CuO/TiO2/γ-Al2O3催化剂表征及对NO＋CO反应性能研究

采用色谱-微反流动法反应装置考察了w%CuO/15%TiO2/γ-Al2O3催化剂对NO＋CO的反应活性;催化剂经空气氛或氢气氛预处理后,NO转化率达100%的反应温度分别是325和275℃;XRD仅能检测到γ-Al2O3晶相,负载15%CuO后可以检测到微弱的CuO晶相;H2-TPR能检测到2个CuO的还原峰（α和β峰）,将其归属于高度分散的CuO分别在裸露的γ-Al2O3和TiO2/γ-Al2O3载体上的还原;原位红外分析结果表明催化剂经空气氛或氢气氛预处理后,吸附NO＋CO反应气后,反应的中间产物N2O出现的温度分别为200和150℃。     

CuO/TiO2的制备及对NO＋CO反应性能的研究

以三种不同的TiO2为载体，负载6%CuO，在色谱-微反装置上考察了三种Cu6-Ti催化剂对NO＋CO反应的活性。结果表明，由于制备方法不同，活性差别很大，三者活性顺序依次为：Cu6-Ti(T)> Cu6-Ti(S)> Cu6-Ti(nm)，TiO2的比表面积及晶型对活性的影响不明显。H2-TPR结果表明，Cu6-Ti在整个TPR过程中出现了3或4个还原峰，表明有多种CuO物种存在。不同预处理Cu6-Ti的TPR显示，在反应中Cu物种可能以多种价态同时存在。NO-TPD结果亦证明，Cu6-Ti对NO＋CO的反应活性与NO在催化剂表面的解离难易密切相关，而与NO的吸附量关系不大。     

预处理气氛对CuO/CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂表面性质及“NO+CO”反应性能的影响(英文)

用不同的预处理气氛制备了CeO2/γ-Al2O3载体以调节表面Ce的价态,并以Cu(CH3COO)2为前驱体制备了CuCeAl催化剂。XRD和H2-TPR的结果表明在还原气氛下处理的CeO2/γ-Al2O3载体具有更多的活性氧原子,因此相应的CuCeAl催化剂表面有更多分散态的Cu2+/Cu+物种。NO+CO反应的结果表明分散态的Cu2+/Cu+是NO转化的活性物质,而Cu0在低温下具有较好的N2选择性。因此,同时含有分散态Cu2+/Cu+和少量晶相Cu0的催化剂具有最好的催化性能。     

CexTi1-xO2复合氧化物的结构及负载CuO对NO还原性能研究

采用共沉淀法制备了不同摩尔比(x=0,0.1,0.2～0.9,1.0)的CexTi1-xO2复合氧化物,考察了CuO/CexTi1-xO2对NO+CO反应的活性,并用BET,TPR和XRD等技术对各试样进行了表征。结果表明,试样的结构和还原特性随焙烧温度变化而变化。XRD检测表明,x值从0.1增加到0.5时,650℃焙烧的试样已形成了CeTi2O6物相,且主要以无定形状态存在;试样经800℃焙烧后晶化完全;x>0.6时,一些TiO2已经进入了CeO2晶格,形成了Ce Ti固溶体。催化剂活性评价表明CuO/CexTi1-xO2(650℃)对NO+CO反应具有较好的活性,其活性随x值变化而变化。TPR及XRD结果表明CuO与CeTi2O6之间存在很强的相互作用,CeTi2O6物相的形成使CuO的还原峰温由380℃提前到200℃,而CuO的存在又促进CeTi2O6的还原峰温从600℃提前至200～300℃。     

Co-Cu-Al水滑石的合成及对NO+CO反应性能的研究

本文研究了Co-Al水滑石中加入过渡金属(M)离子后对NO+CO反应的活性。结果表明Co-Al上引入Cu离子对NO+CO反应具有较高的催化活性；以Co-Cu-Al水滑石为研究对象，考察了Co和Cu含量的变化对NO+CO反应活性的影响，发现Co-Cu-Al对NO+CO反应存在一个最佳Co和Cu的含量配比；当n_Co∶n_Cu∶n_Al=5∶3∶1时，其催化活性为最佳，在反应温度120 ℃时，NO的转化率达100%；XRD结果表明Co-Cu-Al经450 ℃焙烧2 h后已有少量的尖晶石相形成，随焙烧温度的提高尖晶石相增多，尖晶石相的形成对催化还原NO有明显的影响；NO-TPD-MS结果表明NO吸附在Co-Cu-Al上的热脱附产物经质谱跟踪能检测到NO(m/e=30)、N₂O(m/e=44)、N₂(m/e=28)和O₂(m/e=32)等4种脱附物种，推测低温脱附物种为吸附在弱位上的NO，而高温脱附物种为吸附在强位上的NO，400 ℃焙烧的Co-Cu-Al水滑石上NO的脱附峰温略低于600 ℃焙烧的，NO在Co-Cu-Al表面的解离是NO+CO反应的速控步骤。     

ZrO2在Rh/γ-Al2O3催化剂中对NO催化还原反应的作用

测定了含ZrO2的Rh/γ-Al2O3催化剂上NO+C2H4和NO+C2H4+O2的反应活性,并应用TPR、XRD、BET比表面等表征了ZrO2的加入方式和晶型对Rh/γ-Al2O3催化剂活性和结构的影响。结果表明,ZrO2的加入一定程度地抑制了Rh3+与γ-Al2O3之间的相互作用和γ-Al2O3的相变,提高了催化剂的热稳定性,明显提高了850℃老化样品的NO+C2H4反应活性。对于NO+C2H4+O2反应,含ZrO2样品的选择还原活性却较低,表明反应机理不同,而且ZrO2对C2H4的深度氧化有促进作用,但老化后活性下降幅度比不含ZrO2的样品小。     

CO预处理对CuO/γ-Al2O3催化剂性能的影响

采用XRD,TPR,CO吸附in-situIR,CO氧化反应等对CuO/γ-Al2O3催化剂经CO处理前后的结构、组成和催化性能进行了研究。结果表明,经CO在250℃下处理1h后CuO/γ-Al2O3催化剂中出现了分散态Cu 物种,该物种的产生使催化剂的活性明显提高。     

含Cu复合氧化物对NO和CO吸附和活化的TPSR研究

利用MS－TPD法并结合XRD、化学分析等对催化剂进行了表征，探讨了K2NiF4结构La2-x(Sr，Th)xCuO4±λ系催化剂中三个典型样品LaSrCuO4、La2CuO4和La1.7Th0．3CuO4对NO、CO及CO＋NO等小分子的吸附性能和活化规律。结果表明：NO吸附量的大小与催化剂中氧空位含量有关，吸附强度和脱附峰种类与金属离子氧化态有关。CO在氧缺陷复合氧化物催化剂上的吸附是首先变为碳酸根，并在高温以CO2物种脱出．在NO和CO的共吸附过程中，有关NO的吸、脱性能与单独NO－TPD中NO的吸脱附规律相似，表明NO在NO＋CO共吸附的竞争吸附过程中，优先吸附起决定作用，而受CO的影响较小．NO的吸附是NO活化分解的必要条件．     

CuO/Ce0.5Ti0.5O2的制备与表征及其对NO+CO反应的催化活性

以Ce0.5Ti0.5O2为载体, 采用浸渍法制备了不同负载量的CuO/Ce0.5Ti0.5O2催化剂, 通过TPR、XRD和激光Raman光谱等技术对其进行了表征, 并在色谱-微反装置上考察了催化剂对NO+CO反应催化性能. 结果表明, CuO/Ce0.5Ti0.5O2催化剂对NO+CO反应的活性与CuO负载量有关; 500 ℃焙烧的催化剂, 当CuO的负载量(w)为22%时, 催化剂的活性最好; 14%CuO/Ce0.5Ti0.5O2在700 ℃焙烧具有最佳催化活性, 这可能与复合载体形成了CeTi2O6的结构有关. TPR结果表明, CuO在Ce0.5Ti0.5O2上出现了四种还原能力不同的物种, α和β峰是载体表面高度分散的CuO物种, γ峰是与Ce0.5Ti0.5O2相互作用较强的孤立CuO晶簇的还原峰, δ峰是载体表面晶相CuO的还原峰; XRD结果表明700 ℃焙烧的样品中已出现了新复合氧化物CeTi2O6的晶相峰, 随焙烧温度的升高, 此晶相峰也变得更加明显, 这说明高温焙烧有利于Ce与Ti发生固相反应而形成CeTi2O6结构; Raman结果表明, 焙烧后的Ce0.5Ti0.5O2并不是简单的TiO2和CeO2的复合, 而是形成了新的晶相结构, 这也进一步验证了CeTi2O6结构的生成.     

SO2对NO催化氧化过程的影响Ⅲ.γ-Al2O3载体酸碱性的影响

研究反应温度为423 K时SO2对载体γ-Al2O3上NO氧化过程的影响.在基本弄清了载体对SO2的吸附有利于SO2促进NO氧化反应的基础上,考察了不同浓度的NaOH和H2SO4预处理的γ-Al2O3 对 SO2的吸附能力及对NO的氧化性能.结果显示,与未处理的γ-Al2O3相比,经高浓度(1 mol*L-1)的酸碱处理后γ-Al2O3对SO2的吸附能力发生了显著的变化,但在SO2气氛中对NO的氧化能力都明显减退,尤其是酸处理对γ-Al2O3的吸附和催化性能有破坏作用.低浓度(0.1 mol*L-1)酸碱处理对γ-Al2O3吸附SO2的能力影响不大,但SO2对NO氧化反应的增强效应有明显改善,特别是酸处理后γ-Al2O3上NO的氧化转化率能在较长时间内保持较高水平.说明对于SO2气氛中NO的氧化,载体需要适当的酸碱中心.     

CO和NO在CuO及Cu2O(110)表面吸附选择规律研究

采用离散变分Xα方法分别计算了CO和NO以C（或N）端顶位吸附在CuO（110）及Cu2O（110）表面上的基态势能曲线,结果表明：CO在Cu2O表面上的吸附强,而在CuO表面上的吸附弱;NO则在CuO表面上吸附强,在Cu2O表面上吸附弱．它们的吸附能的大小顺序为：CuO－NO＞Cu2O－CO＞Cu2O－NO＞CuO－CO．对于CuO－NO（或CO）吸附体系,主要是Cu的3d轨道与吸附分子的2π轨道间的相互作用;对于Cu2O－CO（或NO）吸附体系,则主要是吸附质分子的5σ及2π分子轨道与其顶位Cu1的4s及4p轨道和侧位Cu2的3d轨道相互作用．本文通过吸附势能曲线、态密度分析、成键分析及电荷转移量和方向等方面对实验现象做了合理的解释．     

NiO在USY分子筛、γ-Al2O3及其混合载体上的NO吸附行为和分布规律

运用红外技术和高斯函数对红外谱图进行分峰拟合,研究了对ＮｉＯ在ＵＳＹ分子筛、γ－Ａｌ２Ｏ３和混合载体上的对ＮＯ吸附规律,并推断出不同ＮｉＯ含量时,Ｎｉ２＋在这些载体上的分布．结果表明：位于γ－Ａｌ２Ｏ３表面、ＵＳＹ分子筛ＳⅡ、ＳⅠ位和ＳⅡ位的Ｎｉ２＋离子吸附ＮＯ时,它们的吸附频率分别为１８５５～１８７５、１９００和１９０５ｃｍ－１．ＮｉＯ在γ－Ａｌ２Ｏ３的体相和表面间存在分布平衡,约有７５％ＮｉＯ存在于γ－Ａｌ２Ｏ３体相中．在ＵＳＹ分子筛上,Ｎｉ２＋分布于分子筛ＳⅠ位的趋势远大于ＳⅡ和ＳⅡ、ＳⅠ位．增加ＮｉＯ含量将增强这种趋势．在混合载体上,Ｎｉ２＋分布于Ａｌ２Ｏ３表面的能力大于分布于分子筛的ＳⅡ和ＳⅡ、ＳⅠ位,增加ＮｉＯ量,分布于γ－Ａｌ２Ｏ３表面及ＵＳＹ分子筛ＳⅡ位的Ｎｉ２＋量显著增加,而分布于分子筛ＳⅡ、ＳⅠ位的Ｎｉ２＋量受其影响较小     

CuO/TiO2/γ-Al2O3催化剂表征及对NO+CO反应性能研究

采用色谱-微反流动法反应装置考察了w%CuO/15%TiO₂/γ-Al₂O₃催化剂对NO+CO的反应活性;催化剂经空气氛或氢气氛预处理后,NO转化率达100%的反应温度分别是325和275 ℃;XRD仅能检测到γ-Al₂O₃晶相,负载15%CuO后可以检测到微弱的CuO晶相;H₂-TPR能检测到2个CuO的还原峰(α和β峰),将其归属于高度分散的CuO分别在裸露的γ-Al₂O₃和TiO₂/γ-Al₂O₃载体上的还原;原位红外分析结果表明催化剂经空气氛或氢气氛预处理后,吸附NO+CO反应气后,反应的中间产物N₂O出现的温度分别为200和150 ℃。     

CuO/Sn0.8Ti0.2O2催化剂的表征及对NO+CO反应活性研究

Reducibility and characteristics of CuO/Sn_0.8Ti_0.2O₂ catalysts were examined by using a microreactor-GC NO+CO reaction system, BET, TG-DTA, FTIR, XRD and H2-TPR techniques. CuO/Sn_0.8Ti_0.2O₂ had high activity in NO+CO reaction, showing 93% NO conversion at 300 ℃ in air, and 100% NO conversion at 225 ℃ after H₂ pretreatment. The pore size distribution of Sn_0.8Ti_0.2O₂ was mainly as micro-pores and meso-pores (1~5 nm), and the specific surface area and total pore volume of Sn_0.8Ti_0.2O₂ were 69 m²·g^-1 and 0.15 cm³·g^-1, respectively. As shown by XRD analysis, there was no CuO crystal diffraction peak at 9%CuO loading, but two CuO crystal diffraction peaks at 2θ 35.5° and 38.7° were present at 12% CuO loading. FTIR detected the adsorption of NO and CO on the surface of reduced 12%CuO/Sn_0.8Ti_0.2O₂. The Cu²⁺ sites and support surface adsorbed NO, and the process of NO adsorption led to the formation of N₂O and NO₃^-. In contrast, the Cu⁺、Cu⁰ sites and support surface adsorbed CO, and when the mixed gases of NO and CO were adsorbed by support surface, no NO₃^- was formed. H₂-TPR showed four reduction peaks (α, β, γ and δ). The α, β and γ peaks were the reductions of CuO species, and the δ peak was the reduction of Sn_0.8Ti_0.2O₂.     

负载型钙钛矿催化氧化NO及抗SO_2性能研究

采用柠檬酸络合浸渍法制备了负载型钙钛矿氧化物La1-xCexCoO3/CeO2(x=0~0.3)催化剂,考察了不同Ce掺杂量对其催化氧化NO和抗硫性能的影响,并运用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、氮气物理吸附、程序升温还原(H2-TPR)、氧气程序升温脱附(O2-TPD)等手段对催化剂进行了表征。结果表明,催化剂的活性与其比表面积大小和氧化还原性质密切相关;其中,负载型钙钛矿La0.8Ce0.2CoO3/CeO2催化剂在300℃时催化氧化NO的转化率达78%。在添加CeO2作载体后,不仅改善了非负载性钙钛矿的低温活性,而且抗硫性能也显著提高。     

焙烧温度对CuO/γ-Al2O3和CeO2-CuO/γ-Al2O3催化剂NO还原活性的影响

用浸渍法制备了CuO/γ-Al2O3催化剂和CeO2改性的CeO2-CuO/γ-Al2O3催化剂,考察了焙烧温度对CuO/γ-Al2O3和CeO2-CuO/γ-Al2O3催化剂C3H6还原NO反应活性的影响,以及CeO2的添加量对CeO2-CuO/γ-Al2O3催化剂C3H6还原NO反应活性的影响。结果表明,在200 ℃～500 ℃的焙烧温度范围内,焙烧温度对CuO/γ-Al2O3催化剂的活性影响很小；在500 ℃～800 ℃的焙烧温度范围内,随着焙烧温度的升高CuO/γ-Al2O3催化剂的活性急剧下降,由XRD物相测定结果可知,归因于对反应表现惰性的尖晶石CuAl2O4相的生成。当焙烧温度为500 ℃时,CeO2的添加对CuO/γ-Al2O3催化剂的活性影响很小；当焙烧温度为800 ℃时,CeO2的添加对CuO/γ-Al2O3催化剂有明显的助催化作用,当Ce和Cu的摩尔比为1∶10时,NO转化率较为理想。     

La2O3助剂对Au/TiO2催化氧化CO性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2以及La2O3-TiO2载体, 再用沉积沉淀法制备Au/TiO2和Au/La2O3-TiO2催化剂, 并对催化剂的CO氧化反应活性进行测试. 结果表明, La2O3助剂可以显著提高催化剂催化氧化CO的活性. X射线衍射(XRD)、程序升温脱附(TPD)、N2吸附-脱附(BET)表征结果表明, La2O3助剂不仅提高了催化剂比表面积, 抑制了TiO2晶粒尺寸的长大, 并且增强了TiO2的晶格应变, 在O2气氛吸附过程中主要在TiO2表面形成O-物种. 原位傅立叶变换红外(FT-IR)结果进一步表明, La的掺杂不仅提高了吸附在Au活性位CO的氧化速率, 还使TiO2表面形成第二种活性位, 从而显著提高了催化活性.     

氧化态Co/γ-Al2O3催化剂的结构与反应性能研究Ⅰ. 活性及体相、表相结构表征

采用等量浸渍法, 制得500、 600、 750和950 ℃焙烧的Co/γ-Al2O3催化剂; 考察了它们对CO氧化和乙烯选择还原NO的反应性能; 用XRD和XPS方法表征了催化剂的体相与表相结构. 活性测试结果表明, 随焙烧温度升高, 样品对CO的氧化活性呈下降趋势; 对乙烯选择还原NO反应, 活性先上升, 而后又有所下降(当焙烧温度高于750 ℃时). 从硝酸钴制得的样品, 其氧化活性要高于从醋酸钴制得的样品, 但对乙烯选择还原NO, 后者的活性更好. 结构表征结果表明, 催化剂中钴物种的存在形式与原料盐类及焙烧温度密切相关. 在Co/γ-Al2O3催化剂中主要存在两种钴相, 即Co3O4和非化学计量的CoxAl(8/3-2x/3)O4尖晶石相, 前者为完全氧化活性中心, 后者是NO选择还原的活性中心. 在相同焙烧温度下, 以醋酸钴为原料时, 更容易形成CoxAl(8/3-2x/3)O4尖晶石相. 随着焙烧温度提高, 活性组分与载体的相互作用加强, Co3O4相逐步向CoxAl(8/3-2x/3)O4尖晶石相转化, 这可能是样品氧化活性下降和选择还原活性升高的主要原因. 在更高焙烧温度下, 随着CoxAl(8/3-2x/3)O4尖晶石相颗粒度的增加和晶形改变, 以及钴离子由表相向体相的迁移, 使样品比表面积下降, 表面氧空位及活性位减少, 从而导致样品对乙烯选择还原NO的活性下降.     

SO_2对NO催化氧化过程的影响 Ⅴ.NiO/γAl_2O_3上SO_2的作用机理

采用程序升温脱附 (TPD)及漫反射原位红外光谱 (DRIFT)技术分析比较了SO2 存在前后 ,NO O2 反应气体在NiO/γ Al2 O3 催化剂上所形成吸附物种的变化情况 ,发现SO2 能促使硝酸盐物种在低温分解并释放出NO2 ,而且耐热稳定的硝酸盐物种也比单纯NO O2 吸附时多 .室温时催化剂表面上的SO2 以弱吸附物种为主 ,特征红外吸收峰位于 13 2 4cm-1附近 ,温度升高后表面硫酸盐物种数量增多 .关联SO2 气氛中NO2 的生成规律后得出 ,类似于铅室反应中间体的多分子吸附物种[NO2 (SO3 ) x]是产生NO2 的活性物种 ,由SO2 在载体或催化剂表面弱碱位吸附后吸引气相NO所产生 ,解离O-起到稳定活性物种和补充弱碱位的作用 .同时该物种也是毒性物质SO2 -4的前驱体 ,当NO氧化反应发生后催化剂的失活也开始了 .     

La_(2-x)(Sr,Th)_xCuO_(4±λ)系催化剂的表征及对CO+NO反应催化性能的研究

合成了x值不同的La2 -xSrxCuO4±λ( 0 .0≤x≤ 0 .1 )和La2 -xThxCuO4±λ( 0 .0≤x≤ 0 .4)两系列K2 NiF4型复合氧化物催化剂 ,用XRD和IR研究了催化剂的晶体结构 .利用化学分析和XPS等方法测定了该系列含Cu氧化物中Cu离子的平均价态、非化学计量氧 (λ)和催化剂的表面和体相组成 .通过控制B位Cu离子的价态和氧化物的非化学计量氧在一定范围内有规律的变化 ,考察对NO +CO反应的催化性能 ;利用MS TPD法研究了该系列氧化物对NO和CO +NO等小分子的吸附和活化性能 ,在此基础上探讨了含Cu的A2 BO4型复合氧化物对NO +CO反应中的催化作用本质 .发现在低温反应条件下 ,NO分子的活化是控制步骤 ,催化剂的活性与低价离子及其含量有关 .在较高反应温度下 ,NO的吸附为控制步骤 ,催化活性与氧空位有关