Pt/TiO_2催化剂的制备及其在氨催化氧化中的应用

二氧化钛具有优良的光催化性能,以其为载体通过光催化还原沉积可在其表面实现单质金属活性组分负载.选择二氧化钛颗粒为载体,通过紫外光照射在二氧化钛颗粒表面还原沉积铂单质,形成Pt/TiO2负载型催化剂,并将该新型催化剂用于氨催化氧化反应.所制备的Pt/TiO2催化剂铂负载量减为0.2 gPt/gTiO2,比表面积增达10 m2/g.以该催化剂催化氨氧化反应,氨转化率在600~700℃即可达100%,低于目前硝酸工业中氨氧化反应温度800~900℃,也低于PtO2升华温度850℃.该催化剂经400 h连续反应,其铂载量、及催化活性均无降低,具有工业应用前景.     

铂整体式催化剂上柴油车排放NOx的去除

针对柴油车排放进行了Pt整体式催化剂上NO催化反应的研究. 结果表明负载在Al2O3, TiO2和Al2O3-TiO2 3种载体上的Pt催化剂上同样存在着NO的催化还原和氧化反应. 与NO的氧化相比, 丙烯的氧化反应存在一定的竞争优势, 在丙烯基本完全氧化后才开始有NO2大量的生成. 与Pt/Al2O3相比, 将Pt负载在TiO2上表现出更高的催化活性. TiO2-Al2O3复合涂层结构结合了Al2O3大的比表面积和Pt担载在TiO2上高活性的特点, 进一步提高了Pt催化剂的反应活性.     

氮铂共掺杂纳米二氧化钛的制备及表征

采用溶胶-凝胶法制备了氮掺杂纳米TiO2(N-TiO2),并用光分解沉积法在N-TiO2表面负载上微量金属Pt形成铂-氮共掺杂纳米TiO2(Pt/N-TiO2).通过X射线衍射、光电子谱、紫外-可见吸收、扫描电镜和光电流测试对催化剂进行了表征.结果表明:Pt和N共掺杂对TiO2的晶型和形貌影响不大,但其吸收边带较纳米TiO2约红移20nm,Pt/N-TiO2电极在可见光区的光电流约为纳米TiO2电极的4倍.     

Pt/TiO2催化剂的制备及其在氨催化氧化中的应用

二氧化钛具有优良的光催化性能,以其为载体通过光催化还原沉积可在其表面实现单质金属活性组分负载。本研究选择二氧化钛颗粒为载体,通过紫外光照射在二氧化钛颗粒表面还原沉积铂单质,形成Pt/ TiO2核壳结构,并将该新型催化剂用于氨催化氧化反应。所制备的Pt/TiO2催化剂铂负载量减为0.2 gPt/ gTiO2,比表面积增达10 m2/ g。以该催化剂催化氨氧化反应,氨转化率在600-700 篊即可达100 %,低于目前硝酸工业中氨氧化反应温度800-900 篊,也低于PtO2升华温度850 篊。该催化剂经400 h连续反应,其铂载量、及催化活性均无降低,具有工业应用前景。     

Pt/Al2O3涂层金属蜂窝催化剂的制备及其CO选择性氧化催化性能

将孔密度为400cells/in2的Fe-20Cr-5Al金属蜂窝基体经过高温氧化后,负载Al2O3涂层,再浸渍贵金属铂,制备出用于CO选择性氧化的Pt/Al2O3涂层金属蜂窝催化剂.金属蜂窝基体经过900℃高温氧化10h后,表面呈现钉针状结构,这种结构可以提高基体与Al2O3涂层的相容性.最佳的Al2O3涂层负载顺序为乳胶-溶胶-乳胶.在120℃时,Pt/Al2O3涂层金属蜂窝催化剂的CO选择性氧化反应活性和选择性分别为54.0%和42.5%,为相同条件下陶瓷蜂窝催化剂的1.7和1.4倍.     

组合型Pt/TiO_2催化剂用于低温催化甲苯完全氧化

将均匀分布的纳米Pt粒子直接吸附到TiO2载体上,即制得了组合型Pt/TiO2催化剂(Pt/TiO2-AS).与浸渍法制备的Pt/TiO2催化剂(Pt/TiO2-WI)比较,Pt/TiO2-AS催化剂在催化甲苯完全氧化反应中表现出了很好的催化性能,甲苯转化率为100%时的反应温度低至150°C,而且即使在较高甲苯浓度和较高气体空速下,该催化剂也能保持较好的催化性能.通过X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附(BET)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温还原(H2-TPR)及傅里叶变换红外(FTIR)光谱等对两种Pt/TiO2催化剂的结构和表面性能进行了表征.结果表明组合型Pt/TiO2-AS催化剂粒径小(2.5 nm),活性组分主要以Pt0形式存在且分布在载体表面,而且载体表面Ti―O键活化使催化剂具有较强的催化氧化能力.另外,活性中心的价态变化(Pt0→Ptδ+)是导致Pt/TiO2-AS催化剂失活的主要原因.     

La掺杂TiO2负载Pt催化剂制备及其室温氧化低浓度甲醛

甲醛是室内装修污染的重要组分,已严重危害到人们身体健康,在室温条件下消除甲醛引起了人们的广泛兴趣.目前室温清除甲醛主要有物理吸附法、光催化法、等离子体技术及催化氧化技术.物理吸附法主要采用活性炭等作为吸附剂,其初期吸附效果较好,但当吸附饱和之后会重新释放甲醛造成二次污染;光催化法和等离子体技术需要特殊装置,不适合室内室温环境脱除甲醛;而催化氧化技术则可直接将甲醛转化为无毒无害的水和CO2,因而备受关注.Pt/TiO2被认为是目前消除甲醛最有效的催化剂.为进一步降低贵金属Pt的用量及增强其稳定性(Pt被氧化后其活性会降低),本文首次采用稀土La掺杂锐钛矿型TiO2,负载少量Pt后用于室内低浓度(0.5 ppm)甲醛的催化氧化.活性测试结果表明,纯TiO2催化剂上甲醛转化率在5%以下,有可能是物理吸附或可见光催化所致.负载0.5%Pt后,Pt/TiO2和Pt/La-TiO2甲醛转化率均高于80%,尤其是La掺杂活性高达96%以上,且在连续反应8 h甚至延长至40 h后其活性均未见下降趋势.电镜结果表明,La掺杂Pt/La-TiO2催化剂中Pt粒径从未掺杂的2.2 nm降至1.7 nm;CO程序升温脱附测试表明,Pt/La-TiO2/Pt的分散度达66%,而未掺杂样品仅为51%;X射线光电子能谱测试表明,Pt/La-TiO2的表面氧物种高于Pt/TiO2催化剂,说明La掺杂增强了Pt和载体间的相互作用.为探讨Pt/La-TiO2商业化应用前景,将粉体Pt/La-TiO2涂覆在堇青石蜂窝陶瓷上制备成整体催化剂.该整体催化剂在容积为2 m3的密室测试中5 min内即可将浓度为0.5 ppm的甲醛将至0.02 ppm以下.该催化剂在存放3个月后活性略有下降,但在10 min内仍可将甲醛浓度降至0.08 ppm,达到室内甲醛排放标准.综上,本文成功制备了La掺杂Pt/La-TiO2用于室内低浓度甲醛催化氧化,该催化剂表现出优异的催化性能.通过多种表征手段表明,La修饰后贵金属Pt纳米粒子尺寸减小、分散度提高及Pt与载体间相互作用增强是其活性优异的主要原因.以Pt/La-TiO2粉体制备的整体催化剂同样表现出了高的催化性能,具有工业应用前景.     

不同方法制备Pt/C催化剂对燃料电池催化活性的影响

分别采用高压有机溶剂法和回流法不同的制备方法,制备了含铂20%(w)的催化剂Pt/C-HP(高压有机溶剂法)和Pt/C-Reflux(回流法)。实验发现:对于甲醇的阳极氧化过程,高压有机溶胶法制得的催化剂活性较高,催化剂Pt/C-HP甲醇氧化峰电流密度是Pt/C-Reflux的1.5倍,且远远高于商业催化剂JM3000含铂20%(w)Pt/C催化剂,催化剂Pt/C-Reflux甲醇氧化峰电流密度与商业催化剂JM3000催化剂相当。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、循环伏安法(CV)等方法对催化剂进行表征的结果表明:高压有机溶胶法制得的催化剂分散性比回流法制得的催化剂好,使得前者催化剂的电化学活性比表面积得到了显著的提高。     

载体效应对Pt催化剂在一甲胺湿式氧化中的催化性能影响研究

采用浸渍法制备了Pt/AC,Pt/ZrO2,Pt/Al2O3催化剂,并研究了其对一甲胺湿式氧化(CWAO)反应的催化性能.结果表明:载体对Pt的催化活性具有十分明显的影响,当Pt负载到活性炭(AC)载体表面时具有最佳的催化活性,其次是氧化锆,而当Pt负载到氧化铝载体表面时,其催化活性最低.一甲胺在Pt/AC,Pt/ZrO2,Pt/Al2O3催化剂表面被矿化所需最低温度分别为200,250和280℃.Pt/AC催化剂优异的催化活性主要归因于Pt与载体间的弱相互作用、活性炭的大比表面积以及载体自身具有一定的催化活性.     

CNT表面修饰对Pt/CNT在邻氯硝基苯加氢反应中催化性能的影响

用乙二醇还原法制备了碳纳米管(CNT)负载的铂催化剂(Pt/CNT).考察了CNT化学修饰与物理修饰对催化剂的影响.CNT化学修饰采用H2SO4-HNO3氧化法,物理修饰采用十二烷基硫酸钠(SDS)吸附法.用X射线衍射、透射电子显微镜、电感耦合等离子发射光谱、H2程序升温脱附、傅里叶变换红外光谱和元素分析对Pt/CNT催化剂进行了表征,并以邻氯硝基苯选择加氢为探针反应考察了Pt/CNT的催化性能.结果表明,化学修饰与物理修饰都能在CNT表面引入一定数量的活性位,有助于促进Pt异相成核,提高Pt的分散性,进而提高催化剂的活性.SDS在一定浓度下可形成特定结构的胶束,导致形成特定形貌的Pt纳米粒子.     

H2O和SO2对Ce(1)Mn(3)Ti催化剂催化氧化NO性能的影响

为了提高MNO_x/TiO₂催化剂催化氧化NO的活性,在载体TiO₂上负载醋酸锰的同时掺杂了一定量的硝酸铈,构成了Ce(1)Mn(3)Ti催化剂,并对催化剂进行XRD、BET和XPS等表征。重点考察了H₂O和SO₂对催化剂活性的影响,通过FT-IR、SEM和BET等表征手段对毒化前后的催化剂组成及结构进行了分析。结果表明,Ce(1)Mn(3)Ti催化剂具有较好的活性,在空速41 000 h^-1、NO体积分数为300×10^-6及O₂含量10%的条件下,反应温度200℃时NO转化率可达58%,250℃时NO转化率达到最高值85%。单独加入4%H₂O使得催化剂活性降低,升高反应温度,H₂O对催化剂的影响减弱;同时通入4%H₂O和100×10^-6SO₂,在反应温度250℃时,NO转化率下降并维持在48%左右,停止通入后恢复到61%。H₂O和SO₂使催化剂活性物种硫酸盐化失活。     

Photocatalytic degradation of high ammonia concentration water solutions by TiO2

Recent studies reported the use of suspended TiO2 powder as photo catalyst in the degradation process of several organic and inorganic substances in water, like chlorinated hydrocarbons, alkyl- and alkanoloammines and ammonia. In order to evaluate the possibility of using this method for a further removal of ammonia from wastewater after a biological nitrification/denitrification treatment, a kinetic study of photo oxidation over TiO2 of NH3/NH4 in the high concentration range of 26 - 214 mg/I, has been carried out. Effects of pH, TiO2, ammonium and dissolved O2 concentration on the degradation efficiency and reaction products distribution (NO2-, NO3- e N2) were studied. The results have shown that, at a catalyst concentration of 0.012% (p/v), the photo catalytic oxidation of ammonia can be described with the Langumuir- Hinshelwood kinetic model, as reported by several authors.     

Selective catalytic oxidation of NO with O2 over Ce-doped MnOx/TiO2 catalysts

A series of Ce-doped MnOx/TiO2 catalysts were prepared by impregnation method and used for catalytic oxidation of NO in the presence of excess O2. The sample with the Ce doping concentration of Ce/Mn=1/3 and calcined at 300°C shows a superior activity for NO oxidation to NO2. On Ce(1)Mn(3)Ti catalyst, 58% NO conversion was obtained at 200°C and 85% NO conversion at 250°C with a GHSV of 41000 h-1, which was much higher than that over MnOx/TiO2 catalyst (48% at 250°C). Characterization results implied that the higher activity of Ce(1)Mn(3)Ti could be attributed to the enrichment of well-dispersed MnOx on the surface and the abundance of Mn3+ and Ti3+ species. The addition of Ce into MnOx/TiO2 could improve oxygen storage capacity and facilitate oxygen mobility of the catalyst as shown by PL and ESR, so that its activity for NO oxidation could be enhanced. The effect of H2O and SO2 on the catalyst activity was also investigated.     

Supported Ru catalysts prepared by two sonication-assisted methods for preferential oxidation of CO in H2

The preferential oxidation (PROX) of CO in the presence of H(2) is an important step in the production of pure H(2) for industrial applications. In this report, two sonochemical methods (S1 and S2) were used to prepare highly dispersed Ru catalysts supported on mesoporous TiO(2) (TiO(2)(MSP)) for the PROX reaction, in which a reaction gas mixture containing 1% CO + 1% O(2) + 18% CO(2) + 78% H(2) was used. The supported Ru catalysts performed better than the supported Au and Pt catalysts, and the S1 and S2 methods are superior to the impregnation method. The Ru/TiO(2)(MSP) catalysts were active for the PROX reaction below 200 °C and good for the methanation reactions of CO and CO(2) above 200 °C. The presence of residual chlorine in the catalysts severely suppressed their PROX reaction activity, and a higher dispersion of Ru particles led to better catalytic performances. The addition of Au in the Ru/TiO(2)(MSP) catalyst also caused a poorer catalytic activity for both the PROX and the methanation reactions. TPR results showed that in the active catalysts prepared by the S1 and S2 methods, the well dispersed Ru particles, after calcination in air, had a stronger interaction with the support than those in the catalyst prepared by the impregnation method and in the Au-Ru/TiO(2)(MSP) catalyst. In situ CO absorption experiments performed with the diffusion reflectance Fourier transform infra red (DRIFT) method showed that the bridged adsorbed CO species on isolated Ru(0) sites correlated with the catalytic performances, indicating that these isolated Ru(0) sites are the most active sites of the Ru/TiO(2)(MSP) catalysts in the PROX reaction.     

光还原催化剂Pt/TiO2富氢条件下CO优先氧化反应

用光还原法来提高富氢条件下CO优先氧化(PROX)催化活性和CO2选择性,分别对有无氢气时CO氧化反应参数进行了详尽研究.X射线光电子能谱(XPS)表征结果显示,在光还原催化剂表面产生了部分氧空穴,可为化学吸附H提供活性中心.针对光还原Pt/TiO2催化剂上CO优先氧化反应提出了一种可能的双功能反应机理.     

甲醛低温催化氧化动力学研究: Ⅰ 本征动力学

甲醛是室内空气污染的主要物种之一[1]。甲醛被吸入人体后,破坏人体的DNA结构,从而引起基因突变,产生潜在的致癌性。因此,脱除甲醛具有一定的现实意义。甲醛的脱除方法主要有催化氧化法、热氧化法、吸附法、生物脱除法等。催化氧化法由于具有很高的脱除效率,是研究较多的脱除甲     

Fe~(2+)协同热活化过一硫酸氢钾盐诱导自由基脱除NO的研究

在气液撞击流反应器中,研究了Fe~(2+)协同热活化过一硫酸氢钾盐诱导自由基脱除模拟烟气中的NO。考察了主要工艺参数(溶液温度、Fe~(2+)浓度、过一硫酸氢钾盐浓度、溶液pH值、NO入口浓度)对NO脱除效率的影响。分析检测了反应产物和自由基。基于不同系统的对比研究、反应产物检测和活性自由基的捕获,揭示了NO脱除过程的机制和反应路径。结果表明,提高溶液温度、Fe~(2+)浓度和过一硫酸氢钾盐浓度均提高了NO的脱除效率,而提高溶液pH值和NO入口浓度均降低了NO的脱除效率。Fe~(2+)和热对活化过一硫酸氢钾盐产生自由基有显著的协同效应。自由基氧化是NO脱除的主要路径,而过一硫酸氢钾盐直接氧化是次要的脱除路径。Fe~(2+)和热的协同活化体系具有比其他体系高得多的NO脱除率。     

富氧条件下Ir催化NO反应

用浸渍法制备了系列Ir催化剂, 研究了富氧条件下Ir催化NO的反应, 考察了催化剂的催化反应性能及负载量和载体对催化活性的影响. 结果表明, 在Ir催化剂上不仅发生了NO氧化反应, 同时也发生了NO还原反应; Ir催化剂对NO反应有催化作用, 催化活性随Ir负载量的增加而增强. 载体对催化剂活性有一定的影响, 负载量低于0.1%(w)时, 催化NO氧化的活性顺序为Ir/ZSM-5>Ir/γ-Al2O3>Ir/SiO2, 这主要受载体自身性质的影响; 负载量高于0.1%时, 催化NO氧化的活性顺序为Ir/ZSM-5>Ir/SiO2>Ir/γ的活性顺序为Ir/γ-Al2O3>Ir/SiO2>Ir/ZSM-5, 这主要由于载体吸附作用促进了NO2在Ir催化剂上吸附分解. 与Pt催化剂相比, Ir催化剂更有利于促进NO还原.     

TiO2/UV/O2和TiO2/UV/N2体系降解水中对氯硝基苯

以商用TiO₂P25为催化剂,分别在TiO₂/UV/O₂和TiO₂/UV/N₂两种体系下进行降解对氯硝基苯(pCNB)试验.采用ESR对两种体系下光催化反应形成的·OH进行测定,利用LC-MS对两种体系下反应形成的中间产物进行了定性和定量分析,最后对pCNB降解过程中氯和硝基的存在形式进行了研究.结果表明:TiO₂/UV/O₂体系的催化降解效果要明显优于TiO₂/UV/N₂体系;两种反应体系都有·OH产生,并且TiO₂/UV/O₂体系产生的·OH的量多于TiO₂/UV/N₂体系产生的·OH的量;TiO₂/UV/O₂体系形成的中间产物的种类要多于TiO₂/UV/N₂体系形成的,苯环上的氢、氯、硝基均可被·OH取代形成对硝基酚(pNP)、5-氯-2-硝基酚(5-C-2-PN)等酚类物质;两种体系下均有Cl^-和NO₂^-存在,其中Cl^-生成势与pCNB的去除势一致,只有TiO₂/UV/O₂体系中存在NO₃^-.     

NOx气相光催化氧化降解研究

利用ＴｉＯ２光催化氧化技术对ＮＯｘ进行了净化研究,在一定反应条件下,ＮＯｘ光催化氧化降解率很高,Ｐ－２５的降解达９７％。考察了氧气,水含量等对ＮＯｘ光催化氧化的影响,同时对ＮＯｘ的吸附、光催化氧化动力学行为及机理进行了研究。利用ＦＴＩＲ分析确定反应产物,催化剂失活是由于反应产物硝酸吸附在催化剂表面所致。