单相Ce0.5Zr0.5O2立方固溶体的高压高温合成

以化学沉淀法制备的 Ce O2 和 Zr O2 纳米微粒为前驱体 ,首次在高压高温 (3 .1 GPa,1 0 73 K)下合成了单相 Ce0 .5Zr0 .5O2 面心立方固溶体 .使用 X射线衍射、TG-DTA、XPS、Raman、电子自旋共振谱和交流阻抗谱等对样品的结构、Ce离子的价态和导电性进行了表征 .实验结果表明 ,纳米 Ce O2 -50 % Zr O2 混合物在高压 (0 .9GPa以上 )高温 (1 0 73 K以上 )条件下可以发生固态反应 ,高压下固溶温度明显降低 .Ce0 .5Zr0 .5O2 面心立方固溶体在 773 K以下是热稳定的 ,不发生结构转变 ,固溶体中 Ce离子完全以 Ce4 + 形式存在 ,773 K退火也不引起 Ce4 + 向 Ce3 + 转变 ,晶格中氧缺位非常少 .Ce0 .5Zr0 .5O2 面心立方固溶体是离子导电 ,82 3 K时电导率 σ=1 .2× 1 0 -5S/cm,与纯 Ce O2 在同温度下的电导率同数量级 ;1 1 2 3 K时 σ=2 .1× 1 0 -3 S/cm,小于掺入稀土或碱土氧化物的氧化锆和氧化铈基电解质的电导率 .在高温区和低温区 ln(σT)与 1 /T的关系满足斜率不同的二条直线 ,低温活化能小于高温活化能 .固溶体的显微硬度 (50 g载荷 )为 572 HV.     

Ce0.5Zr0.5O2固溶体的制备、晶粒增长及应用研究

采用柠檬酸溶胶-凝胶法,以乙醇为溶剂,制备得到形貌良好的铈锆固溶体Ce0.5Zr0.5O2,通过XRD,SEM,BET等手段进行了表征,XRD结果表明该法合成的Ce0.5Zr0.5O2具有四方晶相,无富铈或富锆相峰的出现。1000℃退火3 h后,表面积仍达25.1 m2.g-1。比表面积(SBET)和理论比表面积(SXRD)、晶粒尺寸(DXRD)和理论晶粒尺寸(SXRD)的计算比较,证明发生了颗粒团聚。根据XRD数据计算,Ce0.5Zr0.5O2的颗粒增长活化能为3.99 kJ.mol-1,较低的活化能归结为氧空位的产生。将制备的Ce0.5Zr0.5O2应用于催化碳酸二甲酯(DMC)的合成,催化效果良好。     

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.     

CuO/Ce0.5Zr0.5O2的结构特征及催化性能表征

以硝酸铈和硝酸锆为原料,采用共沉淀法制备了不同摩尔比(X=0,0.1,0～1.0)的CexZr1-xO2样品.并以Ce0.5Zr0.5O2为载体,采用浸渍法负载不同含量的CuO,用色谱流动法考察其对CO的氧化活性.并用XRD,TPR和BET等技术对CuO/Ce0.5Zr0.5O2各样品进行了表征,结果表明,当CuO负载量为10.0%时,催化剂CO的氧化活性最高;XRD测定表明催化剂氧化活性的高低与铜物种在Ce0.5Zr0.5O2上的分散状态有关;TPR结果亦显示活性的高低与Ce0.5Zr0.5O2上分散较好的铜物种的α还原峰及分散较差的γ还原峰的峰温及形状有关.     

Ce0.67Zr0.33O2对CH4燃烧催化剂Fe2O3/Al2O3的改性作用

固定n(Ce)/n(Zr)比为0.67/0.33, 用共沉淀法制得一系列CeO2-ZrO2-Al2O3固溶体. 采用这些固溶体作载体, 以Fe2O3为活性组分, 用浸渍法制备了一系列催化剂. BET结果显示, 将适量Ce0.67Zr0.33O2引入到Al2O3载体中有助于催化剂保持较高的比表面积. TPR结果显示, 载体中引入适量的Ce0.67Zr0.33O2可以改善催化剂的氧化还原性能. XRD结果表明, Fe2O3在CeO2-ZrO2-Al2O3载体上呈现出良好的分散状况, 老化前后催化剂的晶相结构基本无明显变化. 特别是当载体中m(Ce0.67Zr0.33O2)∶m(Al2O3)的值为1∶2时, Fe2O3/CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂在甲烷催化燃烧中显示出最佳的催化性能和抗高温老化性能.     

Co/Ce0.5Zr0.5O2催化剂的制备及甲烷部分氧化制合成气

利用共沉淀法制备了具有介孔结构的Ce_0.5Zr_0.5O₂固溶体载体,然后浸渍不同质量分数(10%、20%、30%)的活性组分钴,制备了系列Co/Ce_0.5Zr_0.5O₂催化剂。利用N₂物理吸附(BET)、X射线粉末衍射(XRD)、H₂-程序升温还原(H₂-TPR)、扫描电子显微镜(SEM) 、透射电子显微镜(TEM) 、 程序升温氧化(TPO)和热重(TG)等手段对制备和反应后的催化剂进行了表征,研究了它们对甲烷部分氧化制合成气反应的催化性能。研究结果表明,铈锆固溶体负载的钴比较容易被还原,该系列催化剂具有较高的活性和对H₂及CO的选择性,且随Co含量的增加,催化剂的活性和对H₂和CO的选择性得到提高的同时,也增强了催化剂的抗积炭性能。     

Ce0.75Zr0.25O2的制备及其催化净化汽车尾气

基于CeO₂基氧化物制备及应用于环境保护的已有创新性成果,将其设计转化成为适合本科生的综合创新实验。在转化过程中设计了一系列的对照组,考察了沉淀pH、沉淀剂种类、过滤方式等制备条件及不同铈锆比例等因素对氧化物性能的影响。结果表明,采用环境友好的碳酸钠沉淀剂,pH控制在8–10范围内,通过简单易行的共沉淀法制得的Ce_0.75Zr_0.25O₂氧化物,催化性能优异,污染物转化效率可达95%。本实验将前沿科技与经典实验结合,体现了科教融合和创新发展的教学理念,顺应了科技治污的号召,有益于培养学生的科学思维和创新能力,有利于提高学生环保和稀土资源战略意识,增强社会责任感和民族自豪感。     

纳米晶固溶体Ce0.8Nd0.2O2-δ的合成与表征

利用溶胶-凝胶法合成纳米晶固溶体Ce     

Ce0.67Zr0.33O2对CH4燃烧催化剂Fe2O3/Al2O3的改性作用

固定n(Ce)/n(Zr)比为0.67/0.33,用共沉淀法制得一系列CeO2-ZrO2-Al2O3固溶体.采用这些固溶体作载体,以Fe2O3为活性组分,用浸渍法制备了一系列催化剂.BET结果显示,将适量Ce0.67Zr0.33O2引入到Al2O3载体中有助于催化剂保持较高的比表面积.TPR结果显示,载体中引入适量的Ce0.67Zr0.33O2可以改善催化剂的氧化还原性能.XRD结果表明,Fe2O3在CeO2-ZrO2-Al2O3载体上呈现出良好的分散状况,老化前后催化剂的晶相结构基本无明显变化.特别是当载体中m(Ce0.67Zr0.33O2)∶m(Al2O3)的值为1∶2时,Fe2O3/CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂在甲烷催化燃烧中显示出最佳的催化性能和抗高温老化性能.     

Ce0.5Zr0.5O2修饰的Ni/SiC、Fe/SiC和Co/SiC催化燃烧甲烷性能

以铈锆固溶体（Ce_0.5Zr_0.5O₂）修饰的高比表面积SiC为载体,采用两步浸渍法制备了Ni、Fe和Co基催化剂,研究了其在煤层气催化燃烧脱氧中的催化活性和稳定性. 利用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、比表面积（BET）、热重分析（TGA）和H₂程序升温还原（H₂-TPR）对催化剂进行了表征. 分析结果表明,Ni、Fe和Co部分进入Ce_0.5Zr_0.5O₂固溶体晶格内部,导致催化剂体相形成更多的缺陷;同时Ce_0.5Zr_0.5O₂固溶体有助于加速金属氧化物和金属之间氧化还原过程的进行,促进了氧吸附、传输和对甲烷的活化. 另外,SiC和Ce_0.5Zr_0.5O₂固熔体良好的抗积碳性能,有效避免了催化剂在富甲烷反应气氛中因积碳而失活,从而使三种催化剂均具有优良的催化燃烧脱氧活性和稳定性. 其中,Co/Ce_0.5Zr_0.5O₂/SiC活性最高,可在320 ℃活化催化甲烷,并在410 ℃实现完全脱氧.     

高性能Ce_(0.5)Zr_(0.5)O_2稀土储氧材料的制备及其负载的单Pd三效催化剂

以碳酸铵水溶液为沉淀剂,改变前驱体盐溶液的浓度,采用共沉淀法制得了一系列Ce0.5Zr0.5O2固溶体材料.以此系列材料为载体制备了负载型单Pd三效催化剂,并利用N2吸附-脱附、X射线衍射、储氧量测定和程序升温还原等技术对材料了进行表征.结果表明,所制Ce0.5Zr0.5O2材料具有优异的抗高温老化性能和氧化还原性能,且盐溶液的浓度对材料及其负载型Pd三效催化剂性能的影响较大.当盐溶液浓度为0.3mol/L时,制备材料的织构性能最佳,经1000oC老化5h后其比表面积和孔体积分别为53.0m2/g和0.17cm3/g.所制得的三效催化剂对CO,NO和C3H8具有低的起燃温度和完全转化温度,表现出最佳的催化性能,具有良好的应用前景.     

Catalytic Combustion of Ethyl Acetate over Al2O3- Ce0.5Zr0.5O2 Supported Metal Oxide Catalysts

The catalysts for the combustion of ethyl acetate were prepared using Fe, Co, Cu, Cr, and Mn metal oxide as active components supported on Al₂O₃-Ce_0.5Zr_0.5O₂ mixed oxides and characterized by X-ray diffraction (XRD), temperature programmed reduction (TPR), oxygen storage capacity measurement, BET surface area, XPS measurement, and activity test. According to the results of characterization, it was found that Cu/Al₂O₃-Ce_0.5Zr_0.5O₂ (1:2, mass ratio) and Mn/Al₂O₃-Ce_0.5Zr_0.5O₂ (1:2) catalysts presented excellent activity for the catalytic combustion of ethyl acetate, because of the more reducible species and high reducibility of the catalysts. For ethyl acetate oxidation, more than 99% conversion was achieved at 245 °C over catalysts Cu/Al₂O₃-Ce_0.5Zr_0.5O₂ (1:2) and Mn/Al₂O₃-Ce_0.5Zr_0.5O₂ (1:2, mass ratio), indicating that the catalysts had great potential for wide use.     

Ce0.5-xZr0.5-xBa2xO2负载TiO2光催化降解气相苯

在密闭不锈钢反应器内研究了Ce0.5-xZr0.5-xBa2xO2负载锐钛型TiO2光催化降解气相苯的性能.确定了该系列光催化剂的最佳Ba含量,并应用X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱以及X射线光电子能谱对催化剂进行了表征.结果表明,TiO2在载体表面均匀分散.在210~400 nm范围内,TiO2/Ce0.5-xZr0.5-xBa2xO2比TiO2吸收更多的紫外光.TiO2/Ce0.5-xZr0.5-x-Ba2xO2包含Ti和O两种元素,TiO2/Ce0.5-xZr0.5-xBa2xO2的Ti 2p结合能向低能端偏移.Ce0.5-xZr0.5-xBa2xO2表面负载TiO2能有效提高催化剂的光催化活性.Ce0.5-xZr0.5-xBa2xO2的作用是转移电子和使催化剂在紫外区的吸收增强.     

高性能Ce0.35Zr0.55Y0.1O1.95稀土储氧材料的研究

The oxygen storage material (OSM) Ce_0.35Zr_0.55Y_0.1O_1.95 was prepared by co-precipitation routine and studied by means of TEM, XRD, XPS, BET, H₂-TPR and oxygen storage capacity (OSC) measurements. The results indicated that this material possessed plenty of Ce³⁺ and lattice oxygen vacancy (percentage of Ce³⁺ was 59.6%) and high cerium atom utilization ratio (80.04%). The porous material was with an average BET surface area of 97 m²·g^-1 and pore volume of 0.26 mL·g^-1. After aged at 1 000 ℃ in air for 5 h, the sample still possessed plenty of Ce³⁺ and lattice oxygen vacancy (percentage of Ce³⁺ was 57.1%), and showed high cerium atom utilization ratio (78.25%), and high thermal stability.