负载型铈基催化剂在NH3-SCR反应中的载体效应

近年来,氨-选择催化还原(NH3-SCR)技术被公认为是控制燃煤烟气和柴油车尾气氮氧化物(NOx)排放的最有效手段之一.V2O5-WO3/TiO2和V2O5-MoO3/TiO2催化剂在300–400°C范围内表现出优异的脱硝性能和抗H2O和SO2中毒性能,因而被广泛用于NH3-SCR过程.然而,钒基催化剂存在一些缺点,如氧化SO2到SO3的活性较高、高温下将部分NH3非选择性地氧化成N2O、V2O5具有生物毒性等.因此,非钒基脱硝催化剂的研制引起人们越来越多的关注.二氧化铈(CeO2)因具有氧化还原性能优异、储/释氧能力强和Ce3+/Ce4+转换容易等优点而广泛用于NH3-SCR反应.然而,单纯CeO2的脱硝性能并不理想.研究表明,将CeO2制备成铈基复合金属氧化物催化剂和负载型铈基催化剂可显著提高其在NH3-SCR反应中的催化性能.尤其是负载型铈基催化剂由于催化性能优异、比表面积大、热稳定性高及活性组分用量少而成为研究热点.众所周知,对于负载型金属氧化物催化剂,载体并不只是惰性材料,它会显著影响表面负载组分的物理化学性质和催化性能.因此,关于载体与组分间相互作用的研究常见诸报道.但是,对于负载型铈基催化剂,具有不同晶相结构的载体对其理化性质和NH3-SCR催化性能的影响规律尚不明晰.此外,SiO2,γ-Al2O3,ZrO2和TiO2是工业上常用的四种催化剂载体,它们具有不同的晶相结构和应用场合,究竟哪一个最适合作为负载型铈基催化剂的载体用于NH3-SCR反应尚无定论.因此,为了阐明负载型铈基催化剂在NH3-SCR反应中的载体效应,筛选出最佳的催化剂载体,我们首先采用溶胶-凝胶法和沉淀法合成了SiO2,γ-Al2O3,ZrO2和TiO2四个载体,再通过浸渍法制备了一系列负载型铈基催化剂(CeO2/SiO2,CeO2/γ-Al2O3,CeO2/ZrO2和CeO2/TiO2)用于NH3-SCR反应.并借助于X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、比表面积测定(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、氢气-程序升温还原(H2-TPR)以及氨气-程序升温脱附(NH3-TPD)等表征手段对上述载体和催化剂进行了较为全面的分析.研究结果表明,这些负载型铈基催化剂的理化性质和脱硝性能强烈地依赖于催化剂载体.首先,CeO2/γ-Al2O3催化剂的表面Ce3+含量明显大于CeO2/SiO2,CeO2/ZrO2和CeO2/TiO2催化剂,有利于氧空位的产生以促进NO分子的解离,进而导致优异的NH3-SCR反应性能.其次,CeO2/γ-Al2O3催化剂具有最佳的还原性能,有利于NO氧化为NO2,进而通过"快速NH3-SCR"途径提升其催化性能.再者,CeO2/γ-Al2O3催化剂表面酸性位最多,能够促进反应物NH3分子的吸附与活化,从而提高脱硝性能.最后,CeO2/γ-Al2O3催化剂在H2O和SO2存在的条件下同样表现出最佳的催化性能,表明其有望用于实际燃煤烟气脱硝.     

用于部分氧化甲烷制合成气的铈基氧载体性能表征

将稀土氧化物CeO2中的晶格氧用于熔融盐体系下甲烷部分氧化制取合成气的新方法,采用浸渍法制备了负载型铈基氧载体,利用XRD、O2-TPD、H2-TPR分析手段对氧载体进行了表征.在甲烷气氛下进行了CeO2的热重实验.在熔融盐反应器中分别考察了添加1%TiO2和MgO两种不同助剂对10?O2-Al2O3负载型氧载体反应性能的影响.结果表明,CeO2容易失去晶格氧被还原为低价态铈的氧化物,同时把甲烷部分氧化成H2和CO,有着良好的循环使用性能.助剂的添加能够明显改善氧载体的反应活性,其中以添加MgO比较理想.     

复合氧化物CeO2-Co3O4催化氧化CO的性能

以共沉淀法制备CeO2-Co3O4复合氧化物，研究复合氧化物CeO2-Co3O4低温催化氧化CO的性能。通过采用热重分析（TG）、比表面积测试（BET）、X射线衍射分析（XRD）、程序升温还原（TPR）以及原位红外漫反射（FT-IR）等表征手段，详细探讨了铈含量对于复合氧化物CeO2-Co3O4低温催化氧化CO性能的影响。结果表明：复合氧化物CeO2-Co3O4催化氧化CO的性能明显优于单一氧化物CeO2和CO3O4，     

高效 CeO2-MnOx-Al2O3催化剂的制备、表征及催化消除 NO性能

机动车在给人类生活带来便利的同时,也造成了严重的大气污染.其尾气净化成为人们关注的焦点.一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HCs)是机动车尾气中的三大典型污染物,主要通过三效催化(TWC)技术进行脱除. TWC技术涉及几个重要的催化反应,其中 CO催化还原 NO由于能够同时消除 CO和 NO两种污染物而引起研究者的极大关注.研究表明,负载型贵金属催化剂在该反应中显示出优异的催化性能,但存在资源匮乏、价格昂贵以及热稳定性欠佳等不足.因此,低价、高效的过渡金属氧化物催化剂成为近年研究重点.稀土金属氧化物 CeO2由于具有良好的氧化还原性能、较高的储释氧容量以及丰富的表面氧空位而被广泛用于 CO催化还原 NO反应.研究表明,对 CeO2进行离子掺杂可进一步增大其比表面积,改善其氧化还原性能和储释氧容量.并且,我们在先前的研究中还发现,将具有多种可变价态的钛离子或锡离子掺入 CeO2晶格由于掺杂离子能与 Ce4+/Ce3+发生电子转移而更有利于改善 CeO2的理化性质.此外,锰氧化物(MnOx)在氧化还原气氛中容易实现不同价态之间的切换,从而在一些重要的氧化还原反应中表现出优异的催化性能.近年来,有研究者将 CeO2与 MnOx相结合制备了 CeO2-MnOx催化剂用于 NO消除、碳烟燃烧和挥发性有机物(VOCs)氧化等反应,并取得一些有意义的结果.然而,对于实际应用来说, CeO2-MnOx催化剂存在比表面积偏小等不足.众所周知,γ-Al2O3是一种常用的具有高比表面积和高热稳定性的催化剂载体材料,可有效增大催化剂比表面积.我们前期研究结果表明,通过共沉淀法将 Al3+掺入铈基复合氧化物的晶格相比于以γ-Al2O3为载体更有利于改善铈基复合氧化物的理化性质和催化性能.因此,我们通过简单的氨水反滴加共沉淀法制备了一系列 CeO2-MnOx-Al2O3(Ce：Mn：Al摩尔比=6：4：x,x =0.25,0.5,1,2)复合氧化物催化剂用于 CO催化还原 NO反应.并运用 X射线衍射、拉曼光谱、氮气物理吸附、氢气程序升温还原、X射线光电子能谱以及原位漫反射红外光谱等表征技术对上述催化剂进行了系统分析.重点考察了 Al3+掺杂量对 CeO2-MnOx-Al2O3复合氧化物催化剂理化性质和催化性能的影响.结果表明,在 CeO2-MnOx复合氧化物中掺入少量 Al3+会导致其晶粒尺寸减小,从而增大其比表面积和孔体积,并增加 Ce3+和 Mn4+的含量.比表面积和孔体积增大有助于催化剂与反应物分子之间充分接触; Ce3+和 Mn4+含量增加能分别促进 CO物种吸附以及吸附态 NO物种脱附、转化和解离.这些变化有利于提高 CeO2-MnOx复合氧化物在 CO催化还原 NO反应中的催化性能.最后,基于催化剂的理化性质表征及其催化性能评价,我们尝试提出了一个可能的催化反应机理,以进一步理解 CeO2-MnOx-Al2O3复合氧化物催化剂在 CO催化还原 NO反应中的优异性能.     

CeO2表面分散态WO3的氨选择性催化还原性能

铈基材料在氨选择性催化还原氮氧化物(NH3-SCR)的研究中备受关注,亦被认为是潜在的新型环境友好型催化剂.CeO2具有独特的氧化还原性能和优良的储释氧性能,易与其它金属氧化物发生协同催化而有利于提高催化剂的催化反应性能,而WO3可以改善催化剂的表面酸性.研究亦报道了WO3可以改善CeO2的NH3-SCR反应的高温活性和N2选择性,其原因在于WO3增加了铈基催化剂NH3的吸附性能且抑制了NH3非选择性氧化成NOx.我们采用浸渍法制备了一系列负载型WO3/CeO2催化剂,并利用XRD,Raman,XPS,H2-TPR,NH3-TPD和in situ DRIFT对其理化性质进行了表征,系统研究了WO3负载量对WO3/CeO2催化剂NH3-SCR催化性能的影响,主要研究的内容包括:(1)WO3/CeO2催化剂中WO3的状态与催化性能之间的关系;(2)WO3负载量对WO3/CeO2催化剂的NH3和NO吸附行为的影响.NH3-SCR反应测试表明WO3负载量对WO3/CeO2催化剂有显著影响,优化的WO3/CeO2催化剂在200–450℃具有良好的脱硝性能,且在300℃通入SO2+H2O条件下依然保持优异的催化活性.XPS和H2-TPR结果表明,WO3分散在CeO2表面抑制了CeO2表面活性氧和表面晶格氧的氧化能力,这导致催化剂对NO的氧化以及对硝酸盐的吸附性能相比于纯CeO2显著降低,同时,in situ DRIFT也证实,随着WO3负载量的增加,WO3/CeO2催化剂表面吸附硝酸盐能力下降.因此,我们认为,由于低活性的晶相WO3覆盖在催化剂表面,阻碍了催化剂的表面活性位,降低了催化剂的氧化还原能力和表面酸量,从而晶相WO3抑制了WO3/CeO2催化剂的催化活性.同时,我们发现在70℃下采用氨水可以洗掉WO3/CeO2催化剂中的晶相WO3,且洗涤后的样品催化活性有所提升,这进一步验证了晶相WO3对催化活性的抑制作用.In situ DRIFT结果表明WO3/CeO2催化剂上NH3-SCR反应是通过Eley-Rideal机理进行,即吸附NH3物种与气相NO之间发生反应.随着WO3负载量的增加,WO3/CeO2催化剂中NH3的吸附能力先增强后减弱,而NO吸附能力持续减弱,这有利于表面酸位在反应过程中不被硝酸盐阻碍,当WO3负载量在分散容量附近时,这种吸附特性的效果发挥到最大,从而最大限度地促进NH3-SCR反应按照Eley-Rideal机理顺利进行.     

硫中毒对Co_3O_4/CeO_2 复合氧化物上炭黑催化燃烧的影响（英文）

采用共沉淀法制备了CeO2,Co3O4和一系列Co3O4/CeO2复合氧化物催化剂,在400°C下含SO2的氧化气氛中对催化剂进行了硫中毒处理,通过原位红外光谱、X射线衍射、程序升温脱附和X射线光电子能谱对新鲜和硫中毒的样品进行了表征.结果表明,所有测试的硫中毒样品上均形成了硫酸盐,CeO2上累积的硫酸盐明显比Co3O4上的多,Co3O4/CeO2复合氧化物在硫中毒过程中形成了硫酸钴和硫酸铈.对新鲜和硫化样品在NO/O2气氛下进行了催化炭黑燃烧实验,发现Co3O4/CeO2复合氧化物的活性和抗硫性能优于CeO2,但抗硫性能低于Co3O4.     

自发氧化还原法制备Co3O4/CeO2纳米复合材料及其CO催化氧化反应结构优化

采用简单的自发氧化还原法合成了Co3O4/CeO2纳米复合材料,采用透射电子显微镜(TEM)\,X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱(XPS)等分析手段对样品进行了表征,并探究了反应参数对其催化CO氧化反应活性的影响.结果表明,Co/Ce摩尔比、pH值、反应温度和煅烧温度均显著影响Co3O4/CeO2纳米复合材料的催化性能;性能最优的样品用于催化CO氧化反应在140℃时即可实现100%的转化率,并且在循环测试中其催化活性保持不变,显示出良好的稳定性.     

Redox property of Co3O4/CeO2 and the effect of reaction conditions on its performance in CO oxidation

采用沉淀氧化法制备了Co3O4/CeO2催化剂.运用XRD、BET和TPR表征手段,考察了不同钴铈比及焙烧温度对钴铈复合氧化物物理及化学性能的影响,并分别在干、湿条件下进行了一氧化碳氧化反应研究.结果表明,与纯的Co3O4相比,在不同比例的Co3O4/CeO2均经723 K焙烧的各种催化剂中,钴铈原子比为9∶1的复合氧化物粒径较小,比表面积较大,说明适当比例铈的添加能使Co3O4具有较小的粒径.此氧化物经538 K温度焙烧制得的钻铈比为9∶1的复合氧化物中Co3O4平均粒径为7.2nm,BET比表面积为167.6 m2/g.经TPR考察发现其具有最优的氧化还原性能.     

铈和镧改性γ-Al2O3担载Pd催化剂的结构效应

分别以镧-铈、铈-镧顺序浸渍和镧铈共浸渍的方式在γ-Al2O3载体上引入助剂La2O3和CeO2,然后担载Pd制备了一系列催化剂.以甲醇分解为探针反应,采用XRD、EXAFS和XPS对催化剂的体相和表面结构进行表征,用BET法测定比表面积,并进行了吸附态CO的FTIR研究.结果表明,La2O3容易进入CeO2的晶格中,促进了CeO2在γ-Al2O3上的分散.但不同的La2O3、CeO2加入方式对活性组分Pd在改性载体上的分散度、优势暴露面及其与CeO2之间的相互作用产生不同的影响.关联甲醇分解性能测试结果说明,Pd在载体上的高度分散以及Pd和CeO2之间通过界面产生的强相互作用是催化剂具有高活性的关键.     

铈和镧改性γ-Al2O3担载Pd催化剂的结构效应

分别以镧-铈、铈-镧顺序浸渍和镧铈共浸渍的方式在γ-Al2O3载体上引入助剂La2O3和CeO2，然后担载Pd制备了一系列催化剂.以甲醇分解为探针反应，采用XRD、EXAFS和XPS对催化剂的体相和表面结构进行表征，用BET法测定比表面积，并进行了吸附态CO的FTIR研究.结果表明,La2O3容易进入CeO2的晶格中，促进了CeO2在γ-Al2O3上的分散.但不同的La2O3、CeO2加入方式对活性组分Pd在改性载体上的分散度、优势暴露面及其与CeO2之间的相互作用产生不同的影响.关联甲醇分解性能测试结果说明,Pd在载体上的高度分散以及Pd和CeO2之间通过界面产生的强相互作用是催化剂具有高活性的关键.     

Die Kristallstruktur des W3CoB3 und der dazu isotypen Phasen Mo3CoB3, Mo3NiB3 und W3NiB3

Zusammenfassung Mo₃CoB₃, Mo₃NiB₃, W₃CoB₃ und W₃NiB₃ kristallisieren in einem eigenen Typ (W₃CoB₃-Struktur). Das trigonal prismatische Bauelement [T ₆B]^* ist zu Ketten vereinigt, wobei B₃-Gruppen entstehen. Die Phasen sind vermutlich Bor-reicher als obiger Formel entspricht.

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The crystal structure of W₃CoB₃ and the isotypic phases Mo₃CoB₃, Mo₃NiB₃, and W₃NiB₃

Mo₃CoB₃, Mo₃NiB₃, W₃CoB₃, and W₃NiB₃ were found to possess a new type of crystal structure (W₃CoB₃-structure type). Trigonal prismatic groups [T ₆B]^* are linked together forming chains in such a way that B₃-groups occur. These borides do probably exist with a larger amount of boron as to compared with the formula.

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Mit 2 Abbildungen     

γ-Nitro-γ-butyrolacton

γ-Nitro-γ-butyrolactone By oxidation of 3-(1-nitro-2-oxocyclohexyl)propanal ( 1 ) with KMnO₄, besides 3-(1′-nitro-2′-oxocyclohexyl)pripionic acid ( 2 ), the complete hydrolysis product 4-oxononanedioic acid ( 4 ) and the oxidized semi-hydrolysis product 5-(2-nitro-5-oxotetrahydro-2-furyl)pentanoic acid ( 3 ) were formed. The crystalline 3 decomposes at r.t. forming 4 and nitrous gases; its structure was established by X-ray determination.     

Synthesis of γγγ-trifluorocarbonyl compounds

γγγ-Trifluorocarbonyl compounds are easily obtained in a good yield by introduction of the 1,1,1-trifluoroethyl moiety (CF₃-CH₂-) on the -methylene group of a ketone.     

K3SbSe3, Rb3SbSe3 und Cs3SbSe3 – Synthese und Kristallstruktur

K₃SbSe₃, Rb₃SbSe₃, and Cs₃SbSe₃ – Synthesis and Crystal Structure The compounds K₃SbSe₃, Rb₃SbSe₃ and Cs₃SbSe₃ were synthesized by heating mixtures of Sb₂O₃ and an alkalicarbonate in a stream of hydrogen saturated by selenium in a temperature range between 750 °C and 800 °C. The compounds crystallize isostructural with Na₃AsS₃. A comparison of atomic distances and bond angles with those of the isostructural arsenic and bismuth compounds shows the effect of lone pairs.     

Freezing the polarization of CH3NH3PbI3 and CH3NH3PbI3-xClx perovskite films

Thin films of methylammonium lead halides, CH₃NH₃PbI₃ and CH₃NH₃PbI_3-xCl_x, were deposited onto symmetrical microstructured electrode arrays of gold or platinum on Si/SiO₂ wafers. Polarization studies were carried out on perovskite films under vacuum in the dark. For poling, a constant voltage was applied to the samples while the temperature was cycled between 295 K and 4 K. The measured current densities depending on the temperature showed distinct characteristics relating strongly to the crystal phase and the dielectric properties of the perovskite films. Voltage sweeps were carried out at different scan rates at specific temperature intervals after poling. The polarization of the films due to the migration of iodide vacancies in direction of the blocking perovskite/metal interface was frozen almost up to room temperature. Charge carriers were only able to cross the blocking barrier and contribute to the current where the ions have accumulated during poling. All J-V curves showed hysteresis: inverted and regular hysteresis at room temperature and below, respectively. Inverted hysteresis originates from the slow accumulation of ions at the blocking barrier, while regular hysteresis arises from a distortion in the adjacent crystals which will be discussed.     

Synthesis of some derivatives of 3-amino-3-desoxyerythrose and 3-amino-3-desoxy-D-3-erythrose

The synthesis of derivatives of 3-amino-3-deoxy-L-erythrose by LAH or LAD reduction of the oxime of 1,2-O-isopropylidene α-L -glycero-tetros-3-ulofuranose is described.     

K3BiSe3, Rb3BiSe3 und Cs3BiSe3 – Substitutionsvarianten des Th3P4-Typs

K₃BiSe₃, Rb₃BiSe₃, and Cs₃BiSe₃ – Derivatives of the Th₃P₄ Structure Type The compounds K₃BiSe₃, Rb₃BiSe₃, and Cs₃BiSe₃ were synthesized by heating mixtures of Bi₂O₃ and the respective alkalicarbonate in a stream of hydrogen saturated by selenium at 850°C. Thin crystals of the compounds appear red in transmitted light. They crystallize isostructural with Na₃AsS₃, space group P2₁3, lattice constants a = 9.771(5) Å, a = 10.161(3) Å, and a = 10.587(5) Å for K₃BiSe₃, Rb₃BiSe₃, and Cs₃BiSe₃, respectively. The Na₃AsS₃ structure type is a derivative of the Th₃P₄ structure type.     

Die Akzeptoreigenschaften von AsCl3, AsBr3, asJ3, SbCl3, SbBr3 und SbJ3

Zusammenfassung Es wurden die Enthalpien der Reaktionen von AsCl₃, AsBr₃, AsJ₃, SbCl₃, SbBr₃ und SbJ₃ mit Tributylphosphat, N,N-Dimethylacetamid und Hexamethylphosphorsäuretriamid bestimmt. Das Verhalten der Addukte bei Gegenwart eines Überschusses der Donoren wird beschrieben.

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Acceptor properties of AsCl₃, AsBr₃, AsI₃, SbCl₃, SbBr₃, and SbI₃

The enthalpies of the reactions of AsCl₃, AsBr₃, AsI₃, SbCl₃, SbBr₃ and SbI₃ with tributylphosphate, N,N-dimethylacetamide and hexamethylphosphoric acid triamide were measured. The behavior of the adducts in the presence of excess donor molecules is described.

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Mit 5 Abbildungen     

3x-pyrrolizin-3-ones

Condensation of pyrrole-2-dithiocarboxylates with CH acids containing ester groups, in the KOH-DMSO system, was used to prepare previously unknown 1-alkylthio-3H pyrrolizin-3-ones. The latter, treated with secondary amines, are readily converted to the corresponding 1-amino derivatives.     

3-H-pyrrolizin-3-ones

Previously unknown 1-alkylthio-3H-pyrrolizin-3-ones have been obtained by the condensation of pyrrole-2-dithiocarboxylates with CH acids containing ester groupings in the KOH-DMSO system. On treating the products with secondary amines they are readily converted into the corresponding 1-amino derivatives.Irkutsk Branch of the Russian Academy of Sciences, Irkutsk 664033. Translated from Khimiya Geterotsiklicheskikh Soedinenii, No. 7, pp. 919–924, July, 1996. Original article submitted May 2, 1996.