燃煤烟气中砷对V_2O_5-WO_3/TiO_2 SCR脱硝催化剂性能的影响

通过将商业V_2O_5-WO_3/TiO_2脱硝催化剂暴露于含As_2O_3烟气中,制备了砷中毒催化剂,并运用X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、NH3化学吸附、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱等技术表征分析了砷对催化剂性能的影响,并提出了催化剂砷中毒机理。结果表明,砷对催化剂具有严重的毒害作用,As_2O_3会吸附在催化剂表面,并被催化剂氧化形成As_2O_5覆盖层,减小催化剂比表面积,减少催化剂V活性位,阻止催化剂对NH3的吸附,造成催化剂失活。     

V_2O_5-TiO_2催化剂光催化降解2,4-二氯苯酚:催化剂载体和表面活性剂的影响（英文）

采用固态分散法成功制备了表面活性剂修饰的不同V_2O_5含量的二元氧化物催化剂,运用X射线衍射、漫反射光谱、红外光谱、扫描电镜和N_2吸附-脱附法对该纳米复合物进行了表征,并在紫外光照射下考察了其光催化降解2,4-二氯苯酚的性能.结果表明,50 wt%,V_2O_5-TiO_2(记为50V_2O_5-TiO_2)表现出比单纯V_2O_5,TiO_2和P25更高的光催化活性,V_2O_5和TiO_2之间的相互作用会影响二元氧化物催化剂的光催化效率.CTAB和HTAB的修饰显著增加了50V_2O_5-TiO_2样品的催化效率,其中(50V_2O_5-TiO_2)-CTAB催化剂在反应30 min后表现出最高的2,4-二氯苯酚降解率(100%)和反应速率(2.22 mg/(L·min)).表面活性剂的加入能修饰二元氧化物中V_2O_5和TiO_2的光学和电子性质,从而显著提高其光催化活性.     

邻二甲苯氧化制苯酐催化剂的研究I.V2O5-TiO2的组成、物性和反应性能

用XPS,IR,TG和脉冲色谱法考察了V_2O_5-TiO_2复合氧化物催化剂中V_2O_5与TiO_2的相互作用,V_2O_5的分散状态和释氧活性,以及催化剂对邻二甲苯氧化的活性和生成苯酐的选择性。阐明了该催化剂组成对活性和选择性的影响。XPS和TG结果表明,V_2O_5含量<10wt%时,它与TiO_2可形成有V_2O_5与TiO_2相互作用和释氧活性的表面层;在V_2O_5含量～10wt%时,该表面层形成得最充分。IR研究证实表面层的释氧活性是由V_2O_5的V=O键松弛引起。V_2O_5>10wt%时,样品中除有释氧活性的V_2O_5外,还有不具有释氧活性的V_2O_5,前者对催化活性和选择性有主要贡献,后者则有不利影响。     

CeO2添加对Ag/A12O3催化剂低温氨氧化性能的影响

采用活性测试和氮气吸附、X射线衍射、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射吸收光谱、高倍透射电镜、原位漫反射傅里叶变换红外光谱和O2脉冲吸附等研究了铈添加对Ag/Al2O3催化剂低温氨氧化性能的影响.结果表明,适量铈的添加可以明显促进Ag/Al2O3催化剂的低温氨氧化活性,且对催化剂的选择性影响不大.添加铈不仅可以促进Ag/Al2O3催化剂表面吸附和活化O2的能力,而且可促进催化剂表面对氨的解离吸附和活化.这是铈促进Ag/Al2O3催化剂低温氨氧化活性的主要原因.     

V_2O_5-SnO_2催化剂的还原行为及其与氧化活性的关系

用程序升温还原(TPR)方法研究了不同组成V_2O_5-SnO_2样品的还原性能,并对不同还原阶段样品进行了X射线衍射(XRD)及电子顺磁共振(EPR)测定。结果提供了还原过程中物相及钒离子价态变化的信息,发现由于钒离子在SnO_2中的高度分散及组分间的相互作用,V~(5+)的还原温度比纯V_2O_5有明显降低,说明V_2O_5-SnO_2二元氧化物体系比V_2O_5更易获得电子,上述现象与V_2O_5-SnO_2样品作为甲苯选择氧化催化剂所表现的相当高的活性密切相关。     

Mn-Al和Cu-Mn-Al复合氧化物催化苯甲醇选择氧化反应

用溶胶-凝胶法制备了不同组成的Mn-Al和Cu-Mn-Al复合氧化物两组催化剂,用于苯甲醇选择氧化反应.用X射线衍射(XRD)、N2物理吸附(BET)、扫描电镜(SEM)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、O_2程序升温脱附(O_2-TPD)和X射线光电子能谱(XPS)技术对催化剂进行了结构表征,考察了催化剂组成对催化活性的影响.结果表明:以甲苯为溶剂,O_2为氧化剂,353 K反应5 h,Mn_2Al和Cu_(0.3)Mn_(0.7)Al_2催化剂上的苯甲醇转化率分别为36.6%和40.9%,苯甲醛选择性均为100%.进一步研究表明:催化剂活性与其H2还原性和O_2吸附性有关,高活性的催化剂吸附氧多,生成的活性氧易参与反应.     

氨法选择性还原氮氧化物V_2O_5/TiO_2-PILC催化剂的抗硫性能（英文）

选择性催化还原(SCR)是目前去除氮氧化物最有效的方法之一.V_2O_5/TiO_2催化剂被广泛应用于氨法选择性还原氮氧化物(NH_3-SCR)反应,但该催化剂存在工作温度高(300–400℃)及SO_2氧化率高引起设备腐蚀和管路堵塞等问题,开发低温SCR催化剂具有重要意义.过渡金属氧化物(如Fe_2O_3,MnO_x和CuO等)催化剂用于低温SCR先后见诸文献报道,但这些催化剂在SO_2和H_2O存在下易失活.近年来柱撑黏土(PILC)引起科学家广泛关注,Yang等首次将V_2O_5/TiO_2-PILC催化剂应用于NH_3-SCR反应,发现其催化活性高于传统V_2O_5/TiO_2催化剂.柱撑黏土基催化剂在NH_3-SCR反应中也显示出良好抗硫性能,但V_2O_5/TiO_2-PILC催化剂的抗硫机理至今尚未见深入研究.因此我们制备了一系列V_2O_5/TiO_2-PILC催化剂,采用原位漫反射红外等方法详细研究了其抗硫性能较好的原因.首先采用离子交换法制备出TiO_2-PILC载体,之后采用浸渍法制备了不同钒含量(质量分数x/%=0,3,4,5)的xV_2O_5/TiO_2-PILC催化剂.同时,制备了传统V_2O_5/TiO_2和V2O5-MoO_3/TiO_2催化剂作为对比.活性评价结果显示,4V/TiO_2-PILC催化剂具有最高的催化活性,其催化性能与传统钒钛催化剂相当.在160℃时,NO转化率可达80%以上.同时,4V/TiO_2-PILC催化剂还具有较宽的反应温度窗口,在260–500℃范围内,NO转化率保持在90%以上.向反应体系中加入0.05%SO_2和10%H_2O后,在低温(160℃以下)时所有催化剂的反应活性都有一定提高,可能是由于SO_2的加入提高了催化剂的表面酸性.继续升高温度,4V/TiO_2和4V6Mo/TiO_2催化剂活性均明显下降,而4V/TiO_2-PILC催化剂的活性则未出现明显下降.原位漫反射红外光谱结果显示,SO_2在三种催化剂表面的吸附以表面硫酸盐或亚硫酸盐物种以及离子态SO_4~(2–)物种形式存在,而在4V/TiO_2-PILC催化剂表面离子态SO_4~(2–)物种的量最少.X射线光电子能谱及O_2程序升温脱附结果显示,在4V/TiO_2-PILC催化剂上,表面吸附氧(Oads)的量最少.综合上述分析可以得出,在SO_2气氛下,离子态SO_4~(2–)物种在SCR催化剂表面的累积可能是导致其失活的主要原因,而离子态SO_4~(2–)物种的形成可能与催化剂表面吸附氧的量有关.     

水热老化对不同方法制备的Fe-ZSM-5用于NH_3选择性催化还原NO_x的影响

采用液体离子交换、等体积浸渍和固相离子交换制备了一系列Fe-ZSM-5催化剂,并将其用于NH3选择性催化还原NOx(NH3-SCR)反应.运用X射线衍射、紫外-可见漫反射吸收光谱和原位漫反射傅里叶变换红外光谱对催化剂进行了表征.结果表明,Fe-ZSM-5催化剂表面Fe物种可分为孤立Fe3+物种、低聚Fe氧化物团簇和Fe2O3,各催化剂上NH3-SCR反应活性不同的根本原因是其表面Fe物种分布不同.水热老化后,Fe-ZSM-5催化剂上400oC以下反应时NOx转化率降低,而高温活性略有提高,各催化剂活性差异减小;同时NH3氧化活性和NO氧化活性均明显降低.这可归因于水热老化使Fe-ZSM-5催化剂表面的孤立Fe3+物种相对浓度降低,低聚Fe氧化物团簇和Fe2O3相对浓度增加,以及催化剂表面Br?nsted酸性位显著减少所致.     

CuO-WO3-ZrO2的结构和性质对苯甲醛加氢反应催化性能的影响

采用共沉淀法制备了不同CuO和WO₃含量的CuO-WO₃-ZrO₂催化剂. 利用X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 X射线荧光光谱(XRF)、 N₂气物理吸附、 氢气程序升温还原(H₂-TPR)、 X射线光电子能谱(XPS)及程序升温脱附(TPD)等手段对催化剂的结构和表面性质进行了表征. 结果表明, WO₃的引入可以调变ZrO₂的晶型, 从而使催化剂的比表面积和孔径发生变化, 促进CuO在催化剂表面的分散, 并影响催化剂的酸碱性. 在苯甲醛加氢制备苯甲醇反应中, 以CuO质量分数为18%, WO₃质量分数为10%的CuO-WO₃-ZrO₂为催化剂时苯甲醛单程转化率达到92.03%, 产物苯甲醇的选择性为94.76%.     

火焰辅助热解方法制备Ag_2O/TiO_2及其光催化制氢性能

以钛酸丁酯和硝酸银为前驱体,采用一步火焰辅助热解法制备了Ag_2O/TiO_2光催化剂并研究了样品在紫外-可见光照射下的光催化制氢性能。利用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)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)对样品进行了表征。XRD结果表明TiO_2均为锐钛矿晶型,Ag的引入对XRD结果无明显影响。SEM图显示未修饰的TiO_2是微球形貌,随着引入Ag含量的增加,微球减少直至消失。通过XPS分析和化学沉淀法表明样品中Ag的存在形式为Ag_2O。UV-Vis DRS测试发现引入Ag后提高了样品的光吸收。前驱体中Ag的量影响样品的光催化活性,最高的光催化制氢的活性可以达到相同条件下的P25的15倍。对光催化反应后的样品进行分析,认为在光催化过程中部分Ag_2O通过光生电子转化为Ag形成Ag/TiO_2,进一步提高光催化制氢活性。     

应用X射线无标样相定量法研究V_2O_5-TiO_2体系的表面分散

载在TiO_2上的V_2O_5是烃类氧化有活性和选择性的催化剂,许多作者对其物理化学性质和催化性能进行了研究,认为V_2O_5能在TiO_2表面上分散。北京大学物理化学研究所用X射线相定量等方法研究了某些催化剂活性组份在载体表面分散的自发倾向,对于比表面大的载体,活性组份晶相的消失或减少非常明显。X射线相定量通常需要有纯相标样,混合加入内标或参比物以测量X射线参比强度。无标样联立方程法不需用纯相标样和参比物,通过对不同含量的分析试样所建立的各相     

Ce4+, Zr4+共掺杂提高V2O5-WO3/TiO2催化剂脱硝性能及抗K中毒能力

近年来, NO_x的排放造成了严重的环境污染.氨选择性催化还原技术(NH3-SCR)是目前消除NO_x最有效的手段之一.V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂在300–400°C范围内表现出优异的脱硝性能,因此被广泛用于NH3-SCR反应.然而该催化剂抗碱(土)金属中毒性能较差,且碱(土)金属碱性越强对催化剂的毒害越大(即K Na Ca Mg).已有研究显示,当K_2O质量分数达1%时,催化剂将完全失活,所以对传统的V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂进行改性以提高其抗K中毒性能具有十分重要的意义.最近, CeO_2由于具有优异的氧化还原性能和储/释氧能力,在NH3-SCR反应得到了广泛的关注.研究显示, CeO_2的改性可提高钒基催化剂脱硝活性及抗碱金属中毒性能,这主要是由于CeO_2的掺杂可以有效提高催化剂表面酸性及氧化还原能力. ZrO_2是一种酸碱两性氧化物,常被用作载体或者助剂.研究显示, ZrO_2的引入可以提高催化剂热稳定性,增大比表面积以及提高氧迁移能力.基于此,我们制备了一系列的V_2O_5-WO_3/TiO_2-ZrO_2, V_2O_5-WO_3/TiO_2-CeO_2以及V_2O_5-WO_3/TiO_2-CeO_2-ZrO_2催化剂,以期提高V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂脱硝性能及抗K中毒能力.研究发现, Ce~(4+), Zr~(4+)共掺杂可以有效提高V_2O_5-WO_3/TiO_2催化活性,拓宽反应温度窗口,增强抗K中毒能力.进一步借助X射线衍射、比表面积测定、氨气-程序升温脱附、氢气-程序升温还原和X射线光电子能谱等表征对催化剂进行全面分析.结果显示, Ce~(4+), Zr~(4+)共掺杂对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂物理化学性质的影响与其脱硝性能及抗K中毒能力有着密不可分的关系.首先, Ce~(4+), Zr~(4+)可以掺杂进入TiO_2晶格,抑制TiO_2晶粒的生长,从而导致比表面积以及总孔体积的增加;比表面积的增加有利于活性物种的分散,而总孔体积的增加有利于反应物分子与催化剂充分接触.其次, Ce~(4+), Zr~(4+)共掺杂可以提高催化剂表面酸性和氧化还原性能,表面酸性的增加有利于催化剂吸附与活化反应物种NH_3,氧化还原性能的提高有利于NO氧化为NO_2,进而通过"快速NH3-SCR"反应提高催化剂活性;同时, Ce~(4+), Zr~(4+)共掺杂还可以有效降低K中毒对表面酸性和氧化还原性能的影响,这主要是由于Ce~(4+)可以与K原子结合形成Ce-O-K物种,而Zr~(4+)的引入可以增加Ce~(4+)的热稳定性,使得更多的Ce~(4+)与K结合,避免了K与活性钒物种结合形成V-O-K物种,使得活性V5+得到了有效的保护.原位红外实验揭示了V_2O_5-WO_3/TiO_2-CeO_2-ZrO_2催化反应遵循L-H机理,且K中毒并未改变其反应机理.最后,该催化剂在H_2O和SO_2存在的条件下仍具有最佳的脱硝性能,因而有望用于实际高K含量的燃煤烟气脱硝.     

CeO_2对钒基催化剂NH_3-SCR反应性能的影响

氮氧化物(NO_x)是一种主要的大气污染物,采用氨选择性催化还原(NH_3-SCR)是实现NO_x排放控制的最有效手段。以V_2O_5/TiO_2为研究对象,通过引入CeO_2对其结构及表面性质进行改性,显著提高了V_2O_5/TiO_2催化剂的NH_3-SCR反应性能,其中1%(质量分数)V_2O_5/Ce_(0.1)Ti_(0.9)O_2催化剂在180～470℃内NO_x的转化率在80%以上,具有较宽的温度操作窗口和良好的抗硫稳定性。表征结果表明:CeO_2的引入可抑制TiO_2晶体的长大,产生更多的结构畸变,并显著增大催化剂的比表面积。V和Ce物种之间的相互作用促进了催化剂表面V~(5+)物种的形成,增强了催化剂对NO的吸附和氧化能力,并提供较多的弱和中等强度的酸性位,导致其低温SCR反应性能的显著升高;但同时表面强酸中心数量的减少以及NH_3非选择性氧化能力的升高,使其高温区SCR的活性明显降低。     

Rh/V2O3催化剂上合成二碳含氧化合物的选择性的研究

由Rh/V_2O_3催化剂制备过程的红外光谱测定发现,酸性的RhCl_3·3H_2O溶液浸渍V_2O_3制备的催化剂上有 VOCl_2·5H_2O生成,VOCl·5H_2的低温脱水过程是可逆的;在高温下(300℃),VOCl_2发生歧化生成稳定的 VOCl和挥发性的VOCl_3,少量的VOCl_2·5H_2O添加到 Rh/SiO_2上可使催化剂的活性和生成 C-含氧化物的选择性明显提高,当钒促进的 Rh/SiO_2催化剂的H_2还原温度适当升高时,催化剂上生成C-含氧化物的选择性明显提高,同时伴随着催化剂上CO吸附的 IR 谱带强度明显下降,表明钒的化合物部分地覆盖了金属铑的表面,可能起着促进剂的作用。     

苯氨基甲酸甲酯分解催化剂Bi-Zn复合氧化物的制备及其催化性能

采用共沉淀法制备了一系列Bi-Zn复合氧化物催化剂并将其用于催化苯氨基甲酸甲酯(MPC)分解制备苯基异氰酸酯(PI).用热重、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱考察了Bi/Zn摩尔比和焙烧温度对催化剂物相结构和表面性质的影响.结果表明,Zn的加入使Bi_2O_3由α晶相转变为活性更高的β晶相,500℃焙烧时Bi-Zn前驱体分解较为完全,析出Bi_2O_3粒子的同时伴生较多Bi_(7.65)Zn_(0.35)O_(11.83)晶相.在Bi/Zn摩尔比为2/1,焙烧温度为500℃条件下制得的催化剂活性最高,此时MPC转化率为86.O%,PI选择性为91.7%,优于单独使用Bi_2O_3时的催化性能.     

贫燃条件In-Ag/TiO_2-γ-Al_2O_3催化CO选择性还原NO（英文）

汽车尾气中主要污染成分CO和NO_x可导致酸雨、光化学烟雾和臭氧空洞效应,对生物、环境及生态系统造成重大危害.污染源中CO是性能优良的还原剂,如能不添加还原剂实现CO催化还原NO_x,将成为最具经济技术优势的NO_x脱除技术.在富氧、低温条件下,利用CO选择性催化还原NO_x为N_2,是目前选择性催化还原研究中的热点和难点.催化CO还原NO_x常用的贵金属Ir,Rh,Pt和Pd矿藏稀少,价格昂贵,有氧条件下活性急降,而分子筛催化剂和一些金属氧化物催化剂普遍存在反应温度高,尤其对N_2选择性差等问题.为解决上述问题,需寻找新的适合我国矿产资源的催化体系.研究发现,稀散金属基催化剂对氮氧化物的净化具有一定效果,因而可将我国的稀散金属资源优势转化为技术优势和经济优势.因此,本文以TiO_2-γ-Al_2O_3(TA)为载体,In/Ag为活性组分,采用等体积浸渍法制备了InAg/TA以及In/TA,Ag/TA和InAg/Al(γ-Al_2O_3为载体)催化剂,考察了贫燃条件下CO选择性还原NO的催化活性.研究表明,双金属催化剂InAg/Al和InAg/TA的活性比单金属催化剂In/TA和Ag/TA高,In/TA催化剂中引入Ag物种能降低起燃温度;另外,相比于InAg/Al催化剂,InAg/TA催化剂具有较高的催化活性,550-600°C时N_2产率超过60%,说明载体中引入TiO_2可以提高催化剂活性.为了深入研究InAg/TA催化剂中Ag物种和TiO_2对In物种的作用,通过比表面测定、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱、紫外-可见光吸收光谱、氢气程序升温还原、傅立叶变换红外线光谱等方法分析了催化剂结构和表面形态.结果表明,Ag物种可以提高In物种的分散性,In和Ag物种在TA载体表面可以很好地分散,从而有利于提高催化活性.In和Ag物种在TA载体表面以氧化态形式存在,并且Ag物种可以提高In物种表面含量,表面In和Ag物种含量越高,吸附活性位越多,催化活性越高;同时,TiO_2也可以促进NO吸附,从而提高InAg/TA催化剂活性.InAg/TA催化剂在450°C连续反应72 h进行稳定性测试,测试前后分别在50-600°C进行活性测试,并用XRD和TEM对反应后的催化剂进行表征测试.结果表明,InAg/TA催化剂具有较好的稳定性,连续反应前后催化剂活性基本保持不变,推测可能由于在有CO和O_2存在的体系中,Ag物种利用自身Ag~+与Ag~0之间的氧化还原反应抑制了活性组分In_2O_3的还原和聚集,稳定了In物种乃至催化剂活性.InAg/TA催化剂用于贫燃条件下CO还原NO具有较好的催化效果,主要归因于催化剂活性组分分散性好,稳定性高,对NO吸附能力强.Ag物种可以稳定In物种并提高其分散性,TiO_2可以改善In物种和Ag物种的分散性并促进NO吸附.     

Ag/SBA-15低温气相选择性催化氧化苯甲醇合成苯甲醛（英文）

以SBA-15为载体,采用浸渍法制备了不同Ag含量的Ag/SBA-15,通过N2吸附-脱附、X射线衍射、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、X射线光电子能谱和电感耦合等离子体质谱对催化剂进行了表征.将Ag/SBA-15用于苯甲醇气相选择性催化氧化合成苯甲醛,研究了反应条件对转化率和选择性的影响.结果表明,Ag/SBA-15具有均一的一维孔道结构、较厚的孔壁(3–5 nm)及较大的比表面积(411–541 m2/g),其规整纳米空间的限域作用使一定负载量的Ag以纳米尺寸均匀分散于介孔SBA-15孔道内,增加了活性组分的比表面积.亲核性氧物种从Ag到SBA-15表面的氧溢流,提高了低温下Ag/SBA-15对苯甲醇气相选择性氧化合成苯甲醛的催化性能.5.3%Ag/SBA-15中的Ag粒径为5–6 nm,且均匀分散于载体孔道中,反应温度为220°C时,苯甲醇转化率为87%,苯甲醛选择性为95%;240°C时,苯甲醇转化率和苯甲醛选择性分别高达94%和97%;并在240–300°C范围内,其催化活性和选择性保持不变,表现出了良好的温度耐受能力.催化剂经活化再生可以连续使用40 h,选择性基本保持不变.     

Au/Ag_2O与Ag掺杂的Au粉催化剂上CO氧化反应:Au-Ag双金属催化剂活性位（英文）

有关用于各种氧化反应中Au-Ag双金属催化剂存在显著协同效应的来源有两种观点:(1)AgO_x块与体相Au表面的接触界面起重要作用,体相Au的表面是催化活性位;(2)Au-Ag双金属催化剂中形成的Au-Ag合金中电荷从Ag转移到Au上,可能对催化剂活性起作用.因此,确定Au表面上Ag是以氧化物还是以金属合金形式存在可能是深度理解该协同效应的关键.为了检测和验证催化剂活性的增加是由于Ag_2O与Au纳米粒子的紧密接触,在密闭循环反应体系中比较研究了Au/Ag_2O和Ag_2O催化剂上CO氧化反应.将CO/O_2摩尔比为2的混合气通入到这二个催化剂上来跟踪压力降低的速率.因而检测了气体的消耗量和CO_2的生成量.结果发现,在稳态下Au/Ag_2O和Ag_2O催化剂的压力降低的速率不存在差别.这两个催化剂上压力的降低是由于Ag_2O中表面晶格氧被混合气中CO的还原所致.Au/Ag_2O催化剂上得到的结果与以前研究的具有氧化表面的Ag掺杂的Au粉末(Ag/Au-b)上的一致,也表明AgO_x块与体相Au表面界面周边不大可能是CO氧化反应催化活性位.基于具有稳态表面的Ag/Au-b样品上的研究结果,我们认为AgO_x物种被还原为0价态Ag而形成的Ag-Au合金很可能是催化活性位.     

Ce-Zr复合氧化物负载Au纳米粒子催化甲醇氧化反应中的载体效应

采用沉积-沉淀法制备了不同Ce/Zr比的Au/Ce1-xZrxO2(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8)催化剂,研究了其催化甲醇完全氧化反应和选择氧化反应中的载体效应.通过X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱、高分辨透射电镜、CO2和NH3程序升温脱附以及CO吸附红外光谱等手段表征了催化剂的结构、组成和酸碱性.结果表明,这些催化剂具有相似的载体粒径和晶相结构、Au担载量、Au粒径和价态以及相似的表面酸碱性等.在甲醇完全氧化和甲醇选择氧化反应中,Au/Ce1-xZrxO2催化剂活性均随载体中Ce/Zr比的减小而降低.与催化剂储氧量,即表面活性氧浓度下降一致.对于甲醇选择氧化反应,甲酸甲酯选择性则随Ce/Zr比减小而升高.这不是由于催化剂表面酸碱性差异所致,而是与催化剂载体中Ce含量降低导致的表面活性氧浓度减小和催化剂的氧化能力减弱密切相关.Au催化剂载体效应本质的认识将有助于为目标氧化反应设计具有更高活性或选择性的催化剂体系.     

Pt在MgAl_2O_4载体上的分散程度对催化苯甲醛加氢反应影响（英文）

构建催化剂特别是在亚纳米尺度下分散的贵金属催化剂的构效关系是多相催化研究领域中的主要任务之一.我们采用与金属Pt具有强相互作用的Mg Al_2O_4尖晶石作为载体,通过简单浸渍法制备了在纳米、亚纳米和单原子尺度上分散的Pt催化剂.首先利用X射线衍射和原子分辨的球差校正电镜,确定了Pt在Mg Al_2O_4尖晶石载体表面上随负载量增大逐渐形成孤立的和相邻的单原子Pt,然后逐渐形成无定形Pt聚集体和小晶粒;然后利用电感耦合等离子体光谱和CO化学吸附测定了催化剂中Pt的含量和分散度;进一步通过测定CO在Pt表面吸附的红外光谱,区分了载体表面单原子和金属颗粒表面原子的CO吸附特征结构,并据此对不同结构的Pt原子进行了半定量估算.考察了具有不同Pt分散结构的Pt/Mg Al_2O_4催化剂的催化苯甲醛选择性加氢能力,发现以载体表面Pt单原子物种为主的催化剂,可在较宽的温度区间内保持较高的部分加氢产物苯甲醇的选择性(60–150oC,苯甲醇选择性99.4–97.9%,甲苯选择性~0.4%),而以Pt纳米颗粒为主的催化剂上苯甲醇选择性降低显著,同时生成较多深度加氢产物甲苯(60-150oC,苯甲醇选择性99.0–93.1%,甲苯选择性0.7–5.0%).此外,我们测定了各催化剂在不同转化率(~20–90%)时催化剂加氢反应的质量比活性和转化频率(TOF),并在较低苯甲醛转化率(~20%)时,估算了不同结构Pt物种对苯甲醛加氢反应的本征活性,发现Pt纳米颗粒表面原子比Mg Al_2O_4载体表面Pt单原子本征活性更高(4807 h–1 versus 3277 h–1).综上,Pt单原子催化剂具有贵金属原子利用率高,本征活性和加氢选择性高等优点;Pt纳米催化剂表面原子深度加氢能力强,加氢选择性较差,虽本征活性更高,但不足以补偿贵金属原子利用率降低带来的活性损失,Pt质量比活性显著低于单原子催化剂.此外,Mg Al_2O_4尖晶石负载的单原子Pt催化剂也具有良好的催化反应循环稳定性,是一种较为理想的催化苯甲醛选择性加氢制苯甲醇催化剂.