Ce0.67Zr0.33O2材料的制备和表征及其负载单Pd三效催化剂的性能

采用共沉淀法、均匀沉淀法、微乳法和水热法四种方法制备了铈锆固溶体(CZ),对其进行了X射线衍射和N2吸附脱附分析.以CZ为载体制备了负载单Pd三效催化剂,并对催化剂进行了氧化还原性能测试.结果表明,制备方法对CZ载体的物理、化学性能有显著的影响,而其负载单Pd催化剂的催化活性与CZ载体比表面积的大小没有明显的对应关系.采用共沉淀法制备的CZ载体具有相对良好的热稳定性以及储放氧能力,其负载单Pd催化剂在老化前后表面PdO物种有良好的还原性能,并表现出优异的三效催化性能.     

高性能Ce_(0.5)Zr_(0.5)O_2稀土储氧材料的制备及其负载的单Pd三效催化剂

以碳酸铵水溶液为沉淀剂,改变前驱体盐溶液的浓度,采用共沉淀法制得了一系列Ce0.5Zr0.5O2固溶体材料.以此系列材料为载体制备了负载型单Pd三效催化剂,并利用N2吸附-脱附、X射线衍射、储氧量测定和程序升温还原等技术对材料了进行表征.结果表明,所制Ce0.5Zr0.5O2材料具有优异的抗高温老化性能和氧化还原性能,且盐溶液的浓度对材料及其负载型Pd三效催化剂性能的影响较大.当盐溶液浓度为0.3mol/L时,制备材料的织构性能最佳,经1000oC老化5h后其比表面积和孔体积分别为53.0m2/g和0.17cm3/g.所制得的三效催化剂对CO,NO和C3H8具有低的起燃温度和完全转化温度,表现出最佳的催化性能,具有良好的应用前景.     

由钯纳米溶胶制备Pd/Ce_(0.5)Zr_(0.5)O_2催化剂及其表征研究

采用超声膜扩散还原法制备出金属Pd纳米溶胶,然后从Pd纳米溶胶出发,采用不同方法制备出系列纳米Pd/Ce0.5Zr0.5O2催化剂。采用TEM观察Pd纳米粒子的形貌,采用N2吸/脱附,XRD,TPR和ICP对Pd/Ce0.5Zr0.5O2催化剂进行表征,并考察比较了各催化剂对CO+O2的催化活性差别,结果表明:先制备Pd纳米溶胶,再负载于载体上的方法制得的催化剂金属负载量较低,但是其活性最高,CO在150℃就能完全转化,金属分散度较高,活性Pd物种还原温度低,催化剂的CO低温活性与H2还原温度和金属分散度有关。这种催化剂制备方法为在提高催化剂活性的同时降低贵金属用量提供了可能。     

YSZ-Al2O3的制备及其负载的单钯密偶催化剂的催化性能

采用胶溶法制备了含YSZ(Y2O3稳定的ZrO2,质量比为1:9)为0,10wt%,15wt%,20wt%,25wt%的YSZ-Al2O3,分别用低温N2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)技术对它们进行了表征.低温N2吸附结果表明,1000℃焙烧5 h后,钇锆含量为15%的YSZ-Al2O3,有最大的比表面积和孔容,分别达到146 m2·g-1和O.41 mL·g-1,孔径分布集中在9-10 nm.XRD结果表明,添加钇锫的氧化铝以γ相存在,钇锆以固溶体形式存在于氧化铝中.以YSZ-Al2O3材料为载体,采用浸渍法制备了Pd含量为2 g·L-1的单钯密偶催化剂.催化剂活性测试结果表明,添加钇锆能有效地提高催化剂对丙烷的催化活性.当钇锆含量达到15%时,催化剂的起燃温度最低,为275℃.     

BaO对Pd／AI2O3催化性能的影响

以Ｐｃ（Ｃ２Ｈ２Ｏ２）２为前身,制备了系列ＢａＯ－ＡＩ２Ｏ３复合氧化物负载钯的催化剂,用质量滴定法,测定了复合载体的零电荷点（ｐｚｃ）。结果表明,体系的ｐｚｃ随ＢａＯ含量的增加而增大,在５％～１０％之间存在一拐点,并与ＸＲＤ所测ＢａＯ在ＡＩ２Ｏ３上的单发散阈值相对应。复合载体在制务中发生固相反应,所生成的ＢａＡＩ２Ｏ４可以阻止ＡＩ２Ｏ３的相变,并极大地提高载体的热稳定性,其中５％ＢａＯ的作用最为明     

BaO对Pd/Al2O3催化性能的影响

以 Pd(C2 H3O2 ) 2 为前身 ,制备了系列 Ba O- Al2 O3复合氧化物负载钯的催化剂 .用质量滴定法 ,测定了复合载体的零电荷点 (pzc) .结果表明 ,体系的 pzc随 Ba O含量的增加而增大 ,在 5 %～ 10 %之间存在一拐点 ,并与XRD所测 Ba O在 Al2 O3上的单层分散阈值相对应 .复合载体在制备中发生固相反应 ,所生成的 Ba Al2 O4可以阻止 Al2 O3的相变 ,并极大地提高载体的热稳定性 ,其中 5 % Ba O的作用最为明显 .Ba O的引入 ,增强了 Pd/Al2 O3对 CO的氧化能力 ,同时 ,提高了其热稳定性     

载体材料对单Pd三效催化剂性能及催化活性的影响

采用共沉淀法制备了耐高温高比表面的La₂O₃-Al₂O₃(LA)以及铈含量分别为15%、33%和47%的储氧材料CeO₂-ZrO₂-La₂O₃-Al₂O₃(CZLA)、CeO₂-ZrO₂-La₂O₃+La₂O₃-Al₂O₃(CZL+LA)和CeO₂-ZrO₂-La₂O₃(CZL)₄类载体材料,并用浸渍法制备了整体式Pd/LA、Pd/CZLA、Pd/CZL+LA和Pd/CZL汽油车尾气净化三效催化剂,考察了载体材料对单Pd三效催化剂的影响。采用低温N₂吸附-脱附、H₂-程序升温还原(H₂-TPR)以及X射线光电子能谱(XPS)对载体材料及催化剂进行了表征,并考察了催化剂的空燃比性能和三效催化性能。结果表明,CZLA有效地结合了铈基和铝基载体材料的优点,表现出了优异的织构性能、热稳定性及还原性能。老化前后,其负载的单Pd三效催化剂在低温还原率、表面元素含量及Pd的电子结合能等性能方面表现出了最小的差异。催化剂活性测试结果表明,Pd/CZLA的三效窗口明显较宽,且拥有最低的起燃温度,尤其经1000℃老化处理后,其催化活性最高,C₃H₈、NO_x和CO的起燃温度分别为370、257和223℃。可见,相较于其他3种载体材料,CZLA更适合于负载单Pd三效催化剂,从而满足更高标准的三效催化剂的性能要求。     

载体对钯催化剂催化苯酚加氢制环己酮性能的影响

分别以MgO,-γAl2O3和镁铝水滑石(HT)为载体,PdCl2为活性金属前驱体,采用等体积浸渍法制得Pd质量分数为0.5%的Pd/MgO,Pd/Al2O3和Pd/HT催化剂,考察了它们对苯酚加氢制环己酮的催化活性和选择性.采用X射线衍射、N2吸附、H2程序升温脱附、CO2程序升温脱附和X射线光电子能谱等手段对这些催化剂进行了表征,并与催化活性和选择性关联.实验结果表明,载体的平均孔径越大,催化剂的表面Pd含量越高,催化剂表面的碱中心越多,则越有利于氢和苯酚在催化剂表面的吸附,从而提高苯酚的转化率和环己酮选择性.在反应温度为130℃,H2与苯酚摩尔比为4,LHSV为0.19 h-1的条件下,0.5%Pd/HT催化剂上苯酚的转化率可达90%,环己酮的选择性可达97%以上.     

金属前驱体对质子交换膜燃料电池用PtCu/C催化剂性能的影响

采用乙二醇还原法,利用不同金属前驱体(CuSO_4/CuCl_2、K_2PtCl_4/H_2PtCl_6)制备了铂铜总质量分数为20%的四种PtCu/C催化剂,并通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)对催化剂进行物相结构表征及电化学性能测试。结果表明,以CuSO_4和K_2PtCl_4为前驱体组合制备出的PtCu/C催化剂性能最优。所制备的PtCu/C催化剂金属颗粒平均粒径为2.3nm,粒径范围窄,在碳载体上负载均匀;电化学活性面积(ECSA)达到73.0m2/gPt,质量比活性(MA)为126.65mA/mgPt,均优于商业Pt/C催化剂。     

铈基复合氧化物载体对钯催化剂三效催化性质的影响

采用共沉淀法制备了CeO2,Ce0.6Zr0.4O2和Ce0.6Zr0.3Co0.1Ox载体材料,采用沉积沉淀法制备了Pd/CeO2,Pd/Ce0.6Zr0.4O2和Pd/Ce0.6Zr0.3Co0.1O2-x催化剂。采用X射线衍射、氮气吸脱附、透射电子显微镜和氢气程序升温还原技术对三种催化剂的物化性质进行了表征,研究了其三效催化性质和热稳定性。结果表明:沉积沉淀法能制备出较小粒径且均匀分散的钯催化剂。掺杂钴元素(Co)可以改善载体及催化剂的氧化还原性能,提高催化剂的三效催化活性,并拓宽催化剂的三效工作窗口。Pd/Ce0.6Zr0.3Co0.1O2-x在水热老化后表现出良好的催化活性和优异的氧化还原性能。     

Study on methane selective catalytic reduction of NO on Pt/Ce0.67Zr0.33O2 and its application

Monolithic catalysts of Pt/La-Al2O3 and Pt/Ce0.67Zr0.33O2 were prepared to investigate methane selective catalytic reduction (SCR) of NO.The results indicate that Pt/Ce0.67Zr0.33O2 shows high activity and both NO and CH4 can be converted completely at 450 ℃.Meanwhile,NO and CH4 can be converted completely when there exists excess oxygen.The Pt/Ce0.67Zr0.33O2 catalyst were further investigated by using methane as reducing agent to SCR NO in a novel equipment which combined the CH4 selective catalytic reduction of NO with methane combustion.The result shows that the catalyst is high active and the novel equipment is very effective.The conversion of NO is above 92% under the conditions used in this work.The prepared burner and catalysts have great potential for application.     

新型核壳结构纳米催化剂的三效催化活性及热稳定性

从Pd纳米粒子出发制备了具有核壳结构的新型纳米Pd@SiO₂/Ce_0.4Zr_0.6O₂三效催化剂及作为参比的Pd/Ce_0.4Zr_0.6O₂催化剂, 采用X射线衍射、 透射电子显微镜、 氢气程序升温还原和氮气低温吸附-脱附等技术对催化剂的物化性质进行了表征, 研究了Pd@SiO₂/Ce_0.4Zr_0.6O₂和Pd/Ce_0.4Zr_0.6O₂催化剂的三效反应催化活性和热稳定性. 结果表明, SiO₂壳层可以抑制Pd粒子的团聚, 同时还能抑制Pd物种的再分散, 减少Pd的流失. 具有核壳结构的纳米Pd@SiO₂/Ce_0.4Zr_0.6O₂催化剂具有更好的三效催化活性和更高的热稳定性.     

用于甲苯催化燃烧的Pd/Ce0.8Zr0.2O2/基底整体催化剂

采用浸渍法制备了Pd/Ce0.8Zr0.2O2/基底整体催化剂,应用热重-差示扫描量热、扫描电镜、X射线衍射、氮吸附、拉曼光谱和程序升温还原等技术手段对催化剂进行了表征,考察了不同温度焙烧的整体催化剂的甲苯催化燃烧性能.结果表明,一层均匀紧密的Ce0.8Zr0.2O2涂层很好地分散在基底表面上,该涂层具有良好的抗振荡性和较高的粘结强度.400℃焙烧的Pd/Ce0.8Zr0.2O2/基底整体催化剂的催化活性最高,甲苯转化率达97%以上的最低反应温度为210℃.此外,Pd/Ce0.8Zr0.2O2/基底整体催化剂具有良好的热稳定性,这可能是因为CeO2-ZrO2固溶体的形成和高温下PdO的稳定存在.     

Pd/CeO2甲烷氧化催化剂的构效关系

钯基催化剂是甲烷氧化活最具活性的催化剂.在宏观和纳米尺度上,它们的组成、结构和形态的调整可以显著改变其催化行为和稳定性,对催化剂的整体性能有很大的影响.在已经应用的几种载体和促进剂组合中, Pd/CeO2由于其活性和耐用性以及Pd/Pd O载体之间较强的相互作用而引起了人们的极大关注.这使得人们可在纳米尺度上创建特定的结构,从而对甲烷活化特性产生重大的影响.本文综述了该领域的最新发现,特别是设想如何在纳米尺度上尽可能控制Pd-CeO2相互作用,从而有助于设计更强劲的甲烷氧化催化剂.     

Ce0.67Zr0.33O2对CH4燃烧催化剂Fe2O3/Al2O3的改性作用

固定n（Ce）／n（Zr）比为0．67／0．33,用共沉淀法制得一系列CeO2-ZrO2-Al2O3固溶体,采用这些固溶体作载体,以Fe2O3为活性组分,用浸渍法制备了一系列催化剂,BET结果显示,将适量Ce0.67Zr0．33O2引入到Al2O3载体中有助于催化剂保持较高的比表面积,TPR结果显示,载体中引入适量的Ce0．67Zr0.33O2可以改善催化剂的氧化还原性能,XRD结果表明,Fe2O3在CeO2-ZrO2-Al2O3载体上呈现出良好的分散状况,老化前后催化剂的晶相结构基本无明显变化,特别是当载体中m（Ce0.67Zr0.33O2）：m（Al2O3）的值为1：2时,Fe2O3／CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂在甲烷催化燃烧中显示出最佳的催化性能和抗高温老化性能。     

Study on non-noble metal catalysts for automotive emission control

Cordierite honeycomb catalysts supported on rare earth (RE)-transition metal oxides, used for removing simultaneously three major pollutants, carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC) and nitrogen oxides (NO_x), in automotive emission have been investigated. The results indicate that the catalyst has improved three-way performance (TWP).     

氧化物担载铑原子簇催化剂的金属载体相互作用的考察——Ⅰ.Rh/V_2O_5和RH/TiO_2催化剂的金属载体强相互作用的比较

本文用XPS和XRD考察了由Rh_4(CO)_(12)出发制得的Rh/V_2O_5和Rh/TiO_2两种催化剂的金属载体强相互作用的差别。实验结果表明,1)高温H_2还原的Rh/TiO_2催化剂,经氧处理后即能恢复吸H_2能力。Rh/V_2O_5催化剂在较低温度(473K)H_2还原时Rh就进入SMSI状态,吸H_2能力被完全抑制,373K氧处理并不能使之恢复,吸H_2性质表现出不可逆性。2)与Rh/TiO_2催化剂的TiO_2相比,Rt/V_2O_5催化剂的V_2O_5更易还原,Rh对V_2O_5的还原有明显的促进作用。3)担载在TiO_2上的Rh比在V_2O_5上更易还原。4)还原后,催化剂表层的Rh/V、RH/Ti均有较大幅度的降低。用氧空位模型能较好地说明Rh/TiO_2催化剂的实验结果,而Rh/V_2O_5催化剂的实验结果适于用钒氧化物覆盖模型解释。     

Boosting Efficiency for the Synthesis of Dimethyl Oxalate over Pd/MgAl2O4: Effect of Different Preparation Methods for MgAl2O4 Supports

High active Pd-based catalyst with low loading capacity for CO oxidative coupling with methyl nitrite (MN) to dimethyl oxalate (DMO) has aroused great interest in the large-scale production of DMO for the next hydrogenation to bring forth ethylene glycol (EG). Here, spinel composite oxide support, namely MgAl₂O₄, had been prepared through three different methods: solid combustion method (MAO-SC), hydrothermal method (MAO-HT) and co-precipitation method (MAO-CP), and further Pd nanoparticles were anchored to the surface of MgAl₂O₄ through a simple wetness impregnation method. In the CO direct esterification to DMO reaction, the Pd/MAO-SC catalyst, which used MgAl₂O₄ support prepared by solid combustion method, exhibited the highest intrinsic activity with Turnover frequency (TOF) value of 2.39 s⁻¹ and DMO weight space-time yield (956.8 g⋅kg_cat⁻¹⋅h⁻¹) with 44.1 % CO conversion and 97.8 % DMO selectivity, and showed negligible attenuation of activity during the process of continuous reaction for 100 h. The characterization results confirmed that abundant oxygen defect sites occurred in MAO-SC synthesized by combustion method not only can help to anchor the Pd nanoparticles with appropriate size and dispersion, but also can promote the interfacial electron transfer from MgAl₂O₄ support to Pd nanoparticles, thus significantly enhancing the metal-support interaction (MSI) and providing more CO bridge-adsorption sites that is favorable for the CO oxidative coupling with MN to DMO reaction.     

Ce0.35Zr0.55La0.10O1.95对低贵金属Pt-Rh型三效催化剂性能的影响

采用共沉淀技术制备了Ce0.35Zr0.55La0.10O1.95固溶体, 其织构和结构性能以及氧化还原性能分别采用BET、XRD和程序升温(TP)技术进行了表征. 制备了低贵金属Pt-Rh型三效催化剂, 考察了Ce0.35Zr0.55La0.10O1.95对催化剂性能的影响. XRD和BET的结果表明, 经600 ℃焙烧5 h后, Ce0.35Zr0.55La0.10O1.95具有与Ce0.50Zr0.50O2相似的立方结构和高的比表面积；经1000 ℃焙烧5 h后, 仍能保持稳定的立方结构和47.25 m2•g−1的比表面积, 表现出优越的织构性能和高的热稳定性. H2-TPR和O2-TPO的结果表明, Ce0.35Zr0.55La0.10O1.95具有比Ce0.50Zr0.50O2更好的氧化还原性能. 和含Ce0.50Zr0.50O2的催化剂相比, 含Ce0.35Zr0.55La0.10O1.95的催化剂具有较宽的工作窗口, 优越的低温起燃性能, 较强的水气变换能力；催化剂经1000 ℃高温水热老化5 h后, 仍具有良好的催化活性, 表现出了优异的抗老化性能.     

通过FeOx修饰Pd/Al2O3催化剂提高催化1,3-丁二烯加氢活性和选择性

石油脑裂解制备的烯烃流中通常含有 ～1％ 二烯烃或者炔烃,其含量必须降低到10 ppm以下以避免其对下游聚合催化剂的毒化作用.对这些副产物选择性加氢生成单烯烃是降低其含量最有前景的方法.Pd基催化剂具有高的加氢活性和选择性,是目前最为常用的加氢催化剂,但是它也存在高转化率下选择性较低和容易因积碳而失活的问题.合成Pd基双金属催化剂和对Pd催化剂进行氧化物包裹是目前最为常用的方法,但是这两种方法往往在提高选择性的同时,降低了Pd催化剂的加氢活性.本文利用原子层沉积(ALD)FeOx修饰Pd/Al2O3催化剂,在提高Pd催化剂选择性的同时,1,3-丁二烯选择性加氢活性也得到提高.表征结果发现,该样品中Pd负载量为1％,Fe负载量则随着原子层沉积FeOx周期增加而逐渐增加;催化剂中Pd颗粒大小约为7 nm,其表面并未观察到FeOx覆盖层;Pd,Fe元素分布表明FeOx在Pd颗粒表面生长.CO红外漫反射光谱也发现,随着ALD FeOx周期的增加,CO在Pd颗粒表面的吸附特征峰强度逐渐降低,表明FeOx逐渐覆盖Pd颗粒表面;与此同时,随着FeOx包裹周期的增加,CO吸附在Pd(111)面的特征吸收峰相对于其吸附在边角位的特征峰,降低得更为明显.这表明FeOx优先覆盖Pd(111)面,而选择性地将Pd低配位点暴露,与ALD Al2O3包裹Pd颗粒的结果恰恰相反.X射线光电子能谱分析表明,在所有催化剂中Fe均以+3价形式存在;同时,因为Pd-FeOx间存在强相互作用,所以随着FeOx包裹周期的增加,金属态Pd逐渐向高结合能方向移动,使表面Pd处于缺电子状态.随后,我们对不同FeOx周期包裹Pd催化剂进行了1,3-丁二烯加氢活性测试.在25 oC时Pd/Al2O3催化1,3-丁二烯转化率为6.7％;随着温度升高,转化率逐渐上升,至43 oC时达100％.相反,在26 oC时,30Fe/Pd/Al2O3对1,3-丁二烯的转化率为45％,远高于Pd/Al2O3催化剂;这可能是因为缺电子的Pd或Pd-FeOx界面存在所致.Pd/Al2O3催化剂在较低的转化率(<75％)下,1-丁烯、反式-2-丁烯和顺式-2-丁烯选择性分别为74％,20％和6％;随着转化率的增加(75％～90％),1-丁烯选择性急剧下降,丁烷选择性快速上升,反/顺-2-丁烯选择性也略有增加,表明此时次级反应1-丁烯加氢占主导,同时伴随着1-丁烯异构化反应;当转化率继续增加(>90％),1-丁烯,反/顺-2-丁烯加氢生成丁烷为主要反应,此时丁烷选择性急剧上升,至转化率为99％时,丁烯选择性仅为52％.而当Pd催化剂表面存在FeOx时,丁烯选择性随着FeOx周期增加而逐渐增加,尤其是在较高转化率下(>75％);对于30Fe/Pd/Al2O3催化剂,转化率为99％时,丁烯选择性高达95％.这主要是因为在高转化率下,FeOx将Pd颗粒表面分割成较小的Pd团簇,降低了Pd颗粒表面吸附氢气浓度,抑制了丁烯加氢反应,而次级反应1-丁烯异构化占主导,使得丁烯选择性不变.