Ce1-xFexO2复合氧化物的结构及其催化碳烟低温燃烧性能

用水热法制备了不同摩尔比的系列Ce1-xFexO2复合氧化物碳烟燃烧催化剂. 采用X射线粉末衍射(XRD)、比表面积(BET)、拉曼光谱(Raman)、H2程序升温还原(H2-TPR)及程序升温氧化反应(TPO)等技术考察了Fe含量对催化剂结构和性能的影响, 重点探讨了催化剂表面性质和体相结构与催化活性和稳定性之间的关系. 结果表明, Fe3+较难进入CeO2晶格中, 部分Fe2O3分散在CeO2表面. 铈铁固溶体(氧空位)有利于氧的吸附活化, 而表面氧化铁对提高催化剂的抗老化能力起着重要作用. Ce0.8Fe0.2O2有最高的Fe3+掺杂量, 有良好分散性的表面Fe2O3, 显示出最好的催化活性和稳定性, 催化碳烟的起燃温度(Ti)和生成CO2的峰值温度(Tp)分别为262和314 ℃. Ce0.8Fe0.2O2高温老化后的Ti和Tp仍较低, 分别为292和392 ℃.     

铈锆镧钴复合氧化物催化燃烧碳烟性能和表征

用柠檬酸法制备了不同组成的铈锆镧钴复合氧化物.用热重法测试了催化剂样品对碳烟的催化活性,催化剂的活性随着镧钴组分含量的增加而增强,其中含90%镧钴组分的催化剂显示了最高的催化活性,起燃温度为518℃.采用程序升温还原法(H_2-TPR),BET,XRD,电子顺磁共振仪(EPR)和红外(FTIR)对催化剂进行了测试.结果表明,催化剂催化燃烧碳烟的活性与催化剂可还原性紧密相关:随着La和Co在样品中的含量增加,它们的还原峰强度显著增加,可还原强度越大,其催化燃烧碳烟的活性越高.     

铈铁锆三元复合氧化物上碳烟的催化燃烧

采用水热法制备了纯CeO₂、Fe₂O₃和系列Ce₀.5Fe₀.5-xZr_{xO2复合氧化物催化剂,采用XRD、Raman、H2-TPR和BET等方法对其进行了表征,并利用程序升温氧化反应(TPO)技术研究了其碳烟燃烧催化性能。结果表明,Zr⁴+完全进入CeO2晶格中形成了固溶体,而Fe³+较难进入CeO2晶格中,部分Fe2O3分散在固溶体表面。固溶体形成产生的氧空位和表面高度分散的氧化铁协同作用是铈铁锆三元复合氧化物具有较高碳烟燃烧催化性能的关键。同时,与单纯的铈铁二元复合氧化物相比,Zr⁴+的掺杂明显提高了催化剂的抗老化能力,使Ce0.5Fe0.5-xZrxO2复合氧化物显示出更好的应用前景。在系列样品中,Ce0.5Fe0.30Zr0.20O2样品由于形成了最多的固溶体并具有良好分散性的表面Fe2O3,显示出最好的催化活性和稳定性。其催化碳烟的起燃温度(ti)和峰顶温度(tp)分别为251℃和310℃,长时间高温老化后其ti和tp仍较低,分别为273℃和361℃。}     

铈基复合氧化物催化碳烟燃烧的性能及其H2-TPR研究

采用溶胶-凝胶法或浸渍法制备了不同金属离子掺杂的铈基复合氧化物催化剂,并采用热重法考察其催化碳烟燃烧的活性,借助H₂-TPR(程序升温还原)手段探讨了催化剂氧化还原性对碳烟燃烧性能的影响. 结果表明,过渡金属的掺杂促使催化剂在低温下提供更多的表面氧和晶格氧,显著降低了碳烟的氧化温度,催化剂于200~400℃释放的活性氧数量对于碳烟燃烧性能提高至关重要; 而结构性助剂金属、碱金属或碱土金属的掺入可提高中温活性氧数量,虽然对碳烟起燃温度无明显改善,但加快了碳烟的燃烧速率.     

Ce0.5+xZr0.4-xLa0.1O2-Al2O3催化剂催化燃烧柴油车碳烟

采用共沉淀法制备了系列Ce_0.5+xZr_0.4-xLa_0.1O₂-Al₂O₃催化剂, 其中0≤x≤0.4且Ce_0.5+xZr_0.4-xLa_0.1O₂与Al₂O₃的质量比为1:1. 考察了该系列催化剂对柴油车排放碳烟的催化燃烧性能, 并用低温N2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温还原(H₂-TPR)和氧气程序升温脱附(O₂-TPD)等手段对催化剂进行了表征. 研究结果表明该系列催化剂均形成了具有立方萤石结构的固溶体. 当x=0.2时, Ce³⁺离子在催化剂表面有一定的富集, 此时催化剂具有最大的β氧脱附峰和最好的表面还原性能, 同时具有良好的催化碳烟氧化活性, 碳烟在该催化剂的起燃温度为360 °C, 具有较好的应用前景.     

Mn掺杂Ce0.7Zr0.3O2催化剂同时去除碳烟和氮氧化物的性能

采用柠檬酸络合燃烧法制备了一系列x%Mn/Ce0.7Zr0.3O2(x=0,5,10,15,30,50)复合金属氧化物催化剂,对其同时去除柴油机尾气中碳烟颗粒物(PM)和氮氧化物(NOx)反应的催化活性进行了评价,并采用XRD、低温氮吸附-脱附、H2-TPR、O2-TPD和原位漫反射红外光谱(in situ DRIFTS)等技术对催化剂的性能进行了表征。结果表明,不同含量Mn掺杂入铈锆固溶体中均形成了三元固溶体催化剂,在同时去除PM和NOx的催化反应中,固溶体催化剂的催化活性与其氧化能力直接相关。其中30%Mn/Ce0.7Zr0.3O2催化剂具有较好的同时去除PM和NOx的催化活性,催化去除PM的Ti和Tm分别为298和504℃,NO的转化率达到30.6%。结合O2-TPD和原位红外结果可知,30%Mn/Ce0.7Zr0.3O2表面吸附的超氧物种(O2-)及其与NO反应生成的硝酸盐物种(NO3-)是同时去除PM和NO反应的主要活性物种,进而指出PM和NO在30%Mn/Ce0.7Zr0.3O2表面反应过程中形成了异氰酸盐(-NCO)中间物种,在原位红外实验的基础上提出了30%Mn/Ce0.7Zr0.3O2复合氧化物催化剂同时去除PM和NOx的反应机理。     

核壳结构Co3O4@MnOx整体式催化剂的碳烟催化燃烧性能

采用两步水热法在泡沫镍基底上合成了具有纳米棒形貌的Co₃O₄@MnO_x整体式催化剂,通过X射线衍射、X射线能谱分析、氢气-程序升温还原、X射线光电子能谱、拉曼光谱和碳烟-程序升温还原等手段对催化剂进行表征,在微型固定床反应器上评价了其催化碳烟燃烧性能,通过等温动力学实验探究了催化剂的本征活性。结果表明,Co₃O₄@MnO_x催化剂呈现了以Co₃O₄为核、以MnO_x为壳的核壳结构。与催化剂Co-NW相比,Co₃O₄@MnO_x催化剂中Co₃O₄与MnO_x之间的相互作用使其表面产生了更多高价物种Mn⁴⁺和Mn³⁺以及更多的表面氧空位,其氧化还原性能提高,催化剂的活性氧物种数量增加了两倍,催化性能得到改善,在NO存在的反应气氛中...     

Ce_(1-x)Fe_xO_2复合氧化物的结构及其催化碳烟低温燃烧性能

用水热法制备了不同摩尔比的系列Ce1-xFexO2复合氧化物碳烟燃烧催化剂.采用X射线粉末衍射(XRD)、比表面积(BET)、拉曼光谱(Raman)、H2程序升温还原(H2-TPR)及程序升温氧化反应(TPO)等技术考察了Fe含量对催化剂结构和性能的影响,重点探讨了催化剂表面性质和体相结构与催化活性和稳定性之间的关系.结果表明,Fe3+较难进入CeO2晶格中,部分Fe2O3分散在CeO2表面.铈铁固溶体(氧空位)有利于氧的吸附活化,而表面氧化铁对提高催化剂的抗老化能力起着重要作用.Ce0.8Fe0.2O2有最高的Fe3+掺杂量,有良好分散性的表面Fe2O3,显示出最好的催化活性和稳定性,催化碳烟的起燃温度(Ti)和生成CO2的峰值温度(Tp)分别为262和314℃.Ce0.8Fe0.2O2高温老化后的Ti和Tp仍较低,分别为292和392℃.     

锆含量对（CeMn）1-xZrxO2催化剂催化燃烧碳烟稳定性能的影响

采用共沉淀法制备了系列(CeMn)1-xZrxO2[n(CeO2)∶n(MnO2)=6∶4,0≤x≤0.3]催化剂并进行了表征.考察了该系列催化剂对柴油车排放碳烟的催化燃烧性能.X射线衍射和低温氮气吸附-脱附结果表明,向CeMnO2催化剂中引入ZrO2后可以有效稳定催化剂的结构性能和织构性能,当x≥0.2时对结构性能的稳定效果最佳,当x≥0.1时对织构性能稳定效果最佳.氢气-程序升温还原(H2-TPR)结果表明,加入ZrO2后稳定了老化催化剂的低温还原性能,当x=0.2时老化催化剂的低温还原性能最优.氧气-程序升温脱附(O2-TPD)结果表明,加入ZrO2后增加了催化剂表面的阴离子空位,使其吸附和活化氧的能力增强.活性测试结果表明,该系列新鲜催化剂用于碳烟的催化燃烧可有效降低碳烟在燃烧过程中失重速率最大时对应的温度(Tm)约270℃,老化后引入锆的催化剂的稳定性能明显优于无锆催化剂,当x=0.2时催化剂的抗老化性能最佳,于700℃老化20 h前后Tm的差仅有6℃.     

Ce1-xFexO2复合氧化物催化剂的制备及其对甲烷的催化燃烧性能

采用柠檬酸溶胶-凝胶法和微波技术制备了Ce1-x Fex O2复合氧化物,以甲烷催化燃烧为探针反应测定了催化剂的活性及XRD、DRS、BET和TPR进行了表征。结果表明,Ce1-x Fex O2复合氧化物为介孔材料,所制得的复合氧化物在x≤0．2时以单一立方萤石结构的Ce1-x Fex O2固溶体存在,x〉0．2时形成了立方萤石结构Ce1-x Fex O2固溶体和少量的CeFeO3混合相。Ce1-x Fex O2固溶体的甲烷催化燃烧活性高于单组分CeO2,且随着x的不同而变化,其中以Ce0.9 Fe0.1 O2固溶体的催化活性最高。     

Ce_(0.64)Mn_(0.13)R_(0.23)O_x催化剂催化燃烧柴油机碳烟的研究

采用共沉淀法制备一系列Ce0.64Mn0.13R0.23Ox(R=La,Zr和Y)催化剂,并用低温N2吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温还原(H2-TPR)和氧气程序升温脱附(O2-TPD)等手段对催化剂进行了表征,同时考察了该系列催化剂对柴油车排放碳烟的催化燃烧性能。研究结果表明该系列催化剂均形成了具有立方萤石结构的固溶体。加入Rn+离子后,催化剂的抗老化性能有了很大的提高,其中加入La的催化剂具有最好的抗老化性能,老化后碳烟催化燃烧的Tm为319℃,适合于柴油车的排气温度,具有较好的应用前景。     

Ce0.64Mn0.13R0.23Ox催化剂催化燃烧柴油机碳烟的研究

采用共沉淀法制备一系列Ce_0.64Mn_0.13R_0.23O_x（R=La,Zr和Y）催化剂,并用低温N₂吸附-脱附（BET）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、氢气程序升温还原（H₂-TPR）和氧气程序升温脱附（O₂-TPD）等手段对催化剂进行了表征,同时考察了该系列催化剂对柴油车排放碳烟的催化燃烧性能。研究结果表明该系列催化剂均形成了具有立方萤石结构的固溶体。加入Rn+离子后,催化剂的抗老化性能有了很大的提高,其中加入La的催化剂具有最好的抗老化性能,老化后碳烟催化燃烧的Tm为319℃,适合于柴油车的排气温度,具有较好的应用前景。     

Au/Ce1-xZrxO2催化剂的制备、表征及其在CO氧化和水煤气变换反应中的催化性能

采用共沉淀法制备了不同锆铈摩尔比的Ce1-xZrxO2(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,0.9和1.0)氧化物,并以改性的浸渍法制备了金担载量为1%(质量分数)的Au/Ce1-xZrxO2催化剂.考察了催化剂在低温CO氧化和水煤气变换反应中的催化性能.应用氮物理吸附、X射线衍射、透射电镜和H2程序升温还原等技术对氧化物载体及其负载金催化剂进行了表征,并与其催化性能进行了关联.结果表明,与纯CeO2和ZrO2相比,Ce1-xZrxO2的比表面积增大而孔径减小,孔分布更加集中.Zr的加入使表面Ce4 的还原更加困难,使体相Ce4 的还原更加容易.活性组分金的加入有利于铈锆氧化物的还原.ZrO2载体较大的孔径使金在载体表面分散均匀而粒子较小,因此与Au/CeO2和Au/Ce1-xZrxO2相比,Au/ZrO2具有更好的低温CO氧化活性和水煤气变换活性,而Au/CeZrO在高温下的水煤气变换反应中表现出更好的催化性能.     

Synthesis and Characterization of CeO2 Nanoparticles via Solution Combustion Method for Photocatalytic and Antibacterial Activity Studies

CeO₂ nanoparticles have been proven to be competent photocatalysts for environmental applications because of their strong redox ability, nontoxicity, long-term stability, and low cost. We have synthesized CeO₂ nanoparticles via solution combustion method using ceric ammonium nitrate as an oxidizer and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) as fuel at 450 °C. These nanoparticles exhibit good photocatalytic degradation and antibacterial activity. The obtained product was characterized by various techniques. X-ray diffraction data confirms a cerianite structure: a cubic phase CeO₂ having crystallite size of 35 nm. The infrared spectrum shows a strong band below 700 cm⁻¹ due to the Ce−O−Ce stretching vibrations. The UV/Vis spectrum shows maximum absorption at 302 nm. The photoluminescence spectrum shows characteristic peaks of CeO₂ nanoparticles. Scanning electron microscopy (SEM) images clearly show the presence of a porous network with a lot of voids. From transmission electron microscopy (TEM) images, it is clear that the particles are almost spherical, and the average size of the nanoparticles is found to be 42 nm. CeO₂ nanoparticles exhibit photocatalytic activity against trypan blue at pH 10 in UV light, and the reaction follows pseudo first-order kinetics. Finally, CeO₂ nanoparticles also reduce Cr^VI to Cr^III and show antibacterial activity against Pseudomonas aeruginosa.     

Preparation and Photocatalytic Properties of Ti1-xZrxO2 Solid Solution

A series of Ti1-xZrxO2 materials were synthesized through a multistep sol-gel process. The structural characteristics were investigated using X-ray diffraction （XRD）, X-ray photoelectron spectroscopy （XPS） and Raman measurements. The experimental results showed that a solid solution could be obtained at low Zr/（Ti＋Zr） molar ratios （x ≤0.319）. Raman measurements exhibited that the presence of zirconium in the solid solutions greatly retarded the amorphous-anatase and anatase-rutile transitions. The diffuse reflectance UV-Vis spectra revealed that the bandgap of the solid solution was enlarged gradually with the increment of incorporated zirconium content. The Ti1-xZrxO2 solid solutions exhibited higher photocatalytic activity than pure TiO2 for the degradation of 4-chlorophenol aqueous solution.     

Ce1-xEuxOy固溶体的制备及甲烷燃烧催化性能研究

采用溶胶凝胶法和微波技术制备了Ce1-xEuxOy固溶体，以甲烷催化燃烧为探针反应及XRD，BET和TPR对催化剂进行了表征。结果表明，CeO2和Eu2O3相互作用形成了立方相的Ce1-xEuxOy固溶体，随着Eu含量的增加，Ee1-xEuxOy固溶体的晶胞参数变大，实验测定值和计算值基本一致。Ee1-xEuxOy固溶体的甲烷催化燃烧活性和抗烧结性能高于单组分CeO2，且随着X的变化而不同，其中以Ce0.5Eu0．5Oy固溶体的活性最高。Ce1-xEuxOy固溶体催化剂活性提高的主要原因是降低了反应的活化能。     

Diesel Soot Combustion over Mn2O3 Catalysts with Different Morphologies: Elucidating the Role of Active Oxygen Species in Soot Combustion

Catalytic diesel soot combustion was examined using a series of Mn₂O₃ catalysts with different morphologies, including plate, prism, hollow spheres and powders. The plate‐shaped Mn₂O₃ (Mn₂O₃‐plate) exhibited superior carbon soot combustion activity compared to the prism‐shaped, hollow‐structured and powdery Mn₂O₃ under both tight and loose contact modes at soot combustion temperatures (T₅₀) of 327 °C and 457 °C, respectively. Comprehensive characterization studies using scanning electron microscopy, scanning transmission electron microscopy, X‐ray diffraction, X‐ray photoelectron spectroscopy, temperature‐programmed reduction and oxygen release measurements, revealed that the improved activity of Mn₂O₃‐plate was mainly attributed to the high oxygen release rate of surface‐adsorbed active oxygen species, which originated from oxygen vacancy sites introduced during the catalyst preparation, rather than specific surface‐exposed planes. The study provides new insights for the design and synthesis of efficient oxidation catalysts for carbon soot combustion as well as for other oxidation reactions of harmful hydrocarbon compounds.     

锰基催化剂在催化柴油炭烟燃烧中的应用

柴油机排放的炭烟颗粒引起了严重的环境污染并对人体健康造成了极大的危害,引起人们的广泛关注。目前,催化净化技术是控制柴油机尾气炭烟颗粒排放最有效和研究最广泛的技术手段之一,其中高性能催化剂的研发是催化净化技术应用最为关键的因素。本文总结了近年来锰基催化剂材料在催化柴油机炭烟燃烧中的研究进展,重点介绍了单组分锰基催化剂、复合结构锰基氧化物催化剂、固定结构锰基氧化物催化剂(钙钛矿型、尖晶石型、水滑石型)等的研究进展,并简述了锰基催化剂材料在同时消除炭烟颗粒和氮氧化物方面的研究进展。最后,提出了锰基催化剂在催化柴油机炭烟燃烧中存在的问题并对其发展前景进行了展望。     

Solid Solutions of WO3into Zirconia in WO3-ZrO2 Catalysts

Catalysts in the WO₃-ZrO₂ system were produced by coprecipitation of aqueous solutions of zirconium oxynitrate and ammonium metatungstate. Samples were characterized by X-ray powder diffraction, thermogravimetry, and refinement of their crystalline structures with the Rietveld method. This coprecipitation gave rise to solid solutions of tungsten oxide into zirconia; the initial phase was amorphous and crystallized into two tetragonal crystalline phases, T1 and T2, when samples were annealed at 560°C. The main difference between both phases was the oxygen position along the c axis. In the phase with higher symmetry, T2, an oxygen atom was at one-half of the unit cell, 0.50(2), producing flat crystallite surfaces perpendicular to the c axis, while in the phase with the lower symmetry, T1, it was at 0.447(2), and gave rise to rough crystallite surfaces parallel to (100) planes. The interpenetrating tetrahedra forming the representative polyhedron of the crystalline structure were almost nondeformed in the phase with higher symmetry, because all Zr-O atom bond lengths were very similar. As the annealing temperature of the sample was increased, the dissolved tungsten atoms in the phase with higher symmetry segregated to the crystallite's surface.     

CeO2—LnO1.5固溶体的表征及其甲烷催化燃烧性能

向CeO2中引入Ln3 离子后形成的CeO2－LnO1.5（Ln=La，Nd，Sm，Gd）固溶体（n（Ce）：n（Ln）=1：1）是一种无贵金属的新型高效甲烷燃烧催化剂．比表面、XRD、Raman、TEM等分析证实，这类固溶体具有部分畸变的萤石结构，Ln3 进入晶格后诱发的结构变化使得团溶体的表面和本体能同时参与氧化还原反应．实验表明，该固态溶液体系是甲烷催化燃烧的良好催化剂．