沉淀方法对CeO2-ZrO2系储氧材料性能的影响

利用不同沉淀方法制备了一系列CeO2-ZrO2系储氧材料,并应用BET、XRD、TPR及其储氧性能测定等方法对储氧材料进行了研究.结果表明,不同的沉淀方法对样品的结构和性能有重要的影响.并流法可得到耐高温,储氧性能好,比表面积高的储氧材料;正滴法所得样品储氧量低但稳定,其比表面积抗老化性能差;反滴法所制备的样品储氧性能好,老化后比表面积较低.三种沉淀方法均可形成CeO2-ZrO2固溶体,材料的还原性能取决于比表面积,但与储氧性能无直接关系.     

焙烧温度对复合储氧材料性能的影响

自上世纪80年代初期以来,稀土铈氧化物(CeO2)作为一种储氧材料已在汽车三效催化剂(TWC)中得到了广泛应用。众所周知,CeO2在富氧和富燃条件下有储氧和释放氧的功能,CeO2在缺氧条件下可通过Ce4 转化成Ce3 而释放出氧气,在富氧条件下Ce3 又可氧化成Ce4 而吸收氧,即2CeO2(Ce2O3 1/2     

CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3稀土储氧材料制备工艺的研究

采用化学沉淀法制备了系列CeO2-ZrO2-Al2O3稀土储氧材料,并用BET,XRD和储氧性能测定等表征手段考察了陈化时间、La2O3含量、反应pH和沉淀方式等工艺因素对CeO2-ZrO2-Al2O3比表面积、储氧性能和结构的影响。结果表明:当陈化时间为12 h,反应pH=10时,掺杂2%(质量分数)La2O3的CeO2-ZrO2-Al2O3样品在老化前后均具有很高比表面积和良好的储氧性能,并且pH为影响样品比表面积及热稳定性能的主要因素。与一步法沉淀相比,二步法制得的CeO2-ZrO2-Al2O3样品具有很高的热稳定性能,1050℃老化5 h后的样品比表面积高达46.4 m2.g-1,但储氧性能略差,这与Al2O3对CeO2-ZrO2的结构影响程度有关。     

不同沉淀剂对Ce0.65Zr0.35O2复合氧化物性能的影响

本文选用不同沉淀剂,用共沉淀法制备了稀土储氧材料Ce0.65Zr0.35O2复合氧化物,对用不同沉淀剂制备出的氧化物样品进行了XRD,BET,OSC和H2-TPR的测试和分析。结果表明,用不同沉淀剂制备出的氧化物,均为立方相的铈锆固溶体,经1000℃5小时老化后也无相的分离;以(NH4)2CO3和NH3.H2O的混合物为沉淀剂制备出的氧化物有最大的比表面积,经600℃焙烧后高达120m2/g以上;并且样品具有良好的储氧性能及低温还原能力。     

La2Zr2O7催化剂结构相变对甲烷氧化偶联反应性能的影响

采用共沉淀法并通过改变焙烧温度制备了一系列具有不同晶相结构的La_2Zr_2O_7催化剂,在微型固定床反应器上评价其甲烷氧化偶联反应性能,并利用XRD、Raman、CO_2-TPD、XPS等表征手段,探究催化剂的物相结构、表面碱性以及表面氧物种的变化规律。结果表明,随着焙烧温度从700℃逐渐升高到1200℃,La_2Zr_2O_7催化剂结晶度不断提高,晶相发生明显变化,从无定形结构逐渐向缺陷萤石结构过渡,最终转变成烧绿石结构。焙烧温度提高促使La_2Zr_2O_7晶相转变过程中,催化剂表面的碱性强度减弱,中等碱性位数量以及具有催化活性的表面氧物种O_2~(2-)和O_2~-的相对含量不断减少,致使催化剂的CH_4转化率和C_(2+)选择性不断降低。其中,无定形LZO-CP-700催化剂表现出最佳的甲烷氧化偶联反应性能。     

表面活性剂对CeZrYO储氧材料性能的影响

采用表面活性剂聚乙二醇改性共沉淀法制备了铈锆钇储氧材料,并详细考察了表面活性剂的添加方式和添加量对储氧材料性能的影响.采用X射线衍射、氧脉冲吸附、H2程序升温还原和N2吸附技术对储氧材料的晶体结构、储氧性能、还原性能和织构性能进行了表征.结果表明,表面活性剂的添加方式和添加量对储氧材料的性能有重要影响.随着表面活性剂添加量的增加,储氧材料的储氧量先增加后减少,在添加量为50%时达最大值.在表面活性剂添加量相同的情况下,与一次性添加制得的样品相比,分两次添加制得的样品的比表面积和孔体积有所增大,抗老化性能有所提高.一次性添加表面活性剂制得的样品经高温老化后,小于10nm的孔基本消失;而分两次添加表面活性剂制得的样品经高温老化后,仍保持有这些小孔.     

制备方法对CuO—Ce0．7Zr0．3O2催化剂的氧缺位和CO氧化活性的影响

采用溶胶-凝胶法和溶胶-凝胶 浸渍法两种方法制备了CuO-Ce0.7Zr0.3O2催化剂,并对催化剂进行了XRD、Raman等表征,考察了催化剂的CO氧化性能.研究结果表明,溶胶-凝胶法制备的CuO-Ce0.7Zr0.3O2催化剂的CO氧化活性明显高于溶胶-凝胶 浸渍法制备的CuO/Ce0.7Zr0.3O2催化剂,CuO-Ce0.7Zr0.3O2催化剂容易形成氧缺位和表面高分散CuO的颗粒较大,从而提高催化活性.     

K-Ce0.5Zr0.5O2催化碳颗粒物燃烧性能

用等体积浸渍法制备了不同K负载量的xKNO₃-Ce_0.5Zr_0.5O₂系列催化剂，用程序升温氧化反应(TPO)考察催化剂对碳颗粒物(soot)燃烧的催化活性. 并采用XRD、BET、FT-IR、XPS等技术对KNO3负载催化剂进行表征. 结果表明KNO₃负载量对催化剂的比表面、表面化学环境有显著的影响；KNO₃能使催化剂对soot的催化燃烧活性有较大提高，且存在最佳负载量，当x=0.5时，催化剂的活性最好，碳颗粒物的起燃温度（Ti）和峰顶温度（Tp）分别为290 ℃和360 ℃. 在反应过程中，KNO₃熔融状态的形成和K₂CO₃的生成，使催化活性明显提高.     

固-固化学法制备Ce0.75Zr0．25O2氧化物固溶体及其表征

以碳酸铈、氯氧锆和草酸为原料,采用机械力活化固-固化学法制得前驱物,前驱物经热分解获得了相应的目标产物Ce0.75Zr0.25O2氧化物固溶体.对前驱体进行了热重-差热(TG-DTA)测试,分析了在球磨及煅烧过程中可能发生的化学反应.采用X-射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)和光电子能谱(XPS)等对产物进行了表征,实验结果表明:产物为单一的立方晶系固溶体,没有单独的氧化锆或氧化铈存在,粉体分散性好,呈圆球状,分布均匀,平均粒径为15.8 nm,比表面积达85.4 m2/g.对机械力活化固相化学反应的机制进行了研究.     

不同铈添加量对CeO2-ZrO2-Al2O3材料性能的影响

采用共沉淀法制备了一系列不同铈添加量的CeO2-ZrO2-Al2O3(CZA)储氧材料,并通过XRD、低温N2吸附-脱附、氧脉冲吸附(OSC)和H2-TPR等手段进行了表征。XRD结果表明,在1 000和1 100℃高温焙烧后,当CeO2添加量为8%时样品具有最好的结构稳定性能。N2吸附-脱附结果表明,CeO2添加量为8%时样品具有最好的织构性能,1 000℃时,比表面积和孔容分别为:136.6 m2.g-1和0.38 mL.g-1;1 100℃时,比表面积和孔容分别为:83.7 m2.g-1和0.23 mL.g-1。OSC结果显示,CeO2添加量为8%时样品具有最大的储氧量,1 000℃和1 100℃分别为70μmol.g-1和31μmol.g-1。H2-TPR结果表明,CeO2添加量为8%时样品具有最佳的还原性能。     

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。     

高性能Ce0.35Zr0.55Y0.1O1.95稀土储氧材料的研究

The oxygen storage material (OSM) Ce_0.35Zr_0.55Y_0.1O_1.95 was prepared by co-precipitation routine and studied by means of TEM, XRD, XPS, BET, H₂-TPR and oxygen storage capacity (OSC) measurements. The results indicated that this material possessed plenty of Ce³⁺ and lattice oxygen vacancy (percentage of Ce³⁺ was 59.6%) and high cerium atom utilization ratio (80.04%). The porous material was with an average BET surface area of 97 m²·g^-1 and pore volume of 0.26 mL·g^-1. After aged at 1 000 ℃ in air for 5 h, the sample still possessed plenty of Ce³⁺ and lattice oxygen vacancy (percentage of Ce³⁺ was 57.1%), and showed high cerium atom utilization ratio (78.25%), and high thermal stability.     

Cu/ZrO2-Al2O3上表面氧物种脱附及其对催化性能的影响

采用ＸＲＤ,ＴＰＤ－ＭＳ和ＴＰＲ方法研究了ＺｒＯ２的改性对ＣｕＯ／γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂上铜物种人散状态,表面氧物种的脱附和恢复性能,铜物种还原再氧行为的影响,并ＣＯ氧化反应为探针考察了催化剂的氧化活性,结果表明,ＺｒＯ２的存在的铜物种在γ－Ａｌ２Ｏ３载体上的分散容量降低,促进ＣｕＯ／γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂上表面氧物种的脱附,同时有效地促进铜物种的还原,从而增加ＣＯ的氧化活性,实验还发现热处理条件对催     

MnO_2/NiCo_2O_4的静电自组装合成及其电化学性能

通过带负电荷的MnO2纳米片与带正电荷的Co-Ni层状双氢氧化物(LDHs)纳米片的静电自组装外加后续热处理合成了异质层状结构的MnO2/NiCo2O4复合物.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、拉曼光谱、原子吸收光谱(AAS)、场发射扫描电镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对其结构和形貌进行了表征.用循环伏安(CV)、恒流充放电和电化学交流阻抗技术对其电化学性能进行了测试.研究结果表明,该方法制得的异质复合物具有多孔层状堆垛结构,这种特殊的结构不仅增大了电解液离子的接触面积,而且还为其嵌入-脱出提供了有效途径.该复合物在1 A·g-1电流密度时,-0.6-0.45 V电位窗口内的比电容达482 F·g-1,优于纯组分MnO2和NiCo2O4的电容性能.     

Ni/NiCo2O4电极的制备及其析氧反应性能

采用溶胶-凝胶法制备NiCo₂O₄尖晶石粉体, 然后以多孔Ni 为基体, 通过复合溶胶涂覆结合烧结制备Ni/NiCo₂O₄ 涂层电极. 运用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)和X 射线衍射(XRD)表征粉体以及Ni/NiCo₂O₄涂层电极的组成和结构. 采用循环伏安(CV), 稳态极化(LSV), 电化学阻抗谱(EIS), 恒电位阶跃以及恒电位长时间电解研究涂层电极在5 mol·L^-1 KOH溶液中的电催化析氧反应(OER). 结果表明: Ni/NiCo₂O₄涂层电极与多孔Ni 电极对比, 具有低的析氧过电位、高的比表面积和高的稳定性能; 其中比表面积增大了28.69倍,表观活化能在不同过电位分别降低了166.78和162.15 kJ·mol^-1.     

“软-硬”模板法制备的Pd/Ce0.65Zr0.35O2催化剂的结构和性能

采用"软-硬"模板法合成了Ce_(0.65)Zr_(0.35)O_2(CZ),并以其为载体制备了单Pd催化剂。采用能谱分析(EDS),激光拉曼光谱(Laser Raman)对焙烧的中间产物及CZ进行了表征分析;对催化剂进行了粉末X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),N_2吸附-脱附,储氧量(OSC),CO脉冲吸附和H_2程序升温还原(H_2-TPR)的表征,并对其三效催化活性进行了测试。结果表明:"软-硬"模板法在提高Pd/CZ催化剂的比表面和孔容的同时提高了催化剂中Ce~(3+)的比例和Pd的分散性,改善了固溶体的均一性,从而显著提高了其氧化还原性能和催化性能,使催化剂在老化前后都表现出了优异的三效催化活性。老化后对C_3H_8、CO、NO的起燃温度分别为318、180、210℃,低于软模板法合成的Pd/CZ催化剂,表现出优异的热稳定性。     

Structure Evolution Process of Ce0.65Zr0.25Y0.1O1.95 Prepared by Oxidation-Coprecipitation Method

Ce_0.65Zr_0.25Y_0.1O_1.95 oxides were prepared by oxidation-coprecipitation method using ammonia and salvolatile as precipitators. The as-prepared samples were thermally treated at different temperatures and characterized by thermogravimetry-differential scanning calorimetry (TG-DSC), Fourier transform-infrared (FT-IR) spectrometry, X-ray diffraction (XRD), and specific surface area measurements (BET). The results showed that the hydroxyl and carboxyl groups coexisted in the precipitate and a perfect solid solution was gradually formed with an increase in calcination temperature. The physisorbed water was lost from 100 to 170 °C, hydroxyl groups were removed from 250 to 300 °C, and the carboxyl groups were eliminated from 420 to 500 °C. A structure model was further proposed to understand the Ce_0.65Zr_0.25Y_0.1O_1.95 structure evolution process in depth.     

La2O3对Ni/γ-Al2O3甲烷化催化剂的助催化作用

我国将稀土作为助剂引入镍基甲烷化催化剂,大大提高了催化剂的活性和热稳定性,并已投入工业应用［1－3］．稀土对不同镍催化剂反应性能及其作用机理的研究已有一些报导［3－7］．谢有畅等观察到镍负载在经单层La2O3改性的γ－Al2O3表面,其晶粒要比没有La2O3时小得多．Rotgerink等认为添加La后反应速率的增加不只是由于几何效应,而是La对甲烷化本身有促进作用,单位镍表面的活性是随La含量不同而改变的,活性增加的同时表观活化能也增加［5］．作为助剂的La2O3在氢还原和反应过程中的变化及其作用的研究和讨论较少,目前一般认为添…     

铜物种对Cu/Fe2O3水煤气变换反应催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备了系列铜负载量不同的Cu/Fe₂O₃水煤气变换(WGS)催化剂,并考察了铜负载量对催化剂结构和水煤气变换反应性能的影响. 结果表明,Cu/Fe₂O₃催化剂呈现出良好的水煤气反应性能,当CuO质量分数为20%时,催化剂的WGS性能最优,250 ℃时CO转化率高达97.2%,同时热稳定性也最好. 运用X射线粉末衍射(XRD)、N₂物理吸脱附和H₂程序升温还原(H₂-TPR)等手段对Cu/Fe₂O₃催化剂的物相、织构特征及还原性能进行了表征,结果表明,CuFe₂O₄物种的存在极大地改善了催化剂的还原性能和WGS反应活性. 这是由于CuFe₂O₄特殊的尖晶石结构有利于Cu微晶的稳定;同时,CuFe₂O₄在低温下即被还原为单质铜,有利于促进催化剂体系中电子的转移. 此外,通过(NH₄)₂CO₃溶液处理,研究了独立相CuO对Cu/Fe₂O₃催化剂WGS反应性能的影响,结果发现,独立相CuO的存在,有利于H原子在各组分传递,从而促进催化剂的CuFe₂O₄的还原,改善Cu/Fe₂O₃催化剂的WGS反应性能.     

Cs取代对Ni-H3PW12O40/SiO2催化剂结构性质和催化性能的影响

采用两步浸渍法和载体上的原位反应制备了一系列Cs部分取代的Ni-Cs_xH_3-xPW₁₂O₄₀/SiO₂催化剂,并用N₂吸附比表面积测定(BET)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、原位X射线衍射(in situ XRD)、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、H₂程序升温脱附(H₂-TPD)、吡啶吸附傅里叶变换红外(FTIR)光谱等分析测试技术对催化剂进行了表征. 以正癸烷为模型化合物,对催化剂的加氢裂化性能进行了评价. 结果表明,8%Ni-50%Cs_1.5H_1.5PW/SiO₂催化剂具有最高的C₅₊收率,明显优于8%Ni-50%H₃PW/SiO₂催化剂和工业催化剂. 随着Cs 在Cs_xH_3-xPW中比例的增加,正癸烷的转化率逐渐降低,而C₅₊选择性则逐渐提高. 当催化剂具有合适的孔径时,选择性的提高是由于催化剂酸性的减弱,而转化率的降低则是由于催化剂加氢能力的减弱.