Pt/Al2O3蜂窝状催化剂上NO选择性催化还原反应动力学研究

采用多次涂层和浸渍法制备了蜂窝状Pt/Al2O3催化剂，并在高空速和大气体流量条件下对无梯度循环式反应器和积分反应器上催化剂的活性进行了比较。同时采用循环式反应器对动力学数据进行了测定。根据Langmuir-Hinshelwood模型和实验结果，推测了NO-C3H6-O2体系的SCR反应机理，并导出了NO和C3H6反应速率的数学表达式。据此所计算的理论模拟值能够与实验值很好地吻合。实验结果表明，氧气浓度对NO和C3H6的反应速率有明显的影响，二者均随着氧浓度c (O2)的增加达到峰值，再增加氧气浓度时，C3H6的反应速率r(C3H6)保持不变，而NO反应速率r (NO)却下降，而且下降的程度随着温度的升高而加剧。同时，随着氧气浓度增加，r (NO)达到最大值时的温度亦随之下降。     

K改性的Pt/Al2O3催化剂上CO氧化反应：反应动力学和红外光谱研究

CO氧化不仅具有重要的实用价值,而且在基础研究中被用于考察反应机理及催化剂结构敏感性等一些重要问题,因此,该反应在催化领域中具有重要意义. Pt基催化剂被广泛应用于CO氧化反应.其催化活性取决于催化剂的制备方法.其中,碱金属如Na、K等助剂的添加可有效促进催化活性,红外光谱证据表明,其促进作用在于碱金属的添加可降低CO与表面Pt原子的相互作用.尽管如此,催化剂上反应动力学证据却十分缺乏.反应动力学的研究可以提供一些本证反应信息如反应基元步骤、反应速率表达式以及反应机理等.通过对比不同催化剂之间的反应动力学行为,可以进一步解释碱金属对催化剂结构以及反应行为的影响.因此在本工作中,我们制备了一系列以K为助剂的Pt/Al2O3催化剂,并进行了CO氧化的反应动力学研究,考察了助剂对CO反应级数和反应活化能的影响.结合原位红外光谱表征,进一步揭示了助剂在反应中的作用.通过对比不同Pt和K含量的催化剂上CO氧化反应活性,我们发现, K的添加能促进反应活性,且随着催化剂中K含量的增加,促进程度越明显.例如,0.42K-2Pt/Al2O3上T50温度比对应的2Pt/Al2O3降低了30oC.不同催化剂上CO氧化的反应动力学实验表明,反应速率随着CO的分压的增加而降低;但随着O2分压的增加而增大.幂函数反应速率表达式推导得到的反应级数发现,对于含K的催化剂其CO的反应级数(约为–0.2)明显比不含K的催化剂(约为–0.5)中高,说明K的添加减弱了CO与表面Pt原子之间的吸附能力.但对O2的反应级数影响较小.例如：在0.42K-2.0Pt/Al2O3上反应速率表达式为r =6.55′10–7pco–0.22po20.63;而在2.0Pt/Al2O3上为r =2.56′10–7pco–0.53po20.70.表观反应活化能的计算表明,含K的催化剂上表观反应活化能较低,进一步说明K的添加有利于反应进行.根据反应速率表达式,我们进行了基元步骤的推导,并计算了反应动力学参数.结果发现,与不含K的催化剂相比,含K的催化剂中本征反应速率常数明显增加,而CO吸附平衡常数降低了一半,表明K的存在使CO在Pt表面上的覆盖度降低.我们还通过原位红外光谱对比了催化剂上CO吸附行为的差异.数据表明,与不含K的催化剂相比, K的添加一方面降低了CO在催化剂表面的吸附量(峰面积变小);另一方面显著降低了CO在Pt表面上的脱附温度,说明两者之间的相互作用力减弱.综上所述,通过反应动力学和红外光谱实验,我们认为K助剂与表面Pt原子相互作用后生成了较为稳定的Pt–O–K物种.尽管该物种的具体结构目前还不明确,但我们的实验证据表明,该物种的存在可以有效减弱CO与表面Pt原子之间的相互作用,降低CO的表面覆盖度并有利于O2在Pt表面的竞争吸附,从而降低了表面吸附的CO与O2之间反应的能垒,促进了反应性能.     

Pt/Al2O3和Pt/CeO2/Al2O3催化甲烷部分氧化制合成气反应

研究了Pt/Al₂O₃和Pt/CeO₂/Al₂O₃对甲烷部分氧化制合成气反应的催化活性,发现Pt/CeO₂/Al₂O₃显示了更高的甲烷转化率和合成气选择性.用H₂-TPR、H₂-TPD、SEM-EDX和XRD等技术对催化剂进行了表征.CeO₂和Pt相互作用促进Pt在催化剂表面的分散,抑制Pt在催化剂表面的迁移;降低了催化剂的燃烧活性,提高了催化剂的部分氧化活性和选择性,可避免因催化剂床层局部温度过高而导致催化剂活性下降或失活,提高了催化剂的稳定性.同时,CeO₂通过促进水汽变换反应使反应体系迅速达到平衡,提高了催化剂对H₂的选择性.     

Activity Enhancement of Pt/Ba/Al2O3 Mixed with Mn/Ba/Al2O3 for NOx Storage-reduction by Hydrogen

The storage and reduction of nitrogen oxides has attracted much attention as an efficient way to reduce NOx emission of lean-burn gasoline and diesel engines1-5. At present, NOx storage and reduction (NSR) catalysts based on Pt and Ba have been extensivel…     

苯对Pt/Ga2O3/WO3/ZrO2和Pd/Al2O3/WO2/ZrO2催化剂上正己烷异构化反应的影响

研究了苯对Pt/Ga2O3/WO3/ZrO2(PtGWZ)和Pd/Al2O3/WO3/ZrO2(PdAWZ)催化剂上正己烷异构化反应的影响.结果表明,苯可影响PtGWZ和PdAWZ上正己烷异构化反应性能,苯含量越高影响越显著.与PdAWZ相比较,苯对PtGWZ上正己烷异构化反应的影响相对较小;苯对PtGWZ上正己烷异构化反应活性的影响是可逆的,撤除苯后PtGWZ对正己烷异构化的催化性能可完全恢复;苯对PtGWZ上正己烷异构化反应的稳定性没有影响.苯对PdAWZ上正己烷异构化反应活性的影响足不可逆的,PdAWZ用于含苯正己烷异构化反应催化剂会逐渐失活.热失重法积炭分析结果表明,相同条件下,含苯正己烷异构化反应后,PtGWZ上的积炭量较PdAWZ上的积炭量少.分析讨论了苯对PtGWZ和PdAWZ上正己烷异构化反应影响差异性的原因.     

苯对Pt/Ga2O3/WO3/ZrO2 和Pd/Al2O3/ WO3/ZrO2催化剂上正己烷异构化反应的影响

研究了苯对Pt/Ga2O3/WO3/ZrO2 (PtGWZ)和Pd/Al2O3/ WO3/ZrO2(PdAWZ)催化剂上正己烷异构化反应的影响。结果表明,苯可影响PtGWZ和PdAWZ上正己烷异构化反应性能,苯含量越高影响越显著。与PdAWZ相比较,苯对PtGWZ上正己烷异构化反应的影响相对较小;苯对PtGWZ上正己烷异构化反应活性的影响是可逆的,撤除苯后PtGWZ对正己烷异构化的催化性能可完全恢复;苯对PtGWZ上正己烷异构化反应的稳定性没有影响。苯对PdAWZ上正己烷异构化反应活性的影响是不可逆的,PdAWZ用于含苯正己烷异构化反应催化剂会逐渐失活。热失重法积炭分析结果表明,相同条件下,含苯正己烷异构化反应后,PtGWZ上的积炭量较PdAWZ上的积炭量少。分析讨论了苯对PtGWZ和PdAWZ上正己烷异构化反应影响差异性的原因。     

Pt/Al2O3和Pt-Cu/Al2O3催化CCl4氢化脱氯反应

制备了Al2O3负载Pt单金属催化剂和负载Pt-Cu双金属催化剂,比较了二者不同还原温度对其催化CCl4氢化脱氯反应性能的影响。 单金属Pt催化剂上主要生成CHCl3,而双金属Pt-Cu催化剂上产物随催化剂制备时的还原温度不同而异,当催化剂经400 ℃用H2还原后产物主要为CHCl3,而当催化剂经800 ℃用H2还原后产物主要为CCl2CCl2。 由于CCl4氢化反应是强放热反应,催化剂表面局部过热使得在反应中生成的C2等产物聚合结焦,覆盖了催化剂的活性中心,导致催化剂失活。 因此,通过加入甲醇作为稀释剂以带走部分反应热可提高催化剂的稳定性。 同时也降低了CHCl3的选择性,提高了CCl2CCl2的选择性。     

异丁烷在Pt-Sn-K/Al2O3上的脱氢反应

负载催化剂;异丁烷在Pt-Sn-K/Al2O3上的脱氢反应     

甲烷部分氧化制合成气反应Pt/Al_2O_3和Pt/CeO2/Al_2O_3催化剂的研究(英文)

研究了Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３和Ｐｔ／ＣｅＯ２／Ａｌ２Ｏ３催化剂对甲烷部分氧化制合成气反应的催化活性，发现Ｐｔ／ＣｅＯ２／Ａｌ２Ｏ３显示了比Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３更高的甲烷转化率和合成气选择性。用Ｈ２ＴＰＲ，Ｈ２ＴＰＤ，ＳＥＭ和ＸＲＤ等手段和技术对催化剂进行了表征。ＣｅＯ２与Ｐｔ之间存在较强的相互作用（ＳＭＳＩ），这种作用促进了Ｐｔ在催化剂表面的分散，抑制了Ｐｔ在催化剂表面的迁移，大大降低了催化剂在反应中的完全燃烧活性，提高了催化剂的部分氧化活性和选择性，避免了因催化剂床层局部温度过高而导致催化剂活性下降或失活，提高了催化剂的稳定性。同时，在反应过程中，ＣｅＯ２通过促进水蒸气变换反应（ＷＧＳＲ）的进行使反应体系迅速达到平衡，提高了催化剂对Ｈ２的选择性。     

Nox Reduction Characteristics for Different Composition Ratios of Pt/Al2O3, Rh/Al2O3 Catalyst Mixtures Using Model Gas as Reformates

This study investigated the selective catalytic reduction (SCR) of nitrogen oxides (NO_x) with hydrocarbon in the presence of excess oxygen using various composition ratios of Pt/Al₂O₃, Rh/Al₂O₃ catalyst mixtures. The composition ratios were 1:1, 1:2, 2:1, 1:3 and 3:1 of 1 wt% Pt/Al₂O₃ and Rh/Al₂O₃, which are known to exhibit efficient NO_x reduction at low and high temperatures among the noble metal catalysts. Experiments conducted on a single reductant revealed that more efficient NO_x conversion could be obtained when Pt/Al₂O₃ and Rh/Al₂O₃ were mixed at a ratio of 3:1, rather than 1:1 or 1:3. In a single reductant condition, C₃H₆ 800 ppm (2400 ppmC₁) and 400 ppm (1200 ppmC₁) exhibited 50% and 38% NO_x conversion efficiency at 200°C, respectively. However, NO_x conversion efficiency gradually decreased when temperatures were increased above 250°C. With regard to Pt/Al₂O₃ and Rh/Al₂O₃ ratio, higher ratios of Rh/Al₂O₃ activated this Pt+Rh/Al₂O₃ catalyst in the high temperature range.     

工业NiW/Al2O3催化剂上二苯并噻吩的加氢脱硫动力学

以二苯并噻吩(DBT)为含硫模型化合物, 在高压滴流床反应装置中,考察了工业NiW/Al2O3催化剂（RN-10）的加氢脱硫(HDS)动力学规律,研究了氢分压（1.5 MPa～4.5 MPa）、氢油体积比（150~700）、液体质量空速(15 h-1~60 h-1）、反应温度（280 ℃~380 ℃）等对DBT的HDS反应结果的影响。结果表明,当氢分压和氢油体积比较大时,两者变化对DBT的转化率基本无影响;温度对DBT的转化率影响较大,提高温度可有效提高DBT的转化率,随着温度的升高,DBT转化率的增加逐渐变缓。采用2级平推流反应动力学模型对不同温度实验数据进行了拟合,求得了不同温度的表观反应速率常数,模型的相关系数>0.989。活化能计算结果表明,RN-10催化剂在高反应温度区(>330 ℃)的DBT的HDS活化能明显低于较低温度时的活化能,分别为13.4 kJ/mol和121.4 kJ/mol。对于RN-10催化剂,不可单纯地通过提高反应温度来大幅度提高HDS转化率。     

Pt/Al2O3催化剂还原方法对Pt粒子表面性质的影响

以CO吸附红外光谱结合CO化学吸附、透射电镜和能量散射谱等手段,研究了Pt/Al₂O₃制备过程中还原方法对最终Pt粒子表面活性位分布、粒径大小和表面残余氯等表面性质的影响,重点考察了普通的气相氢气还原和甲酸钠水溶液还原两种方法的对比。结果表明,采用氢气气相还原时,Pt/Al₂O₃上Pt粒子表面台阶位和平台位比例基本不随焙烧温度而变;而采用甲酸钠水溶液还原时,Pt粒子表面台阶位所占比例随焙烧温度升高而提高。水的存在和还原条件剧烈这两个因素使得水相甲酸钠还原不利于Pt的分散,所得Pt/Al₂O₃上Pt的分散度比氢气气相还原所得要小。无论何种还原条件,水的存在都有利于Pt前躯体中的氯从Pt/Al₂O₃表面去除;而氢气气相还原所得催化剂表面则有大量残余氯存在。     

室温液相还原法制备纳米Pt/Al2O3催化剂及其催化性能的研究

在室温条件下利用甲醛还原法，制备了Pt粒径可控纳米颗粒并担载于γ-Al2O3载体上的Pt／γ-Al2O3催化剂．利用甲醇重整反应为探针反应．考察了Pt粒径与催化反应性能之间的关系，发现催化反应的性能与担载贵金属粒径之间存在明显的相关性．结合透射电镜(TEM)表征结果与甲醇水蒸气重整(SRM)性能．发现纳米Pt的粒径大小不但影响甲醇重整反应的活性．同时也影响反应的选择性，即催化剂的性质与担载贵金属粒径之间存在明显的尺度效应．