Pd/TiO2/γ-Al2O3的NOx储存性能和抗硫性能

用沉淀-浸渍法制备了NOx储存-还原(NSR)催化剂Pd/TiO2/γ-Al2O3,通过NOx吸附储存实验和对催化剂进行XRD、TPD和TPR等表征分析,考察了添加BaO对催化剂的NOx储存性能和抗硫性能的影响.研究表明,催化剂Pd/TiO2/γ-Al2O3中TiO2的高含量和高分散均可提高NOx储存能力.少量BaO(3%)提高了催化剂Pd/TiO2/γ-Al2O3的NOx储存能力而抗硫能力基本不受影响,当BaO含量超过一定值(5%)时,随催化剂中BaO含量进一步增加,NOx储存量增多,但催化剂的抗硫能力下降.催化剂表面上形成的硫化物易还原,则催化剂的抗硫能力高.     

Mn/Ba/Al2O3催化剂的NOx氧化-储存和耐硫性能

采用分步等体积浸渍法制备了Mn/Ba/Al2O3催化剂, 并用XRD和TPD等方法进行表征. 考察了催化剂在不同温度下NOx氧化-储存特性和NOx脱附行为. 结果表明, Mn/Ba/Al2O3催化剂具有较高的催化NO氧化活性和较大的NOx储存容量. BaMnO3是主要的活性组分；Mn能够催化NO的氧化反应, 且具有一定的NOx储存能力; Ba是主要的储存组分, 将NOx以硝酸盐的形式储存; 硝酸盐在300～600 ℃分解, 释放出NOx. Mn/Ba/Al2O3催化剂在800 ℃老化6 h后, NO氧化活性和NOx储存能力稍有下降. 低含量的SO2对催化剂的NO氧化活性和NOx储存能力没有明显影响; 高含量的SO2使催化剂的NO氧化活性降低, NOx储存量减小, 最终导致催化剂失活.     

稀燃NO_x储存-还原催化剂

NOx储存-还原(NSR)技术是最有前景的稀燃氮氧化物消除技术,自从日本丰田公司1996年首次提出NOx储存-还原这一概念后,一直受到研究者的广泛关注。本文综述了近十余年来NSR催化剂(PBA型、水滑石型、钙钛矿型)的研究进展,重点概述了目前比较公认的NOx储存-还原的反应路径,以及NSR催化剂的失活机制,包括H2O和CO2的负面影响,热失活和硫中毒问题,最后展望了NOx储存还原技术未来的发展趋势。     

Cu掺杂对Pt/Ba/CuxMg1-xAl2O4催化剂高温稀燃NOx消除性能的影响

制备了一系列不同Cu掺杂量的Pt/Ba/Cu_xMg_1-xAl₂O₄(x=0, 0.1, 0.3)催化剂, 将其应用于高温NO_x储存还原(NSR)反应, 并探究了Cu掺杂量对催化剂NO_x消除性能的影响. 结果表明, 储存组分BaCO₃在NSR过程中存在再分散现象. 高温时催化剂的NO_x消除性能取决于其NO_x储存量, 而不是NO氧化和NO_x还原性能. 高温时催化剂的NO_x储存量与其上硝酸盐的热稳定性密切相关, Pt/Ba/MgAl₂O₄上NO_x主要以离子态硝酸盐形式存在, 而掺杂Cu后催化剂上的NO_x又增加了单齿硝酸盐的存在形式, 单齿硝酸盐具有更高的热稳定性, 因此掺Cu催化剂具有更大的NO_x储存量. 在450~500 ℃范围内, Cu的掺杂显著提高了Pt/Ba/MgAl₂O₄的NO_x消除性能; Pt/Ba/Cu_0.1Mg_0.9Al₂O₄催化剂的性能最佳, 450 ℃时的NO_x消除效率高达90%.     

Pt-BaO催化剂的NOx储存-还原化学及结构-性能关系

NOx储存-还原(NSR)技术是目前稀燃汽车尾气中NOx消除的最有前景的催化技术之一,NSR催化过程中稀燃/富燃条件的交替运行、NSR催化剂上化学计量反应与催化反应的耦合赋予了NSR催化过程迥异于常规连续流动气固相催化反应的特点.本文首先介绍了目前人们对Pt-BaO催化剂上NSR基本化学过程的认识;在此基础上,结合本研...     

Pt-Ce掺杂对Cu/Al2O3催化剂结构及性能的影响及其用于苯催化氧化的研究

通过添加Pt-Ce作为助剂,对Al2O3担载的Cu催化剂进行修饰,制备负载型催化剂用于苯的催化氧化。利用XRD,N2吸附和H2-TPR等手段对载体和催化剂的织构-结构、活性组分的分散、还原性能及活性组分之间的相互作用进行了表征和分析。结果表明:添加Pt与Ce有利于提高CuO颗粒在Al2O3表面上的分散度,使其晶粒变小,从而改善了催化剂的性能。部分活性组分进入到Al2O3孔道中,在孔中及表面均形成了活性氧化物种。添加微量的Pt(0.1%(质量分数))及Ce可明显提高Cu/Al2O3催化剂的氧化活性,其中0.1%Pt/10%CuCe(12∶1)/Al2O3在250℃下就能完全催化氧化苯,表现出最佳的催化活性,可与贵金属催化剂(通常负载量在0.3%～2.0%)的活性相媲美。催化剂的高活性主要是在于活性组分在Al2O3表面的高分散以及PtOx,CuO和CeO2之间的相互作用。     

富氧条件下Ag/Al2O3-Cu/Al2O3组合催化剂催化乙醇选择性还原NOx

 在富氧条件下,以乙醇为还原剂,考察了不同金属负载量的Ag/Al2O3和Cu/Al2O3催化剂选择性还原NOx的活性. 结果表明,4%Ag/Al2O3和10%Cu/Al2O3分别为各自体系中的最佳催化剂. 4%Ag/Al2O3具有很高的选择性催化还原NOx的活性,但同时会产生一定量的副产物CO. 10%Cu/Al2O3选择性催化还原NOx的活性不高,但却具有很好的消除CO的活性. 将4%Ag/Al2O3和10%Cu/Al2O3以不同方式组合,其评价结果表明,4%Ag/Al2O3-10%Cu/Al2O3组合催化剂具有与单纯4%Ag/Al2O3相似的NOx脱除活性,同时能够完全消除反应过程中产生的CO,并且能大大降低尾气中乙醇和乙醛的浓度.     

BaFeO_(3-x)与Cu-ZSM-5耦合催化剂的NO_x储存还原性能

为替代传统的贵金属基NOx储存还原(NSR)催化剂,本文设计并制备了不含贵金属的BaFeO3-x+CuZSM-5耦合催化剂,用于催化消除稀燃发动机尾气中的NOx.在稀燃阶段,NO在BaFeO3-x催化剂上发生了氧化和储存反应;在富燃阶段,从BaFeO3-x催化剂中脱附出来未能消除的NOx被置于其后的Cu-ZSM-5催化剂进一步催化消除.实验结果表明,BaFeO3-x+Cu-ZSM-5耦合催化剂的工作温度窗口被拓宽到250-400°C,同时NOx消除性能得到了显著提高:NOx转化率最高可达98%,N2选择性接近100%.     

铜含量对Cu／ZrO2和Cu—La2O3／ZrO2催化剂性能影响

本文考察了铜含量对CuZrO2和Cu-La2O3ZrO2催化剂性能影响。结果表明,当铜含量较低时,铜在催化剂中以高分散状态存在,并随铜含量增加,催化剂活性线性增加。当铜含量超过某一值,部分铜组分以体相铜形式存在,催化剂活性随铜含量变化不明显。因此,高分散铜为影响CuZrO2催化剂活性主要因素。     

铜负载量对LNT催化剂CuO-K2CO3/TiO2结构与性能的影响

采用连续浸渍法制备了一系列非贵金属稀燃NO_x阱(LNT)催化剂CuO-K₂CO₃/TiO₂,考察了Cu负载量对催化剂结构和NO_x储存还原性能的影响.发现8% (w) CuO-K₂CO₃/TiO₂催化剂的催化性能最佳,其对NO_x的储存量达到1.559 mmol·g^-1,对NO_x的还原效率高达99%,且在NO_x还原过程中无副产物N₂O产生.应用粉末X射线衍射(XRD),高分辩透射电子显微镜(HR-TEM), CO₂程序升温脱附(CO₂-TPD),扩展X射线吸收精细结构(EXAFS),氢气程序升温还原(H₂-TPR)和原位漫反射红外光谱(in-situ DRIFTS)等技术详细表征了催化剂的结构.结果表明,不同Cu负载量的催化剂中,铜物种均主要以CuO相存在.铜的负载量直接影响铜物种、钾物种的存在状态,高分散的CuO相与表面K₂CO₃之间存在较强相互作用,这种相互作用不仅有利于NO_x的储存,而且有利于增强催化剂的稳定性. in-situ DRIFTS结果表明, NO_x储存过程中产生的两个负峰(1436和1563 cm^-1)缘于碳酸盐的分解,这间接证明了碳酸盐作为储存介质参与到NO_x储存反应中. EXAFS结果表明,经过15个稀燃/富燃循环测试,催化剂中的CuO相仍保持稳定.基于以上表征结果,提出了CuO和K₂CO₃在催化剂表面的分布模型,并探讨了NO_x储存还原的可能机理.     

Comparative Study of CuO Species on CuO/Al2O3, CuO/CeO-Al2O3 andCuO/La2O-Al2O3 Catalysts for CO Oxidation

CuO/Al2O3, CuO/CeO2-Al2O3, and CuO/La2O3-Al2O3 (denoted as Cu/Al, Cu/CeAl, and Cu/LaAl) catalysts were prepared by an impregnation method. CuO species and CuO/Al2O3 thermal solid-solid interaction were characterized by in situ XRD, Raman spectroscopy and H2-TPR techniques. For the Cu/Al catalyst, a CuAl2O4 phase exists between the CuO and Al2O3 layer and the CuO phase exists on the surface in both highly dispersed and bulk forms. For the Cu/CeAl catalyst, there is highly dispersed and bulk CuO on the surface, but most of the CuO has transferred into the internal layer of CeO2 as bulk CuO and CuAl2O4. For the Cu/LaAl catalyst, only bulk CuO is present on the surface of the catalyst and no CuAl2O4 is formed. The catalytic activity order for CO oxidation is Cu/CeAl>Cu/Al>Cu/LaAl. The highly dispersed CuO on the catalyst surface may be the active phase for CO oxidation. The results show that the addition of CeO2 not only promotes both the transference of CuO and the formation of CuAl2O4 but also favors the CO oxidation due to the association of highly dispersed CuO with CeO2, while La2O3 hinders the transference of CuO and the formation of CuAl2O4.     

低温等离子体处理对NiO/A12O3吸附NOx的促进作用

采用共沉淀法制备了不同NiO负载量的NiO/A12O3催化剂,并用于NOx储存还原技术去除NOx反应中.结果表明,当Ni/Al摩尔比为0.3时,NiO/A12O3样品的NOx吸附量最大;随着Ni含量的增加,NiAl2O4晶相减少.沉淀物在高温煅烧前利用低温等离子体处理后,所得催化剂吸附NOx的能力明显增强,当Ni/Al...     

H2O、CO2组分对NOx存储-还原性能的影响

NOx存储-还原技术是控制汽车稀燃NOx排放的重要手段之一,在汽车尾气中H2O、CO2组分含量均相对较高,有必要弄清这些组分对NOx存储-还原特性的影响。论文以MnOx改性Pt/Ba/Al2O3催化剂为研究对象,评价在不同气氛下的NOx存储能力和催化还原性能。结果表明：CO2、H2O组分均抑制催化剂的NOx存储性能,H2O的抑制作用主要表现在低温区,CO2抑制NOx存储的现象在高温区更为显著。CO2对NOx存储速率的抑制作用较H2O更为明显,且其NOx存储速率随着温度的升高表现的差异性更为明显。对于NOx催化还原过程,CO2、H2O或CO2 H2O添加均导致N2选择性降低,其N2选择性按CO2 > H2O > CO2 H2O的顺序降低。     

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.     

WO3/CeO2-ZrO2, a promising catalyst for selective catalytic reduction (SCR) of NOx with NH3 in diesel exhaust

A WO3/CeO2-ZrO2 catalyst system was discovered for selective catalytic reduction of NOx with NH3; the catalyst (10 wt% WO3 loading) showed nearly 100% NOx conversion in a temperature range of 200-500 degrees C, at a space velocity of 90 000 h(-1) in a simulated diesel exhaust containing 550 ppm NOx (NO : NO2 feed ratio at 1.0), 10 vol% H2O and 10 vol% CO2; the catalyst also exhibited high temperature stability.     

以ZrO2-TiO2为载体的整体式锰基催化剂应用于低温NH3-SCR反应

以MnO2为活性组分, Fe2O3为助剂, 制备了以TiO2及ZrO2-TiO2为载体的整体式催化剂. 考察了它们在不同温度焙烧后应用于富氧条件下, NH3选择性催化还原(NH3-SCR)氮氧化物的低温反应性能和高温稳定性. 用X射线衍射(XRD)实验、比表面积测定(BET)、储氧性能测定(OSC)及程序升温还原(H2-TPR)等方法对催化剂进行了表征. 结果表明, 以ZrO2-TiO2为载体的催化剂具有很好的高温热稳定性, 并具有较高的比表面积和储氧能力, 同时具有较强的氧化能力. 催化剂的活性测试结果表明, 以ZrO2-TiO2为载体的整体式锰基催化剂明显地提高了NH3-SCR反应的低温活性, 具有良好的应用前景.     

Effect of CeO2 preparation method and Cu loading on CuO/CeO2 catalysts for methane combustion

CeO2 was synthesized by sol-gel, hydrothermal, nitrate thermal decomposition methods, respectively, and used as support to prepare CuO/CeO2 catalysts. According to characterization and reaction results, preparation method of CeO2 had a great influence on the physicochemical properties and activities of CuO/CeO2 catalysts. CuO with high dispersion and strong interaction with CeO2 was highly active in methane combustion, while CuO particles less associated with CeO2 showed less activity. The CuO catalyst supported on CeO2 which was prepared via nitrate thermal decomposition method showed the largest area, the smallest particle size, the highest dispersion of copper species and strong support metal interactions. Therefore, it presented the highest redox ability and activity for methane combustion. Activities of the catalysts with different copper content kept increasing until 5% Cu loading and from then on kept constant. Moreover, methane conversion decreased as methane space velocities increased on CuO/CeO2 catalyst. Addition of CO2 to the feed did not produce a significant effect on the catalytic activity, but the presence of H2O provoked a remarkable decrease on the activity of CuO/CeO2 catalyst.     

Selective catalytic methanation of CO in hydrogen-rich gases over Ni/ZrO2 catalyst

Ni/ZrO2 catalysts were prepared by the incipient-wetness impregnation method and were investigated in activity and selectivity for the selective catalytic methanation of CO in hydrogen-rich gases with more than 20 vol% CO2. The result showed that Ni loadings significantly influenced the performance of Ni/ZrO2 catalyst. The 1.6 wt% Ni loading catalyst exhibited the highest catalytic activity among all the catalysts in the selective methanation of CO in hydrogen-rich gas. The outlet concentration of CO was less than 20 ppm with the hydrogen consumption below 7%, at a gas-hourly-space velocity as high as 10000 h-1 and a temperature range of 260 °C to 280 °C. The X-ray diffraction （XRD） and temperature programmed reduction （TPR） measurements showed that NiO was dispersed thoroughly on the surface of ZrO2 support if Ni loading was under 1.6 wt%. When Ni loading was increased to 3 wt% or above, the free bulk NiO species began to assemble, which was not favorable to increase the selectivity of the catalyst.     

CuO/CeO2-Al2O3催化剂中CuO物种的原位XRD、Raman和TPR表征

采用原位XRD、激光Raman光谱和TPR(程序升温还原)技术研究了CuO(w,%)/CeO₂-Al₂O₃催化剂中CuO物种的存在形式及其CuO物种的迁移. 低温焙烧(300 ℃)催化剂, CuO以高分散和晶相两种形式存在于CeO₂-Al₂O₃载体表层. 随着焙烧温度的升高, CuO开始从表层向CeO₂内层迁移. 处于内层的CuO部分以晶相形式存在, 部分与Al₂O₃载体反应生成CuAl₂O₄. 高温有利于表层CuO向CeO₂内层迁移, 同时促进CuAl₂O₄生成. 结果表明结合原位XRD、激光Raman光谱和TPR技术可以有效地观察催化剂中CuO物种的存在形式和分布.     

表面活性剂模板法制备CeO_2/CuO催化剂用于富氢气氛中CO优先氧化

采用表面活性剂模板法合成了一组不同配比的CeO2/CuO催化剂,使用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线粉末衍射(XRD)、N2吸附脱附和程序升温还原(H2-TPR)等测试手段对催化剂进行了表征,并对其在富氢气氛中CO优先氧化的催化性能进行了研究。结果表明,立方相萤石结构的氧化铈颗粒粒径在4 nm左右,它们聚集成小簇后分散在块状氧化铜的表面;从粒径分布来看所制备的催化剂是逆负载型催化剂。催化性能测试结果显示,CeO2/CuO催化剂中有两种类型吸附位的存在,即由CuO提供的化学吸附位和由氧化铈提供的氧空位,而界面处两种类型吸附位的共存促进了CO的优先氧化。