稀土催化材料研究与应用

稀土具有特殊的物理和化学性质,在化学反应过程中表现出良好的催化效果,在多种领域得到了广泛应用.目前,稀土催化材料在石油化工催化、机动车尾气催化、燃料电池催化、催化燃烧、制氢催化及其他环保催化的相关材料方面发挥着重要的作用.尽管稀土催化应用广泛,但是稀土对于各个催化过程的作用鲜见系统总结,因此,本文主要对近年来上述领域关...     

复合氧化物CeO2-Co3O4催化氧化CO的性能

以共沉淀法制备CeO2-Co3O4复合氧化物，研究复合氧化物CeO2-Co3O4低温催化氧化CO的性能。通过采用热重分析（TG）、比表面积测试（BET）、X射线衍射分析（XRD）、程序升温还原（TPR）以及原位红外漫反射（FT-IR）等表征手段，详细探讨了铈含量对于复合氧化物CeO2-Co3O4低温催化氧化CO性能的影响。结果表明：复合氧化物CeO2-Co3O4催化氧化CO的性能明显优于单一氧化物CeO2和CO3O4，     

将自由基转化为负离子的光催化稀土材料

设计制造了具有负离子功能的稀土-半导体氧化物组装材料，并进行了自由基的测试。测试表明，该材料不仅在紫外光照射条件下能产生大量活性氧自由基，而且在无光照条件下也能产生大量活性氧自由基，突破了常规半导体氧化物不能在可见光条件下催化的难点。同时表明，材料所产生的自由基量与负离子量有直接对应关系。这意味着，在稀土离子的光催化及变价的氧化-还原过程中存在羟基自由基转化为负离子的可能。依此提出了在光催化作用下稀土离子与材料表面吸附的H2O和O2的循环变化模型图。     

稀土合金催化裂解乙炔合成管径可控的碳纳米管

以稀土合金MlNi5-1.35(CoAlMn)1.35为催化剂,C2H2为碳源,H2为还原气和载气,用CVD法合成了纯度较高的CNTs。通过用SEM,TEM,XRD及Raman等表征测试方法,研究了H2流量对合成的CNTs管径、产量、纯度、形态及石墨化程度的影响。结果表明:合金催化剂经还原后其粒径从μm级细化到了nm量级;在催化剂与C2H2反应过程中不通入H2时,催化剂上仍能生长出CNTs,但其长度短而管径粗(约97.8nm),管壁厚而粗糙;随着H2流量增大,CNTs管径先减小后增大,而其产量、纯度及石墨化程度则先提高后下降。当H2流量为50ml·min-1时,CNTs管径达最细(平均管径49.1nm);H2流量为75ml·min-1时,其产物纯度高,产量最大(4.05g·g-1催化剂),CNTs石墨化程度最高;H2流量为100ml·min-1时,CNTs管径最均匀(平均管径97.8nm)。     

均相稀土催化配位聚合反应的特征与催化剂的结构及其生成机理

本文着重介绍了均相稀土配位催化剂的结构与能够产生顺式-1,4和反式-1,4双烯烃聚合物的催化剂活性中心的生成机理。     

纳米微昌Y2Sn2—xFexO7—δ的制备及其催化选择性能研究

采用共学沉淀并加法制备了Ｂ位掺杂烧绿石型稀土复合氧化物纳米微晶Ｙ２Ｓｎ２－ｘＦｅｘ７Ｏ－δ。制备的纳米微晶属于立方晶系，Ｆｄ３ｍ，晶胞参数和掺杂量呈线性关系。通过Ｍｏｓｓｂａｕｅｒ，ＴＧ－ＤＴＡ，气相色谱和γ射线辐照等技术研究了纳米微晶对ＣＯ的催化选择性能。     

稀土复合钴基HMS催化剂的制备及其氯苯催化燃烧性能

以钴基HMS催化剂为主体,从稀土复合方式、不同稀土元素、稀土元素含量等方面系统考察了稀土元素对钴基HMS催化剂氯苯催化燃烧性能的影响。并将孔结构、XRD以及紫外可见漫反射等表征结果与催化活性进行了有效关联。结果发现:Ce较La和Nd能更好地改善钴基HMS的催化性能。同时发现,通过负载法进入HMS孔道的Ce较通过原位法掺杂在骨架的Ce具有更佳的促进作用,且当Ce盐(硝酸铈)的负载量为20%(质量分数)时,效果最好。     

VOCs控制催化剂的研制

以堇青石蜂窝陶瓷体为第一载体、γ-Al2O3为第二载体,制成的含稀土La和过渡金属元素的复合氧化物催化剂,在连续流动的反应体系上评价了催化剂对苯、氰氢酸、乙酸和氯苯等VOCs的氧化反应活性.结果表明: 采用LaCuMn组合制备的催化剂,La的含量在7%～10%左右、Cu的含量在5.5%左右、Mn的含量在7.5%左右时,第二载体γ-Al2O3的负载以采用半胶、pH值4～5、加入某些活性剂、负载量以7%～10%、活化温度为400～500 ℃时制成的催化剂的活性最好,研制的VOCs控制催化剂对各种VOCs均具有很高的催化活性.     

负载稀土型酸活化膨润土的酯化催化活性

负载稀土型酸活化膨润土的酯化催化活性李永绣，冯天泽，胡平贵，何小彬，辜子英，廖荣辉（南昌大学化学系南昌３３００４７）关键词稀土，膨润土，催化酯化可用稀土、膨润土单独作酯化催化剂，但活性不高［１～３］。本文将稀土用离子交换的方法负载到酸活化膨润土中，寻...     

铈锰氧化物对二氯甲烷催化氧化性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了系列Ce1-xMnxO2催化剂,运用BET,XRD,Raman,XPS和H2-TPR等方法对催化剂进行了表征。并考察了催化剂对CH2C l2催化氧化的性能。XRD结果表明,催化剂中Ce的加入可以有效抑制催化剂晶粒变大,且有部分Mn离子进入CeO2骨架中形成了固溶体;而XPS结果表明,催化剂中Mn物种以+3和+4价存在。H2-TPR结果表明,催化剂中Ce的加入降低了MnOx中晶格氧的还原温度。反应活性结果表明,Ce1-xMnxO2系列催化剂较纯CeO2,MnOx催化活性好,其本征活性顺序为Ce0.8Mn0.2O2Ce0.6Mn0.4O2Ce0.5Mn0.5O2Ce0.4Mn0.6O2Ce0.2Mn0.8O2CeO2MnOx。这可能是由于Ce的添加提高了催化剂中MnOx晶格氧的活泼程度,进而影响反应性能。     

钆及双稀土元素掺杂TiO2可见光催化降解罗丹明B的研究

以钛酸丁酯为前驱体，采用溶胶一凝胶法制备了钆及双稀土元素共掺杂纳米TiO2光催化剂，研究了自制催化剂在可见光下对有机染料罗丹明B催化降解反应的活性。稀土掺杂后的TiO2在可见光下催化活性比纯的TiO2有显著的提高。当Gd^3＋与TiO2的摩尔比为1．5％，催化剂经过500℃焙烧，对罗丹明B的降解率达到99．5％；Gd^3＋：La^3＋：TiO2的摩尔比为O．5：0．5：100，焙烧温度为600℃，降解率高达99．9％，比双元素掺杂的结果更好。     

超微粒La-Co氧化物催化剂对柴油机尾气碳黑催化燃烧性能的研究

用有机酸络合法制备了Co3O4，NiCo2O4和LaCo2O43种催化剂。通过程序升温氧化反应(TPO)技术对这3种催化剂进行模拟柴油碳黑催化燃烧反应的活性评价。研究发现以Co3O4为活性成分的催化剂能显著降低碳黑燃烧的温度。以Ni和La部分取代Co3O4后形成的复合氧化物NiCo2O4和混合氧化物LaCo2O4能改进Co3O4的氧化活性。但是NiCo2O4不能改进碳黑在松散接触时的燃烧活性；而混合氧化物LaCo2O4由于形成了超微粒含缺陷的LaCoO3钙钛矿型结构，它具有良好的低温氧化活性和表面原子移动性，因而能显著改进碳黑在松散接触时的燃烧活性。     

稀土氧化物催化和表面化学：I.CeO2和Pr6O11的表面羟基及其反应活…

利用ＦＴ－ＩＲ、同位素技术和内循环反应等方法考察了ＣｅＯ２和Ｐ６Ｏ１１的表面羟基及其与ＣＯ反应的活性。ＣｅＯ２和Ｐｒ６Ｏ１１经高温脱气处理后表面大量的碳酸基和羟基脱附。但部分残留的表面羟基反应活性很高，在２００℃甚至更低温度可与ＣＯ反应形成表面甲酸基物种。当温度超过３００℃时，表面甲酸基物种被表面晶格氧进一步氧化为表面碳酸基物种，但部分表面羟基又复原。认为经高温脱气处理后造成表面配位不饱和中心并使     

稀土络合催化苯乙炔直接成膜聚合 Ⅴ.苯乙炔在钕、铁混合络合催化体系中的直接成膜聚合

 乙酰丙酮(AA)、苯酰丙酮(BA)为配体的钕(Nd)、铁(Fe)混合催化剂与三异丁基铝[Al(i-Bu)₃]组成络合催化体系,能使苯乙炔在甲苯/己烷混合溶剂中直接聚合成膜。研究了其聚合反应规律及动力学行为,并对聚苯乙炔膜进行了全面表征,揭示了钕、铁两组分催化剂具有协同催化效应。     

摩托车催化器内部热冲击实验研究

对当前排放现状进行统计, 结合新国标限值对当前排放控制技术的任务加以分析, 认为催化净化技术适合于当前的净化任务. 排气温度骤变, 即所谓热冲击现象是导致催化器劣化的重要因素之一. 为此开发了模拟热冲击现象的实验系统并对某样品进行了初步实验. 结果表明, 催化器经18 h热冲击后活性明显下降. 随后对实验样品的进一步分析, 发现热冲击以后, 催化器储氧能力明显下降, 初步认为这是导致活性下降的主要原因.     

稀土元素对磷钼钒杂多酸催化氧化活性的影响

讨论了镧的置換度和稀土元素对含氧有机化合物在杂多酸催化剂上的氧化反应的影响,并与催化剂的结构进行了关联。镧的引入不影响氧化脱氢反应,而明显削弱插入氧反应。其它稀土元素的影响与镧相同。     

稀土催化材料的应用及研究进展

介绍了稀土催化材料在石油化工，化石燃料催化燃烧、机动车尾气的催化净化，有毒有害废气的治理，Cl化工、固体氧化物燃料电池及移动制氢、稀土催化理论研究等方面的应用和研究现状，并就稀土催化材料研究中存在的问题和稀土催化材料的发展进行了思考和展望。