Pt负载钙钛石催化剂上氧空位对CO氧化的促进作用

采用柠檬酸法制备了LaMnO₃、LaFeO₃、La_0.5Sr_0.5MnO₃、La_0.5Sr_0.5FeO₃,通过负载纳米Pt合成了Pt负载钙钛石催化剂,XRD与IR数据表明合成的催化剂具有钙钛石相,TEM数据表明合成的纳米Pt粒径为~3 nm,均匀分散在钙钛石上。在CO氧化反应中,发现钙钛石的氧化-还原性能是影响其活性的重要因素,因而,Mn系钙钛石表现出较高的CO氧化活性。负载纳米Pt后,Fe系钙钛石则显示出更优异的CO氧化活性,CO完全转化的温度从350 ℃降至120 ℃。吸附实验表明钙钛石上氧空位对促进O₂的吸附起着非常重要的作用,也是影响CO低温氧化的重要因素之一。     

钙钛石型复合氧化物催化剂LaMn~yCo~1-yO~3的催化性能研究Ⅰ.在氨氧化反应中氧的形态和催化性能的关系

用XRD,XPS和TPD等手段研究了钙钛石(ABO_3)型复合氧化物催化剂LaMn_yCo_(1-y)O_3中氧的形态;研究了催化剂在氨氧化反应中的活性,发现这类氧化物中存在三种形态的氧种(α,β,β’).它们所对应的脱附温度分别为293K≤T_α≤773K,773K≤T_β≤1073K,T_β’≥1073K.研究了它们与催化剂组成、结构及催化性能之间的关系,并用缺陷化学反应和B位离子之间的相互作用模型进行了解释.α氧的吸附强度和吸附量与催化活性成正比关系.B位离子之间的协同作用有利于氨氧化反应的进行.     

石墨烯负载Pt催化剂的催化氧化发光性能

利用溶胶固定化工艺合成了石墨烯负载Pt纳米颗粒的Pt/石墨烯催化剂.研究了分散在石墨烯上的Pt颗粒尺寸和负载量对CO催化发光性能的影响规律,探查了催化剂的某些分析特性及对其它气相体系的催化氧化性能.结果表明,Pt纳米颗粒可以很好地分散在石墨烯表面,并有较快的催化反应速率,Pt颗粒越小催化发光强度越大.当不同Pt负载量(0.4%-1.6%(w,质量分数))的催化剂作用于40%(φ,体积分数)以下浓度的CO/空气体系时,产生的催化发光强度均与CO浓度成正比,其中以负载量0.8%最优;但随CO浓度继续增加,低Pt负载量(0.4%,0.8%)催化剂的发光强度下降,而高Pt负载量(1.2%,1.6%)催化剂的发光强度继续上升,且Pt负载量越高,催化氧化发光能力越强.该催化剂在一定条件下,不但对CO氧化有较好的催化发光性能,还对乙醚、无水甲醇和甲苯有不同程度的催化氧化发光活性;但二氧化碳、甲醛、戊二醛、丙酮、乙酸乙酯、三氯甲烷、水蒸气均无响应信号.     

钙钛石型复合氧化物催化剂LaMn~yCo~1~-~yO~3催化性能的研究 Ⅱ. 过渡金属离子之间的相互作用与在氨氧化反应中的催化性能

发现钙钛石型复合氧化物LaMnyCo_(1-y)O_3中B位过渡金属离子Mn,Co之间的相互作用及其氧化还原性能是影响氨氧化反应中NO选择性的重要因素.B位少量掺杂可促进过渡金属离子的氧化还原性,但B位组成相当时时(y=0.5),则不利于它们的氧化还原.富锰区(y>0.5),Mn~(3 )-O~(2-)-Mn~(4 )的超交换作用对样品的磁性及NO选择性起决定作用,富钴区(y<0.5),Co~(2 )和Co~Ⅲ离子的存在及其浓度是影响NO选择性的主要因素.y=0.5时样品的结构决定了样品的强铁磁性质,并由于Mn~(3 )-O~(2-)-Co~(3 )之间不易氧化还原因而对生成NO不利.     

钙钛石型复合氧化物LaFeyMN1-y-O3的化学性质与氨氧化性能之间的关系

研究了Ｂ位二元复合钙钛石型氧化物ＬａＦｅｙＭｎ１－６Ｏ３对氧化反应的催化性能，用多种手段对催化剂进行了表征，讨论了氨氧化反应中ＮＯ选择性与催化剂固体物理化学性质之间的关系，发现催化剂的晶体结构和过渡金属离子的氧化还原性质是影响催化剂物化性质和催化性能的，Ｂ位少量掺杂对ＮＯ选择性的影响是显著，富锰区ＮＯ选择性主要取决于Ｍｎ＾４＋离子的浓度，富铁区则主要与Ｆｅ离子的状态和催化剂的缺陷结构有关。     

Pt/CeO_2催化剂上甲醛催化氧化

以CeO2为载体,采用浸渍法制备了负载型Pt催化剂用于低温甲醛氧化反应,考察了Pt前驱体及Pt负载量等因素对催化性能的影响。XRD,TEM和CO化学吸附表征结果表明Pt粒子在载体上高度分散。反应结果表明,以Pt(NO3)2为前驱体比H2PtC l6为前驱体制备的催化剂表现出更好的反应性能,C l-离子的存在降低了催化剂的氧化还原能力,从而抑制了催化活性。此外,催化剂的活性随着Pt负载量的增加而增强,其中Pt负载量为3%时催化剂在30℃时甲醛转化率仍在80%以上。     

BiMnO_3钙钛石上低温NH_3选择性催化还原NO

首次将钙钛石BiMnO3用于低温条件下NH3选择性催化还原NO反应中.结果表明,该催化剂在100～240oC范围内表现出较好的催化活性.实验和理论计算显示,相对于LaMnO3,BiMnO3优异的低温催化活性归因于其较强的Lewis酸性和较多的表面吸附氧物种.此外,BiMnO3还具有较好的抗水、抗硫性能.     

燃料电池中Pt基催化剂对CO的催化氧化

燃料电池具有燃料多样性、噪声低、对环境污染小等优势,近年来备受研究者关注。然而,电池中的贵金属催化剂极易被少量的CO毒化,成为制约其商业化的一大障碍。因此,设计出高性能的催化剂对于推动燃料电池的发展十分关键。本文综述了燃料电池中铂(Pt)基催化剂对CO催化氧化的研究现状,首先探讨了CO催化氧化机理以及CO在Pt金属表面化学吸附的机理,其次详细介绍了Pt负载型催化剂、双金属催化剂以及助催化剂在催化反应中的不同作用,然后简单分析了影响Pt基催化剂性能的其他因素。最后,对燃料电池中Pt基催化剂的研究方向作了进一步的展望,旨在为燃料电池中CO催化氧化的发展开拓新思路。     

Pt/ZrO2-Al2O3催化剂催化氧化C3H6和CO性能

采用共沉淀法合成了ZrO₂与Al₂O₃的不同质量比的ZrO₂-Al₂O₃复合氧化物,并以此为载体通过等体积浸渍法制备了1.5% Pt/ZrO₂-Al₂O₃（w/w）催化剂。以C₃H₆和CO为反应物的催化性能评价显示,在系列催化剂中以Pt/Zr（0.4）-Al催化剂催化氧化活性最为优异,其C₃H₆和CO的起燃温度（T₅₀）小于125℃,完全转化温度（T₉₀）小于150℃。采用XRD、低温N₂吸附、H₂-TPR、CO脉冲吸附等分析表征技术探索了催化剂物相结构、比表面积、颗粒尺寸等对催化活性的影响规律。结果发现,ZrO₂-Al₂O₃复合氧化物具有Al₂O₃材料的介孔织构和大比表面积特性,且产生了Al_xZr_1-xO_y固溶体新物相。适当的ZrO₂与Al₂O₃的质量比,是改善Pt与ZrO₂-Al₂O₃的相互作用强度,促进贵金属Pt的分散,提升Pt/ZrO₂-Al₂O₃催化剂的低温氧化活性的关键。     

Pt/ZrO2-Al2O3催化剂催化氧化C3H6和CO性能

采用共沉淀法合成了ZrO₂与Al₂O₃的不同质量比的ZrO₂-Al₂O₃复合氧化物,并以此为载体通过等体积浸渍法制备了1.5% Pt/ZrO₂-Al₂O₃（w/w）催化剂。以C₃H₆和CO为反应物的催化性能评价显示,在系列催化剂中以Pt/Zr（0.4）-Al₂O₃催化剂催化氧化活性最为优异,其C₃H₆和CO的起燃温度（T₅₀）小于125℃,完全转化温度（T₉₀）小于150℃。采用XRD、低温N₂吸附、H2-TPR、CO脉冲吸附等分析表征技术探索了催化剂物相结构、比表面积、颗粒尺寸等对催化活性的影响规律。结果发现,ZrO₂-Al₂O₃复合氧化物具有Al₂O₃材料的介孔织构和大比表面积特性,且产生了Al_xZr_1-xO_y固溶体新物相。适当的ZrO₂与Al₂O₃的质量比,是改善Pt与ZrO₂-Al₂O₃的相互作用强度,促进贵金属Pt的分散,提升Pt/ZrO₂-Al₂O₃催化剂的低温氧化活性的关键。     

Pt/TiO2催化剂上CO氧化反应动力学研究

利用沉积沉淀法制备了Pt/TiO₂催化剂, 将其在不同温度下焙烧, 以得到不同颗粒尺寸的Pt. 并将这些样品用于CO催化氧化反应以及反应动力学研究. 结果表明: 焙烧温度对催化剂有明显影响, Pt 颗粒尺寸随着焙烧温度的升高而增加; 与此同时, CO催化活性随焙烧温度的升高呈先增加后降低的趋势, 其中, 400℃焙烧的样品表现出最高的催化活性. 反应动力学结果表明, 催化剂上CO氧化反应表观速率方程为r=5.4×10^-7p_CO^0.17p_O2^0.36,说明在该催化剂上CO氧化遵循Langmuir-Hinshelwood机理. 同时, 对催化剂进行了CO化学吸附红外光谱和O₂化学吸附表征. 结果表明, 随着焙烧温度的升高, 催化剂上CO和O₂吸附量均呈现先升高后降低的趋势, 这与反应结果和反应动力学方程一致, 说明反应受到催化剂表面上CO和O₂吸附浓度的影响. 而在400℃焙烧的催化剂上, CO和O₂吸附量均最高, 因此其反应活性也最好. 这可能是焙烧过程影响了Pt 和TiO₂之间的相互作用引起的.     

Selective Catalytic Oxidation of Methane to Syngas over Supported Mixed Oxides Containing Ni and Pt

The activity of Ni, Pt, and LaNiO₃ supported on -Al₂O₃ is studied in the selective catalytic oxidation of methane to syngas at 900°C and a contact time of 0.002 s using dilute mixtures (1000 ppm CH₄ + 500 ppm O₂ in He). The grain size was 100 m. The method of X-ray phase analysis shows that supported LaNiO₃, both pure and containing Pt, has a perovskite hexagonal structure with altered lattice parameters. Using temperature-programmed reduction by hydrogen, it was found that the reduction of supported LaNiO₃ is simplified in the presence of Pt and/or Ce_0.2Zr_0.8O₂. The activity and selectivity of the catalysts in the reaction of selective catalytic oxidation of methane depends on their composition and oxidative-reductive treatment. It was found that, in the presence of catalysts based on LaNiO₃ and containing Pt and/or Ce_0.2Zr_0.8O₂, the reaction occurs with an induction period. It was assumed that the value of the induction period depends both on the dynamics of phase LaNiO₃ reduction to Ni, which is associated with the accumulation of carbonate complexes and surface hydroxylation, and on slow changes in the defect structure of Ce_0.2Zr_0.8O₂, which are associated with oxidation-reduction.     

CO and Methane Oxidation Over CeXZr1-XO2 Mixed Oxide Supported PdO Catalysts

In this paper, the Ce_XZr_1-XO₂-supported PdO catalysts were prepared and the effect of Ce/Zr ratio on catalytic activity for CO and methane oxidation was studied, both activity and the reduction behavior of catalyst depend on the Ce/Zr ratio. The reduction behavior of those catalysts was characterized by means of TPR.     

Co3O4纳米立方体的可控合成及其CO氧化反应性能

在乙醇和三乙胺的混合溶液中,采用溶剂热法制备了尺寸为10 nm的Co₃O₄立方体. 考察了钴盐前驱体和溶解氧对Co₃O₄纳米立方体结构的影响规律,通过对合成过程中不同阶段产物的结构分析和表征,提出了Co₃O₄纳米立方体的形成机制是溶解再结晶的过程. 将所制备的Co₃O₄纳米立方体在200 ℃焙烧处理后,尺寸和形貌均可保持稳定,但400 ℃焙烧后,变为球形纳米粒子. 这种主要暴露{100}晶面的Co₃O₄纳米立方体催化CO氧化反应的活性低于纳米粒子({111}晶面),验证了四氧化三钴纳米材料在CO氧化反应中的晶面效应.     

CuO Catalysts Supported on Porous TiO2 Microspheres for Low-Temperature CO Oxidation

The porous TiO₂ microspheres were prepared by the reversed-phase suspension polymerization and sol-gel method using reversed-phase suspension droplets as the templates. The CO oxidation catalytic properties of the CuO/TiO₂ catalysts prepared by hydrothermal method and impregnation method were extensively investigated. The structure of CuO/TiO₂ catalysts was determined by TG-DTA, XRD, TEM, and XPS. The results indicated that the redox capacity of CuO/TiO₂ was greatly depended on the aqueous solution concentration of Cu(NO₃)₂ used in the preparation of CuO/TiO₂ and the calcination temperature of the CuO/TiO₂ catalysts.     

负载型P-Mo-V/SBA-15催化剂上的甲烷选择氧化反应

以磷钼钒杂多酸(H₅PMo₁₀V₂O₄₀)为前驱体、介孔SBA-15为载体, 采用浸渍法制备不同负载量的P-Mo-V氧化物催化剂. 在甲烷选择氧化反应中, 考察了负载量、反应温度、空速等对甲烷转化率和产物选择性的影响. 结果表明, 催化剂对甲烷选择氧化制甲醛具有较高活性, 甲烷转化率随负载量的增大和反应温度的升高而提高, 甲醛的选择性随负载量的增大先升后降. 反应温度为640 ℃、空速为48300 L•kg^－1•h^－1、氧化物负载量w＝2.89%时, 甲醛的时空产率最高(295 g•kg_cat^－1•h^－1). 多种表征表明, 氧化物负载量w≤2.89%时, P-Mo-V氧化物在载体介孔孔道内以高分散形式存在. 催化剂的酸性和氧化还原性质与负载量相关, NH₃-TPD和H₂-TPR的测试结果表明, 较弱的酸性位和较低还原温度的活性组分有利于甲烷选择氧化制甲醛.     

Effect of La2O3 on Catalytic Performance of Au/TiO2 for CO Oxidation

Pure TiO₂ and La-doped TiO₂ were prepared by the sol-gel method. Au was supported on TiO₂ by the deposition-precipitation (DP) method, and its catalytic activity for CO oxidation was tested. The results showed that doping La in Au/TiO₂ could improve its catalytic activity obviously for CO oxidation. The analyses of X-ray diffraction (XRD), temperature-programmed desorption (TPD), and Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area further showed that the presence of La in TiO₂ not only increased its surface area and restrained the growth of TiO₂ crystallites, but could also enhance the microstrain of TiO₂. In terms of O₂-TPD, a new adsorbed species O⁻ appeared on the surface of La-doped TiO₂. The results of in-situ Fourier transform-infrared (FT-IR) spectroscopy illustrated that the high activity of Au/La₂O₃-TiO₂ was attributed to the presence of La promoting the reactivity of CO adsorbed on the Au site and the formation of the second active site on the surface of TiO₂