Ce0.6Zr0.35Y0.05O2和Pr0.6Zr0.35Y0.05O2催化剂表面上CO氧化和18O-16O交换反应的研究

测定了在Ce0.6Zr0.4O2,Ce0.6Zr0.35Y0.05O2,Pr0.6Zr0.4O2和Pr0.6Zr0.35Y0.05O2 (分别表示为CZ,CYZ,PZ和PYZ)样品表面上的CO氧化反应和18O-16O 同位素交换反应.结果表明: 在CZ和PZ系列固熔中掺杂Y3 离子可以改善晶格氧的迁移速度;PZ和PZY的晶格氧比CZ 和CZY 的晶格氧具有更高的氧化反应活性.其原因是将Y3 掺杂到Ce0.6Zr0.4O2 或Pr0.6Zr0.4O2晶格中,增加了样品的氧空位浓度,从而提高了晶格氧的迁移性质,而PrOx比CeO2具有更低温度的氧化还原性质,因此PZ和PZY的晶格氧比CZ 和CZY 的晶格氧具有更高的氧化反应活性.     

PdO/纳米Ce0.6Zr0.35Y0.05O2上甲烷催化氧化性能研究

采用以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂的改进共沉淀法合成了高比表面积(129 m2·g-1)立方相Ce0.6Zr0.35Y0.05O2(CZY(CTAB)固溶体"菜花"状纳米粒子,并以此为载体利用浸渍法制备了PdO含量为4%～10%的催化剂,考察了其对甲烷氧化反应的催化活性.结果表明,4%～10%PdO/CZY(CTAB表现出很好的催化活性在CH4/O2摩尔比1/4,空速50000 h-1和温度360 ℃的反应条件下,甲烷完全氧化成二氧化碳和水.以CZY-CTAB固溶体纳米粒子作载体担载PdO,可大大地减小甲烷转化率随温度变化的"滞后回线"现象.根据表征结果,认为这一优良催化性能与铈锆钇固溶体对活性相PdO的稳定作用及其较大的比表面积有关.     

晶格氧用于甲烷氧化制合成气的研究：—氧化铁的氧化还原性能

制备了氧化铁剂,对其进行了程序升温实验（O2－TPD、空气－TPO和CH4－TPR）和不同温度下的多次CH4－空气脉冲循环反应,并对催化剂进行了XRD表征,研究结果表明,Fe2O3不仅具有较高的稳定性,还具有良好的氧化还原性能,可使CH4氧化为CO2和H2O。在750－850℃范围内,Fe2O3具有良好的提供晶格氧的能力;在900℃以上,供氧速度减慢,供氧和补氧能力明显降低,XRD测试结果表明,高于900℃时,脉冲空气不能将与脉冲CH4反应后的氧化铁氧化为Fe2O3晶格,导致了氧化铁供氧量下降。     

添加铈对锰基催化剂的织构-结构及其氧化还原性能的影响

考察了添加稀土Ce对Mn/γ-Al2O3催化剂的织构-结构、表面活性组分的分布及氧化还原性能的影响,以催化燃烧易挥发有机污染物(VOCs)苯为探针反应研究了Ce对Mn基催化剂催化性能的影响。采用传统的浸渍法制备了系列催化剂,利用粉末X射线衍射(XRD),N2吸脱附程序升温还原(TPR)等手段对催化剂进行了表征分析。结果表明,添加稀土使Mn基催化剂比表面积、孔体积减小,说明部分Ce进入孔道中,形成了更多的氧化还原活性位,并且进一步研究得知,适量Ce的添加可以促进催化剂活性位的自组装,达到理想的催化氧化性能。添加Ce后,催化剂的活性组分中高价Mn的含量明显增加,这些都有利于提高催化剂的氧化性能。活性实验结果表明,添加适量Ce优化了催化剂的织构-结构、表面活性组分及氧化还原性能,因此催化剂的活性和稳定性明显提高,其中以MnCe为1∶1时,活性最佳,280℃左右就能完全转化苯。     

钾改性Mn/Ce0.65Zr0.35O2催化剂催化氧化甲苯

Volatile organic compounds (VOCs) are both harmful to human health and the environment; however, catalytic combustion offers a promising method for VOC purification because of its high efficiency without secondary pollution. Although manganese-based catalysts have been well studied for VOC catalytic oxidation, their catalytic activity at low temperature must be improved. Alkali metals as promoters have the potential to modulate the electronic and structural properties of the catalysts, improving their catalytic activity. Herein, a Ce_0.65Zr_0.35O₂ support was prepared by co-precipitation and MnO_x/Ce_0.65Zr_0.35O₂ catalysts were obtained through the incipient-wetness impregnation method. The catalytic properties of K-modified MnO_x/Ce_0.65Zr_0.35O₂ for toluene oxidation with different molar ratios of K/Mn were investigated. In addition, the catalysts were characterized by XRD, UV/visible Raman, Hydrogen temperature program reduction (H₂-TPR), Oxygen temperature programmed desorption (O₂-TPD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and in situ diffuse reflectance FTIR spectroscopy (DRIFTS) experiments. The results showed that alkali metal doping with K significantly improved the catalytic activity. In particular, when the molar ratio of K/Mn was 0.2, the monolith catalyst Mn/Ce_0.65Zr_0.35O₂-K-0.2 exhibited the best performance with the lowest complete conversion temperature T₉₀ of 242 ℃ at a GHSV of 12000 h⁻¹. The XRD results suggested that MnO_x was uniformly distributed on the surface of the catalyst and that Mn⁴⁺ partially reduced to Mn³⁺ on the addition of K. The Raman spectrum demonstrated that with increasing K content, both the β- and α-MnO₂ phases coexisted on the Mn/Ce_0.65Zr_0.35O₂-K-0.2 catalyst, increasing the number of surface defect sites. The H₂-TPR experiment results confirmed that Mn/Ce_0.65Zr_0.35O₂-K-0.2 exhibited the lowest reduction temperature and good reducibility. From the O₂-TPD experiments, it was clear that Mn/Ce_0.65Zr_0.35O₂-K-0.2 contained the most surface adsorbed oxygen species and excellent lattice oxygen mobility, which benefitted the toluene oxidation activity. In addition, the XPS results suggested that the content of surface adsorbed oxygen species of the Mn/Ce_0.65Zr_0.35O₂-K-0.2 catalyst was the highest among all the tested samples. In addition, toluene-TPSR in N₂ as measured by in situ DRIFTs analysis demonstrated that available lattice oxygen was present in the Mn/Ce_0.65Zr_0.35O₂-K-0.2 catalyst. Therefore, the Mn/Ce_0.65Zr_0.35O₂-K-0.2 catalyst exhibited the best redox properties and oxygen mobility of the prepared samples and showed excellent activity toward toluene oxidation. Therefore, it was concluded that the addition of an appropriate amount of K improved the redox performance of the catalyst and increased the number of surface defect sites and mobility of the lattice oxygen of the catalyst as well as the concentration of the surface active oxygen species, thereby significantly improving catalytic ability.     

陈化体系组成对Ce0.65Zr0.35O2储氧材料性能的影响

采用共沉淀法制备了Ce_0.65Zr_0.35O₂(CZ)储氧材料, 在传统的水陈化体系中引入了乙醇, 研究了乙醇的加入对CZ储氧材料性能的影响. 对所制备样品进行了傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、N₂吸附-脱附、储氧量(OSC)和H₂程序升温还原(H₂-TPR)的表征, 并考察了以CZ储氧材料为载体制备的单钯催化剂的三效性能. 结果表明, 乙醇引入陈化体系对样品的结构和性能有显著影响. 以醇水共存体系陈化制备的CZ储氧材料颗粒小、堆积松散、孔径分布宽、孔容大, 具有优异的储氧性能和热稳定性, 经1000 °C焙烧后, 比表面积为29.3 m²·g^-1, 储氧量仍高达520 μmol·g^-1. 以此为载体制备的单钯催化剂, 空燃比操作窗口宽, 对C₃H₈、CO、NO的转化明显优于水陈化体系制备的储氧材料所制备的催化剂.     

Ce0.35Zr0.55La0.10O1.95对低贵金属Pt-Rh型三效催化剂性能的影响

采用共沉淀技术制备了Ce0.35Zr0.55La0.10O1.95固溶体, 其织构和结构性能以及氧化还原性能分别采用BET、XRD和程序升温(TP)技术进行了表征. 制备了低贵金属Pt-Rh型三效催化剂, 考察了Ce0.35Zr0.55La0.10O1.95对催化剂性能的影响. XRD和BET的结果表明, 经600 ℃焙烧5 h后, Ce0.35Zr0.55La0.10O1.95具有与Ce0.50Zr0.50O2相似的立方结构和高的比表面积；经1000 ℃焙烧5 h后, 仍能保持稳定的立方结构和47.25 m2•g−1的比表面积, 表现出优越的织构性能和高的热稳定性. H2-TPR和O2-TPO的结果表明, Ce0.35Zr0.55La0.10O1.95具有比Ce0.50Zr0.50O2更好的氧化还原性能. 和含Ce0.50Zr0.50O2的催化剂相比, 含Ce0.35Zr0.55La0.10O1.95的催化剂具有较宽的工作窗口, 优越的低温起燃性能, 较强的水气变换能力；催化剂经1000 ℃高温水热老化5 h后, 仍具有良好的催化活性, 表现出了优异的抗老化性能.     

Ce0．6Zr0．35Y0．0502和Pr0．6Zr0．35Y0．05O2催化剂表面上CO氧化和^18O-^16O交换反应的研究

测定了在Ce0．6Zr0.4O2,Ce0.6Zr0.35Y0.05O2,Pr0.6Zr0.4O2和Pr0.6Zr0.35Y0.05O2(分别表示为CZ，CYZ，PZ和PYZ)样品表面上的CO氧化反应和^18O-^16O同位素交换反应。结果表明：在CZ和PZ系列固熔中掺杂Y^3 离子可以改善晶格氧的迁移速度；PZ和PZY的晶格氧比CZ和CZY的晶格氧具有更高的氧化反应活性。其原因是将Y^3 掺杂到Ce0.6Zr0.4O2或Pr0.6Zr0.4O2晶格中，增加了样品的氧空位浓度，从而提高了晶格氧的迁移性质，而PrOx比CeO2具有更低温度的氧化还原性质，因此PZ和PZY的晶格氧比CZ和CZY的晶格氧具有更高的氧化反应活性。     

Pt-TiO2/Graphene催化剂的氧还原和甲醇氧化电催化性能研究

以二(2-羟基丙酸)二氢氧化二铵合钛（TBA）和氧化石墨烯（GO）为前驱体,通过水热法合成出不同TiO₂含量的TiO₂/Graphene（TiO2/G）复合材料,随之用微波醇热法还原Pt前驱体可得Pt-TiO₂/G催化剂. 实验结果表明,TiO₂可与Pt相互作用,添入适量TiO₂的Pt-TiO₂/G催化剂具有较高的氧还原电催化活性及甲醇氧化的电催化活性与稳定性. 但TiO₂电导率偏低,过量TiO₂的添入反而使其电催化性能降低.     

三维虫孔状介孔纳米粒子Ag2O/Ce0.6Zr0.35Y0.05O2的制备、表征及其对甲烷氧化反应的催化性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂, 采用改进的共沉淀法合成了高比表面积的虫孔状介孔Ce0.6Zr0.35Y0.05O2(CZY)立方晶相结构的纳米粒子, 用浸渍法制备了Ag2O质量分数为0.2%—4.0%的Ag2O/CZY催化剂, 以XRD, HRSEM, HRTEM/SAED, H2-TPR和XPS等表征手段测定了CZY 和Ag2O/CZY催化剂的物化性质, 考察了其对甲烷氧化反应的催化性能. 结果表明, 质量分数为2.0%的Ag2O/CZY催化剂在空速为50000 h-1、甲烷/氧气摩尔比为1:4和反应温度为600 ℃的条件下, 可使甲烷完全氧化成CO2和H2O, 且基本上消除了在升温、降温过程中甲烷转化率随温度变化的“滞后回线”现象. 可见, Ag2O/CZY的优良催化性能与CZY具有发达的三维虫孔状介孔结构、较大的比表面积、较强的储释氧能力及其稳定活性相Ag2O等因素有关.     

具有介孔孔壁的三维有序大孔 Ce0.6Zr0.4O2固溶体的合成与表征

以有序密堆积的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)单分散微球为大孔模板剂、以三嵌段共聚物EO20PO70EO20(P123)为介孔模板剂、以硝酸亚铈和硝酸氧锆为金属源,采用溶剂挥发自组织法首次合成了具有介孔孔壁的三维有序大孔结构的Ce0.6Zr0.4O2固溶体,并利用XRD,TEM/SAED,N2吸附-脱附等技术表征了所合成的铈锫固溶体的物理性质.结果表明,经500℃灼烧所制得的Ce0.6Zr0.4O2固溶体为多晶单相立方结构,具有三维有序大孔结构,其大孔直径为50～200mm.壁厚为10～40nm,大孔孔壁具有孔径为3～4 nm的蠕虫状介孔结构.     

CeO2-ZrO2-Y2O3对Pt-Rh型三效催化剂性能的影响

采用共沉淀法技术制备了Ce0.35Zr0.55Y0.10固溶体,并对其进行了比表面积、储氧量的测试和XRD的表征.将其用于低贵金属Pt-Rh型三效催化剂的制备,考察了CeO2-ZrO2-Y2O3对三效催化剂性能的影响.结果表明,Ce0.35Zr0.55Y0.10具有与Ce0.50Zr0.50O2相似的立方结构和相近的储氧量,经高温(1000 ℃)后仍能保持较大的比表面积(38.66 m2·g-1).和含Ce0.50Zr0.50O2的三效催化剂相比,含CeO2-ZrO2-Y2O3的三效催化剂经高温老化后,C3H8,CO,NO仍具有较高的转化率和较低的起燃温度.     

Structural and Morphological Investigation of Ce0.6Zr0.4O2 Oxides Synthesized by Sol-Gel Method: Influence of Calcination and Redox Treatments

Ceria-zirconia mixed oxides of nominal composition Ce_0.6Zr_0.4O₂ were prepared by sol-gel method. The structural and morphological modifications of these materials due to calcination and redox treatments up to 1000°C were studied by X-ray diffraction (XRD) and Rietveld refinements, specific surface area measurements (BET), oxygen storage capacity (OSC), TEM and SEM analyses. The materials maintain high OSC after several hours of treatments at 1000°C in oxidizing and reducing atmosphere, showing good resistance to the thermal ageing. An improvement of the OSC is manifested after repetitive redox cycles, even though textural characterization shows that reduction/oxidation processes induce sintering of the crystallites.     

钾元素掺杂对铈锆固溶体中氧物种的影响

采用溶胶-凝胶法制备了一系列不同摩尔比K+掺杂的铈锆固溶体xK-Ce0.7Zr0.3O2(x=0.05,0.10,0.15,0.20,0.25,0.30,0.35,0.40),对其催化碳烟颗粒物(PM)燃烧的活性进行了评价,并采用XRD,H2-TPR,O2-TPD,XPS测试方法对催化剂样品进行了表征。结果表明:K+掺杂后均形成了具有立方面心萤石结构的K-Ce-Zr-O固溶体催化剂。K+掺杂量的改变导致铈锆固溶体产生不同程度的晶格畸变及表面活性氧的含量改变;掺杂K+有利于晶格氧的流动性和铈锆固溶体的释放氧能力的增强,促进催化活性的提高。当0.10≤x≤0.40时,催化剂具有较好的催化性能。     

制备方法对Ce0.5Zr0.5O2固溶体微观晶相结构及还原性能影响的研究

采用不同合成方法制备了4种组成为Ce0.5Zr0.5O2的铈锆固溶体.通过XRD,BET,H2-TPR,HREM以及SEAD等表征手段,研究了微观晶相结构对铈锆固溶体还原性能的影响规律,以及对固溶体储放氧能力的影响.分析结果表明,在同一组成下,不同制备方法得到截然不同的晶相组成,4种固溶体包含4种不同的晶相组合.通过对微观晶相结构的定量分析,发现立方相的形成对促进固溶体的还原性能起到重要作用.其中,反相微乳法制得的铈锆固溶体能够形成完整的立方相结构,在H2-TPR还原过程中耗氢量最大,表明其具有优良的可还原性及储放氧能力,适合作为TWC,POX等催化剂载体.     

水热法合成Ce0.67Zr0.33O0.2固溶体研究

采用两种不同前驱体通过水热法合成了Ce0.67Zr0.33O0.2固溶体,并通过XRD,BET,TPR等手段考察了样品的相结构,比表面及还原特性.结果表明,在180℃,12 h的水热条件下,以共沉淀产物为前驱体所制得的Ce0.67Zr0.33O0.2固溶体比表面积较高,但存在一定程度的相分离;以凝胶产物为前驱体制得的Ce0.67Zr0.33O0.2固溶体结构更完整,具有良好的还原特性及热稳定性.