氧化铈对氯化锰表面氧脱附与恢复性能的影响

采用ＴＰＤ－ＭＳ技术研究了Ｍｎ－Ｃｅ－Ｏ体系催化剂的表面氧脱附（供出）和恢复性能，并以甲醇氧化反应为探针考察了催化剂在不同气氛下的氧化活性。结果表明，氧化铈的存在并不影响氧化锰Ｏ２－ＴＰＤ特征峰的位置，但氧化锰表面的吸附氧数量明显增加，氧化锰表面吸附氧的恢复能力随氧化铈含量的增加而增大。催化剂对甲醇的氧化活性与其表面吸附氧数量有很好的对应并系。催化剂表面氧恢复能力越大，对甲醇的氧化活性受气影响越小     

氧化铈对氧化锰结构和催化性能的影响

以共沉淀法制备了铈－锰混合氧化物催化剂，采用Ｘ射线衍射分析、程序升温脱附－质谱检测、程度升温还原等手段考察了催化剂的结构还原活性及表面氧脱附性能。结果表明，单组分ＭＮ－Ｏ催化剂的晶相结构为方铁锰矿型Ｍｎ２Ｏ３，双组分Ｍｎ－Ｃｅ－Ｏ催化剂为γＭｎ２Ｏ３和ＣｅＯ２。氧化铈的存在不影响氧化锰ＴＰＤ－Ｏ２特征峰的位置，但表面吸附氧量明显增加，并同催化剂对甲醇的完全氧化活性进行了关联，当Ｍｎ／Ｃｅ原子比为４     

锰—铈复合氧化物催化剂表面氧的性质

氧化锰催化剂广泛用于一氧化碳常温氧化及汽车尾气的净化等,CeO_2是氧化物催化剂的优良助剂。非贵金属催化剂中添加CeO_2能提高催化剂的氧化活性已有很多报道,但有关Ce对氧化锰结构及表面氧脱附性能影响的研究尚不多见。本文运用XRD、DTA和TPD-MS等手段对共沉淀法制得的Mn-Ce复合氧化物进行了物相结构和脱氧活性研究。     

非晶态Mn-Ce-O催化芳香醇选择氧化

采用氧化还原-沉淀法制备了一系列不同Mn/Ce摩尔比的Mn-Ce-O催化剂,并以分子氧为氧化剂考察了催化剂对芳香醇选择氧化反应的催化性能.当n(Mn)/n(Ce)=10时,Mn-Ce-O的催化活性最高,100℃下反应1 h时苯甲醇转化率为96.6%,催化剂的质量比活性可达19.3 mmol/(g·h).该催化剂可循环使用6次以上而其催化活性无明显降低.采用粉末X射线衍射、N2物理吸附、X射线吸收光谱和程序升温还原等手段对Mn-Ce-O催化剂进行了表征.结果表明,以Mn3+和Mn4+共存的非晶态MnOx是活化分子氧及氧化芳香醇的主要活性组分,高分散在非晶态MnOx表面的CeOx对催化剂性能有重要影响,添加少量的Ce能增大催化剂的比表面积,促进MnOx的还原,提高其表面氧中心的恢复能力,从而显著提高催化剂活性和循环使用性能.     

碘和氧修饰银(110)表面对甲醇吸附的影响: 密度 泛函理论的计算研究

用密度泛函理论(DFT)的B3-LYP方法和原子簇模型研究了碘和修饰银(110)表面对甲醇吸附的影响。结果表明,甲醇分子在干净的银表面吸附很弱甚至不吸附,但在氧或碘修饰过的银表面上,由于预吸附导致吸附能的增加而变得容易吸附。并进一步采用目前较新的映像电荷模型计算验证了在甲醇部分氧化制甲醛反应中氧或碘对银催化剂表面修饰的本质是电荷修饰这一推论,为实验中如何筛选修饰提供了良好的判据。     

碘和氧修饰银(110)表面对甲醇吸附的影响: 密度 泛函理论的计算研究

用密度泛函理论(DFT)的B3-LYP方法和原子簇模型研究了碘和修饰银(110)表面对甲醇吸附的影响。结果表明,甲醇分子在干净的银表面吸附很弱甚至不吸附,但在氧或碘修饰过的银表面上,由于预吸附导致吸附能的增加而变得容易吸附。并进一步采用目前较新的映像电荷模型计算验证了在甲醇部分氧化制甲醛反应中氧或碘对银催化剂表面修饰的本质是电荷修饰这一推论,为实验中如何筛选修饰提供了良好的判据。     

Au/ZrLa掺杂 CeO2催化剂在CO氧化反应中优异的催化活性：锆镧协同作用

在过去的25年,纳米金催化剂上 CO氧化反应得到广泛研究,但始终没有一致的结论。这是因为影响纳米金催化活性的因素很多,包括金的价态、载体的性质、氧空位、金属与载体之间的相互作用等,尤其是各影响因素之间相互牵制,增加了催化反应机理的研究难度。氧化铈载体表面氧缺陷的浓度较高,有利于活性金属组分在其表面的稳定和分散,因此氧化铈纳米晶负载的 Au催化剂受到广泛关注。此外,当 CeO2晶格中部分 Ce被化学性质不同的其它元素取代后,可以促进 CeO2晶格氧的活化,提高氧的储放能力,从而有利于催化反应进行。因此,本文采用水热法合成了组成均匀的 CeO2, CeZrOx和 CeZrLaOx三个载体,并通过沉淀-沉积法负载金。利用 X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线吸收精细结构(XAFS)和氢气程序升温还原(H2-TPR)等技术分析了催化剂的物相结构、表面性质、形貌以及金纳米颗粒的大小和价态等性质,并结合其在 CO氧化反应中催化性能的差异,探讨影响金催化剂活性的关键因素。 XRD, TEM, HRTEM和 XAFS结果表明,三个载体上所得金纳米颗粒的平均尺寸都在2–4 nm,且分散较好; XPS结果表明,影响催化剂活性的关键因素不是金的价态,而是载体表面的活性氧物种。从Raman结果可知,掺杂后的氧化铈载体上氧空位浓度明显增加,因而催化剂活性都有所提高。 H2-TPR进一步探讨了三个载体以及负载金后其氧化还原能力的变化,结果表明,金和载体之间的相互作用可以增强载体的氧化还原性能以及表面氧空位浓度,进一步提高了催化剂活性,而负载金催化剂氧化还原性能的变化与载体的组成密切相关。由于锆的掺杂可使金与载体之间相互作用减弱,而镧则增强了二者间相互作用,因此 Au/CeZrLaOx催化剂上锆和镧的协同掺杂作用使其表面活性氧物种浓度最高,低温时表现出最高的催化活性。     

水相重构法制备Ce改性Mg-Al复合氧化物及其在丙酮气相缩合反应中的应用

通过水相重构法合成了Ce改性的Mg-Al复合金属氧化物HTc-Ce,采用X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和氮气吸附-脱附表征了复合金属氧化物的组成和表面结构.水相重构过程使复合金属氧化物产生更多缺陷位,从而具有更多碱性位.Ce通过液相重构过程有效进入到水滑石的骨架,撑大了水滑石的层间距,进一步增加了催化剂的可接触碱性位,同时氧化铈丰富的氧空位显著提高了表面碱性位,特别是强碱性位的数量.XPS实验结果表明,三价Ce在氧化铈中的含量约为30%,氧空位提高有助于改善表面氧的迁移.原位红外漫反射(in situ DRIFTS)证实增加了表面低配氧的数量,CO2-程序升温脱附(CO2-TPD)实验证实了Ce的引入提高了表面强碱性位浓度.水相重构法合成Ce修饰的Mg-Al复合金属氧化物对于丙酮自缩合反应具有高效活性,HTc-Ce-3.2催化的丙酮转化率达到56.8%,是HTc催化剂的2.5倍,该催化剂因其层间距增加和结构疏松更有利于五聚产物的生成.     

铈基氧化物催化剂上氧物种的EPR研究

选择ＣｅＯ２、２０％（ｍｏｌ）Ｃｅ／Ｓｒ及ＳｒＣＯ３３种甲烷氧化偶联催化剂，进行了吸附氧的ＥＰＲ及骤冷ＥＰＲ研究，对氧物种的形式、吸附方式及在反应中的作用进行了深入讨论．实验发现，氧化铈及复合催化剂很容易吸附氧分子产生Ｏ２－超氧离子，而碳酸锶表面不利于Ｏ－２的生成．Ｏ－２可以不同方式吸附于催化剂表面，不同方式吸附的Ｏ－２具有不同的氧化能力和稳定性．不同温度下骤冷可以在复合催化剂上得到几乎相同强度的Ｏ－２ＥＰＲ信号，因此Ｏ－２可能不是甲烷的选择活化中心，而是在反应条件下转化成了Ｏ２－２或Ｏ－选择性物种．复合催化剂中的ＳｒＣＯ３，对ＣｅＯ２中氧的流动性及产生氧中间体的能力起到了调节作用，抑制了过氧化．     

铜-氧化铈界面:几何及电子结构

纳米催化材料的性能主要由粒子尺寸、形貌和界面决定,即活性位点的电子及几何结构.尺寸、形貌可控的纳米催化材料的合成及其反应性能的研究,即催化剂的构效关系,一直是催化领域的研究热点.氧化物负载的金属催化剂广泛应用于多相催化反应过程.基于氧化铈优异的氧化还原性能, Cu/CeO2催化剂在CO氧化、N2O消除、水气变换、甲醇合成等反应中表现出优异性能.其中,通过铜物种与氧化铈表面化学键合形成的金属-载体界面通常被认为是催化活性中心.铜物种和氧化铈的相互作用主要体现在氧化铈固定铜物种,而铜物种促进氧化铈的氧化还原能力,涉及Cu^2+/Cu^+/Cu^0和Ce^3+/Ce^4+之间电子的传输和转移.Cu/CeO2催化剂活性位的原子结构与金属-载体相互作用程度密切相关.氧化铈形貌和铜负载量是决定界面电子和几何结构的重要因素.常见的纳米氧化铈形貌包括纳米粒子(多面体)、纳米棒和纳米立方体,可分别选择性暴露(111)、(110)和(100)晶面;这些晶面上原子配位环境和化学性能决定了铜-氧化铈的键合方式和界面结构.与暴露{100}晶面的纳米立方体相比,主要暴露{100}/{110}镜面的氧化铈纳米棒、暴露{111}/{100}晶面的纳米粒子与铜物种具有更强的金属-载体相互作用程度,也更有利于铜物种的分散.铜的负载量也显著影响铜物种在特定氧化铈表面的分散度和化学状态;随着铜负载量的增加,可在氧化铈表面形成层状铜、铜团簇和铜纳米粒子.通常情况下,低负载量有利于单层、双层铜物种的形成,高负载量时则出现多层铜和铜纳米粒子.催化活性位通常是由铜原子与氧化铈上的氧空穴相互作用产生,与氧化铈表面氧空穴的数量和密度密切相关,即氧化铈形貌.本文总结了Cu/CeO2催化剂的研究进展,讨论了氧化铈形貌和铜负载量对铜物种分散度和化学状态的影响规律,总结了铜氧化铈界面结构的多维度表征结果,比较了Cu/CeO2催化剂在CO氧化、水气变换及甲醇合成中的活性位结构和反应机制.     

氧化铈对Pd／Al2O3表面上CO氧化性能的影响

采用ＴＰＤ－ＭＳ及ＴＰＳＲ－ＭＳ技术研究了添加ＣｅＯ２对Ｐｄ／Ａｌ２Ｏ３催化剂上ＣＯ脱附、表面反应及表面氧脱附等性能的影响，考察了不同含氧量的气氛下ＣＯ的氧化活性，结果表明，Ｐｄ－Ｃｅ间的相互作用有利于各自原子上表面氧的吸脱附及ＣＯ的表面反应，并发现ＣＯ２脱附量大小及峰温次序与对ＣＯ的催化氧化活性有一致的对应关系。     

Studies on Kinetic Properties of Active Oxygen on the Surfaces of V_2O_5/SiO_2, V_2O_5-MoO_3/SiO_2 and V_2O5-P_2O5/SiO_2 Catalysts

Applying the TPD-MS with a high sensitivity of determination, the TPD spectrum of surface oxygen of V2O5/SiO2, V2O5-MoO3/SiO2 and V2O6-P2O5/SiO2 catalysts was obtained. The surface oxygen of these catalysts can be divided into three groups according to the desorption temperature. O2- desorbs mainly from 373K. to 423K, O- from 673K to 873K and O2- at above 873K. The activation energy and frequency factor of all the three kinds of oxygen species were calculated. Based on these results, the mechanism of oxygen desorption and the influence of P2O5 and MoO3 on the properties of oxygen supply of V2O5/SiO2 catalst were investigated. MoO3 and a small amount of P2Os increase the number of supplying oxygen and increase the activity of O- species. A large amount of P2O5 increases the number of supplying oxygen and restrains the activity of O- species.     

Ag－Ce／γ－Al_2O_3催化剂上CO的氧化

Ａｇ－Ｃｅ／γ－Ａｌ_２Ｏ_３催化剂上ＣＯ的氧化罗孟飞，袁贤鑫（杭州大学催化研究所，杭州３１００２８）关键词氧化银，氧化铈，氧化铝，负载型催化剂，一氧化碳，氧化银作为工业催化剂，常用于选择性氧化反应，如乙烯的环氧化＂＇，乙醇选择性氧化制乙醛［＇ｊ，甲苯...     

ZrO2在Pd／Al2O3催化剂中的助剂作用

用流动反应法考察了富氧或贫氧气氛中添加ＺｒＯ２的Ｐｄ／Ａｌ２Ｏ３催化剂上ＣＯ的催化氧化反应，并用ＸＲＤ、ＴＰＲ和ＴＰＤ－ＭＳ等技术研究了助剂ＺｒＯ２与γ－Ａｌ２Ｏ３间的相互作用对催化剂上氧物种的还原和脱出－恢复行为的影响，结果表明，基质γ－Ａｌ２Ｏ３与ＺｒＯ２能发生相互作用，添加６％ＺｒＯ２的催化剂氧化活性最好，添加适量的ＺｒＯ２有利于催化剂上氧物种的脱出－恢复，从而促进ＣＯ氧化活性及表面活泼氧物     

CuO在ZrO2上的分散状态及其对催化性能的影响

用ＸＲＤ、ＴＰＲ和ＴＰＤ－ＭＳ等手段表征了浸渍法制备的ＣｕＯ／ＺｒＯ２催化剂，发现ＺｒＯ２上高度分散的氧化铜具有显著的易被还原和再氧化的特性，从而催化剂具有高的ＣＯ氧化活性。     

Catalytic oxidation of soot particulates over MnOx-CeO2 oxides prepared by complexation-combustion method

MnOx-CeO2 oxides prepared by complexation-combustion method were used for soot oxidation. The highest conversion rate of soot was obtained on a MnOx-CeO2 oxide prepared under mild acid condition of pH = 4, where the oxidation temperature corresponding to maximum activity was decreased more than 150℃ compared with that of un-catalytic soot oxidation. The structure and property of the catalysts were investigated by X-ray powder diffraction (XRD) and temperature programmed reduction (TPR). The results indicate...     

Pt／Al_2O_3，Pd／Al_2O_3催化剂上CO氧化与表面氧脱出－恢复性能

Ｐｔ／Ａｌ_２Ｏ_３，Ｐｄ／Ａｌ_２Ｏ_３催化剂上ＣＯ氧化与表面氧脱出－恢复性能周仁贤，郑小明（杭州大学催化研究所，杭州３１００２８）关键词铂，钯，氧化铝，氧化锆，负载型催化剂，一氧化碳，氧化，氧脱附ＡＩ。Ｏ。负载的贵金属（Ｐｔ，Ｐｄ或Ｒｈ等）催化剂对有...     

Low-temperature CO oxidation over CuO-CeO2/SiO2 catalysts：Effect of CeO2 content and carrier porosity

The effects of CeO2 contents and silica carder porosity with their pore diameters ranging from 5.2 nm to 12.5 nm of CuO-CeO2/SiO2 catalysts in CO oxidation were investigated. The catalysts were characterized by N2 adsorption/desorption at low temperature, X-ray diffraction (XRD), temperature-programmed reduction by H2 (H2-TPR), oxygen temperature programmed desorption (O2-TPD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results suggested that, the ceria content and the porosity of SiO2 carder possessed great impacts on the structures and catalytic performances of CuO-CeO2/SiO2 catalysts. When appropriate content of CeO2(Ce content ≤8 wt%) was added, the catalytic activity was greatly enhanced. In the catalyst supported on silica carrier with larger pore diameter, higher dispersion of CuO was observed, better agglomeration-resistant capacity was displayed and more lattice oxygen could be found, thus the CuO-CeO2 supported on Si-1 showed higher catalytic activity for low-temperature CO oxidation.     

还原剂对Au-Pd/CeO2催化剂甲醇部分氧化性能的影响

以PVP为保护剂,乙醇(ER)、乙二醇(GR)和水合肼(HR)为还原剂制备了一系列Au-Pd/CeO2催化剂,考察了还原剂对甲醇部分氧化性能的影响,并运用XRD、TPD和TPR等手段对催化剂进行了表征。结果表明,Au-Pd/CeO2(ER)催化剂具有较大的比表面积,形成的AuxPdy量较多、粒径较小、分散度较高、活性组分与载体的相互作用较强,同时对甲醇的吸附量较大和吸附温度较低。因此,该催化剂具有较高的催化活性和氢气选择性以及较低的CO质量分数。