钙钛矿型La1-xCaxMnO3 δ催化剂制备及其甲烷催化燃烧性能研究

采用柠檬酸络合法制备了系列La1-xCaxMnO3+δ（x=0, 0.03, 0.05, 0.07, 0.1, 0.15, 0.2）催化剂,采用低温N2物理吸附,氢程序升温还原（H2-TPR）、氧程序升温脱附（O2-TPD）,X-射线衍射（XRD）和X-射线光电子能谱（XPS）研究了其物理化学性质,并考察了甲烷催化燃烧活性。结果表明,当Ca摩尔掺杂量为0.1时,催化活性最好。XRD和BET表征结果表明Ca可以进入钙钛矿结构中,Ca掺杂对催化剂的比表面积无显著影响。H2-TPR 和XPS表征结果表明Ca掺杂增加了Mn4+的含量。O2-TPD表征结果表明适量Ca掺杂可以降低晶格氧脱出温度。Mn4+具有较强氧化性,因此提高了催化活性,但随着Ca掺杂量增加,催化剂表面吸附氧含量有所减少,表明气相中氧难以迅速补充消耗的晶格氧,Ca掺杂量继续增加又会使催化活性有所下降。依据反应机理,Ca掺杂一方面可以促进Mn4+含量增加,有利于催化活性;另一方面会使催化剂表面吸附氧含量有所下降,降低了催化活性。     

大比表面积La0.8Sr0.2CoO3的制备及甲烷催化燃烧性能研究

采用丙氨酸溶液燃烧法、丙烯酰胺-丙氨酸法、丙烯酰胺-氨基乙酸法和环氧丙烷法制备了大比表面积钙钛矿型La0.8Sr0.2CoO3复合氧化物,研究了制备方法对复合氧化物结构和性能的影响,考察了其CH4催化燃烧活性,并运用XRD,FI-TR,BET,TPR等进行了表征. 结果表明,制备方法对复合氧化物的性能有较大的影响,其中以丙氨酸溶液燃烧法制备的复合氧化物的比表面积较大(20.31 m2·g-1)和催化燃烧活性较好(T50和T100分别为470和550 ℃). 表征结果表明,该法所制复合氧化物的平均晶粒度较小,表面和氧空穴处的化学吸附氧更容易移动,表观活化能较低,这均有利于催化活性的提高.     

镧钴镍复合氧化物催化剂的制备及催化甲烷燃烧活性研究

采用共沉淀法制备LaNi_1-xCo_xO₃系列催化剂(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0),研究B位离子Co的掺杂对单钙钛矿LaNiO₃催化甲烷燃烧性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、程序升温还原(H₂-TPR)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG-DSC)等实验技术对催化剂的结构和性能进行考察,以催化甲烷燃烧为目标,考察其对催化剂性能的影响。研究结果表明：Co离子的掺杂会改变单钙钛矿的晶型结构,改善催化活性,当x=0.8时,LaNi_0.2Co_0.8O₃的催化甲烷燃烧活性最好,其比表面积为22.4 m^₂.g^_-1,T_10%(起燃温度)为475℃,T_90%(完全转化温度)为610℃,反应活化能最小,为91.4KJ/mol。     

钙钛矿型La0.8Sr0.2FeO3中的晶格氧用于甲烷选择氧化取合成气

用自燃烧法制备了钙钛矿型La0.8Sr0.2FeO3催化剂。用H2－TPR考察了催化剂表面的氧消耗过程，用程序升温表面反应（TPSR）研究了甲烷与催化剂表面氧物种的反应，用在线质谱脉冲反应和甲烷／氧切换反应研究了催化剂的晶格氧选择氧化甲烷制合成气。结果表明，催化剂上存在两种氧物种，无气相氧存在时，强氧化性氧物种首先将甲烷氧化为CO2和H2O；而后提供的氧化性较弱的晶格氧具有良好的甲烷部分氧化选择性，可将甲烷氧化为合成气CO和H2（选择性可达95％以上）。在900℃一的CH4／O2切换反应结果表明，甲烷能与La0.8Sr0.2FeO3中的晶格氧反应选择性地生成CO和H2，失去晶格氧的La0.8Sr0.2FeO3能与气相氧反应恢复其晶格氧。在合适的反应条件下，用La0.8Sr0.2FeO3催化剂的晶格氧化替分子氧按Redox模式实现甲烷选择氧化制合成气是可能的。     

La2CoAlO6催化剂的制备及其甲烷催化燃烧性能

采用溶胶-凝胶法, 以柠檬酸为络合剂制备了新型稀土双钙钛矿催化材料La₂CoAlO₆, 利用X射线粉末衍射(XRD)、H₂-程序升温还原(H₂-TPR)、比表面(BET)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和磁性测试等手段对其进行了表征, 以甲烷催化燃烧反应为探针考察了其催化活性. 结果表明, 在空气气氛中, 经过1100 °C焙烧3 h后, 可以形成稳定的单相稀土双钙钛矿型化合物La₂CoAlO₆, 且该化合物表现出较好的甲烷催化燃烧活性, 起燃温度(T₁₀)和完全转化温度(T₉₀)分别为434.1和657.4 °C. 与稀土单钙钛矿型催化剂LaCoO₃和LaAlO₃相比, 其T₁₀分别降低了56.5和138.2 °C, T₉₀分别降低了84.6和108.9 °C. H₂-程序升温还原结果表明, 稀土双钙钛矿型化合物La₂CoAlO₆有较低的还原温度, 并且经过H₂-程序升温还原反应后, La₂CoAlO₆样品XRD图中的所有衍射峰均向小角度方向发生了移动. 扫描电子显微镜的结果表明, 稀土双钙钛矿型催化剂La₂CoAlO₆表现出无规则的片状形貌及较强的抗烧结性. 此外还发现稀土双钙钛矿型催化剂La₂CoAlO₆的磁滞回线较为特殊.     

La0.75Sr0.25Mn1-xNixO3＋δ材料的制备及其催化甲烷部分氧化性能

采用柠檬酸络合法制备了La0.75Sr0.25Mn1-xNixO3+δ(x=0,0.4,0.5和0.6)系列样品,考察了其对甲烷部分氧化的催化性能,并采用X射线衍射、H2程序升温还原、O2程序升温脱附和程序升温氧化等测试手段表征样品.结果表明,当x=0,0.4和0.5时,样品均形成稳定的钙钛矿结构:当x=0.6时样品同时存在钙钛矿和菱形六面体尖晶石结构.当x=0.5时样品存在4种可还原物种,同时具有高的表面氧特别是高的晶格氧含量,对甲烷部分氧化有利,这表明La0.75Sr0.25Mn0.5Ni0.5O3+δ具有良好的抗积炭性能.催化性能测试结果表明,当x=0.5时,样品具有良好的甲烷中温转化率,最高的CO和H2选择性,以及在700℃下最好的反应稳定性和抗积炭能力.     

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 ℃。     

铁取代六铝酸盐的制备及其对甲烷燃烧的催化性能

 采用共沉淀-水热处理法制备了铁取代六铝酸盐(BaFexAl12-xO19-δ,x≤3)催化剂,并用XRD,SEM,UV-Vis和BET等技术对催化剂进行了表征. 结果表明,经1000 ℃焙烧后催化剂开始出现少量六铝酸盐相,1100 ℃焙烧后六铝酸盐相为主要的晶相,当x＞3时催化剂中的杂质相不可忽略. Fe取代六铝酸盐中的Fe主要为Oh配位. 在x≤3范围内,随着Fe取代量的增加,催化剂对甲烷燃烧的催化活性逐渐升高,其中BaFe3Al9O19-δ的起燃温度最低(515 ℃); 继续增加Fe含量,催化剂的高温活性反而下降. 向Fe单取代六铝酸盐晶格中引入La制得的Ba0.5La0.5FeAl11O19-δ催化剂,其起燃活性与BaFeAl11O19-δ的基本相同,但高温活性有较大提高. 反应气组成对催化剂的活性有显著影响,提高O2分压可以降低催化剂的起燃温度,但对高温活性的影响不大. BaFe2Al10O19-δ催化剂在800 ℃下运行100 h没有发生失活现象.     

镧系六铝酸盐催化剂制备及甲烷燃烧催化性能表征

采用可控共沉淀法以NH4HCO3和NH4OH组成的缓冲溶液作为沉淀剂制备六铝酸盐,采用BET,XRD,TPR等技术考察了催化剂的物化性能.以甲烷催化燃烧为探针反应,对催化剂进行了催化性能表征,并研究了铈取代对催化性能的影响.结果表明： 采用NH4HCO3和NH4OH缓冲溶液作为沉淀剂使沉淀更均匀,可合成化学均一的六铝酸盐.La系六铝酸盐可在较低焙烧温度1050 ℃形成,稀土离子Ce主要是以高储放氧能力的CeO2相存在,与Mn之间存在协同作用提高了催化活性.当Mn取代度为2时,LaMnxAl12-xO19催化性能最佳,此时具有较高的氧化还原性能.Mn容易进入六铝酸盐晶格,Mn取代的La系六铝酸盐催化剂是很有前途的高温甲烷燃烧催化材料.     

LaMnxFe1-xO3催化剂的制备及其对甲烷燃烧的催化性能

采用共沉淀法,以（NH₄）₂CO₃为沉淀剂制备钙钛矿型催化剂LaMn_xFe_1-xO₃（x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0）,其结构和性能经XRD、 BET、 H₂-TPR、 SEM和TG-DSC表征。以催化甲烷燃烧为目标反应,考察了其催化性能,研究不同量离子掺杂对催化剂性能影响。结果表明：随着Mn离子掺杂量增加,催化剂的比表面积先变大后变小;LaMn_0.2Fe_0.8O₃的比表面积为42.1 m²·g^-1,催化活性最好,起燃温度T_l0%为400 ℃,完全转化温度T_90%为550 ℃。     

钴-锆复合氧化物催化剂的水热合成及甲烷低温催化燃烧性能

采用水热法制备了系列CoOx／ZrO2复合氧化物催化剂．其中钴与锆的摩尔比分别为1：9，2：8，3：7，4：6，5：5，6：4，7：3，8：2和9：1．甲烷低温催化燃烧测试表明，水热法制得的该系列催化剂有良好的低温催化活性和稳定性．     

铌改性的Pd/Al2O3催化剂催化苯燃烧反应简

采用浸渍法制备了Nb改性的Pd/Al2O3催化剂,考察了该催化剂催化苯燃烧反应性能,并研究了催化剂的稳定性. 结果表明,Nb的添加明显提高了Pd/Al2O3催化剂性能,在195 ℃时苯转化率达到90%,苯的完全燃烧温度降低了40 ℃. 采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、H2 程序升温还原(H2-TPR)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)和氮气吸附等手段对催化剂进行了表征,结果表明,Nb的加入不仅提高了Pd物种的分散度,同时改变了部分Pd的价态,形成适宜反应的PdO-Pd物种,并促进了催化剂表面氧浓度的增加,使氧物种氧化能力增强,从而提高了催化性能. 1%Pd-5%Nb/Al2O3催化剂的催化活性高于2.0%Pd/Al2O3催化剂.     

Preparation and Characterization of Single-Phase Perovskite La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ

Single-phase perovskite La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ has been successfully prepared by using citrate-EDTA complexation method at relatively low calcination temperature. The structure and thermal decomposition process of the complex precursor have been investigated by means of differential scanning calorimetry-thermal gravimetric analysis (DSC/TGA), X-ray diffraction (XRD), and Fourier transform infrared spectroscopic (FT-IR) measurements. The precursor decomposed completely and started to form perovskite-type oxide above 420℃ according to the differential scanning calorimetry (DSC) and thermal gravimetric analysis (TGA) results. Single-phase perovskite La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ obtained has been confirmed from the XRD pattern, and no peak of SrCO3 was found by XR.D of the oxides synthesized at a relatively low temperature of 800 ℃. The reducibility of La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ was also characterized by the temperature programmed reduction (TPR) technique. Disk shaped dense La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ membrane was prepared by the isostatical pressing method. The oxygen flux rate of dense La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ membrane was (2.8-18)×10-8 mol/(cm2·s) in the temperature range of 800-1 000℃.     

Oxygen production using La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3−α (LSCF) perovskite hollow fibre membrane modules

A phase-inversion/sintering technique has been employed in the production of La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3−α (LSCF) hollow fibre membranes, a bundle of which has then been placed in a high-temperature furnace for production of high purity oxygen from air at temperatures between 980 °C and 1060 °C. By applying a vacuum in the hollow fibre lumens, a product stream containing oxygen purity of 97.15% has been obtained. The downstream vacuum degree higher than 99 kPa shows negligible effect on the oxygen production rate. Studies on long-term operation suggest that the LSCF hollow fibre membranes are less stable for the oxygen production due to the segregation of the constituent membrane elements and the formation of new phases on the outer membrane surfaces. The effect of the operating cycle on the retrogression of membrane performance is much larger than that of duration used in a single cycle.     

Ce1-xNixO2/Al2O3/FeCrAl催化剂的制备及其甲烷催化燃烧性能

以FeCrA l合金薄片为基体,A l2O3为过渡载体,Ce1-xN ixO2(x=0.1-0.3)、CeO2和N iO为活性组分,制备了Ce1-xN ixO2/A l2O3/FeCrA l、CeO2/A l2O3/FeCrA l和N iO/A l2O3/FeCrA l金属基整体式催化剂,在固定床微型反应器中评价了催化剂的甲烷催化燃烧性能,用SEM、XRD、TPR等方法对催化剂的物相、表面形貌和氧化还原性进行了表征.结果表明,Ce1-xN ixO2在催化剂表面的分散性比CeO2和N iO要好;Ce1-xN ixO2/A l2O3/FeCrA l(x=0.1-0.3)催化剂具有好的催化活性和高温稳定性,CeO2/A l2O3/FeCrA l和N iO/A l2O3/FeCrA l催化剂有好的初活性但高温稳定性较差;活性组分与A l2O3和FeCrA l金属基体之间存在较强的相互作用.     

Survey of the quasi-ternary system La0.8Sr0.2MnO3–La0.8Sr0.2CoO3–La0.8Sr0.2FeO3

An overview on the variation of the thermal expansion, the electrical conductivity as well as non-stoichiometry of the oxide content as a function of composition within the quasi-ternary system La_0.8Sr_0.2MnO_3−δ–La_0.8Sr_0.2CoO_3−δ–La_0.8Sr_0.2FeO_3−δ in air is presented. The various powders were synthesized under identical conditions. The DC electrical conductivity values of the compositions at 800 °C in air vary in a wide range from 15 to 1338 S cm⁻¹. The magnitude of electrical conductivity of the perovskites is mainly determined by the percentage of cobalt in the compositions. A similar behaviour was observed for the measured thermal expansion coefficients between room temperature and 1000 °C in air, increasing from 10.9 to 19.4 × 10⁻⁶ K⁻¹ as a function of cobalt content. Changes in the oxygen stoichiometry of the materials were characterized by temperature-programmed oxidation measurements.     

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.     

还原剂对La0.7Sr0.3Co0.8Fe0.2O3钙钛矿催化剂NOx储存性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了La0.7Sr0.3Co0.8Fe0.2O3钙钛矿催化剂,考察了还原剂种类(CO,C3H6,H2)对催化剂在氮氧化物储存还原(NSR)循环前后的氮氧化物储存量(NSC)和NO-to-NO2转化率的影响.O2程序升温脱附(O2-TPD)实验结果表明,CO还原后的钙钛矿催化剂上形成了较多的氧空位,而氧空位则是一种有效的NOx储存活性中心.活性测试和傅里叶红外变换(FTIR)光谱表征结果显示:在NSR循环中,以CO为还原剂时催化剂显示了最佳的氮氧化物(NOx)储存效果.进一步的研究结果显示,当采用CO作为还原剂时,经过三次NSR循环后,催化剂中出现了Sr3Fe2O7新物相,而该物相可能具有比La0.7Sr0.3Co0.8Fe0.2O3钙钛矿更佳的NOx储存性能.综上所述,CO作为还原剂时可能使钙钛矿催化剂产生更多的氧空位以及更易于储存NOx的Sr3Fe2O7物相,这些原因使其NOx储存性能得到了大幅度改善.