺寸和比表面积与CTAB添加量和焙烧温度有关。重点考察了不同条件下制备的TiO₂系列光催化剂无氧条件下的光催化分解水产氢性能。实验结果表明，当CTAB与Ti的投料的物质的量之比为0.15，焙烧温度为450 ℃时，获得的晶粒尺寸为5.73 nm、比表面为150 m²·g^-1的TiO₂粉体具有最好的光催化产氢活性，测得的3 h内平均产氢速率为12.5 mL·h^-1。     

一步水热合成Cu-SAPO-34选择性催化丙烯还原氮氧化物

采用一步法水热合成不同Cu/Al比的Cu-SAPO-34催化剂,并对其丙烯选择性催化还原NO（C₃H₆-SCR）性能进行了研究。通过N₂吸附-脱附、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、程序升温还原（H₂-TPR）和原位漫反射傅里叶变换红外光谱（In situ DRIFTS）等研究手段对催化剂进行表征,考察Cu-SAPO-34中Cu物种含量对催化剂的物理化学性质和反应活性的影响。结果表明,当铜负载量为2.76%~4.12%（w/w）时,Cu-SAPO-34催化剂在富氧条件下300~400℃内表现出非常有吸引力的C₃H₆-SCR活性,可实现~100%的脱硝效率和~100%的N₂选择性。原位红外光谱研究表明,Cu-SAPO-34分子筛骨架上孤立的Cu²⁺离子是NO吸附和活化形成NO₂^-/NO₃^-中间物种的主要活性位,并通过C₃H₆-SCR反应过程中Cu²⁺/Cu⁺氧化还原循环来实现Cu²⁺离子的持续供给。     

焙烧温度对“软-硬”模板法制备的Pd/Ce0.65Zr0.35O2三效催化性能的影响

采用"软-硬"模板法制备了具有高热稳定性的Ce_0.65Zr_0.35O₂（CeZr）。考察了制备过程中焙烧温度对Ce_0.65Zr_0.35O₂及其负载的单Pd三效催化剂（TWC）性能的影响。对样品进行了X射线衍射、比表面、拉曼光谱、X射线光电子能谱、储氧性能和H₂程序升温还原性能测试。结果表明：焙烧温度显著影响催化剂的结构和性能。随着焙烧温度的增加，Ce_0.65Zr_0.35O₂的比表面下降，但在1 000℃焙烧的样品比表面为61 m²·g^-1，显著高于同温度下直接在空气中焙烧的样品。由于高温导致了物相重组，Ce_0.65Zr_0.35O₂的储氧量和还原性能随着焙烧温度的增加而提升。由于高温烧结导致Pd分散性的下降，其负载的催化剂的还原性能随着焙烧温度的增加而下降，从而最终导致催化剂活性的降低。但在"软-硬"模板法中1 000℃焙烧的样品负载的催化剂依然显示出很好的三效催化性能，该催化剂上C₃H₈、CO和NO的起燃温度分别为274、175和133℃，显著低于同温度下空气中直接焙烧的样品负载的催化剂。催化剂的氧化还原性能和Pd的分散性是影响催化活性的主要因素。