Sr取代LaFeO_3钙钛矿的结构性质和催化性能(英文)

Sr2+对La3+的部分取代导致LaFeO3的结构性质和催化性能发生了显著变化.钙钛矿结构由LaFeO3的正交型变成了La0.8Sr0.2FeO3的近立方型.由于电荷补偿效应,Sr2+取代La3+导致部分Fe3+氧化为Fe4+,同时产生氧空穴,因而提高了La0.8Sr0.2FeO3的还原性能.由于氧空穴的作用,La0.8Sr0.2FeO3催化剂在CO氧化和CH4燃烧反应中均表现出较LaFeO3高的催化活性.在CO氧化反应中,氧空穴有利于反应物分子的吸附并加速了气相氧分子在表面上的解离;而在CH4燃烧反应中,氧空穴则促进了晶格氧物种从体相到表面的扩散.     

LaFeO3钙钛矿催化湿式氧化苯酚的研究

本研究采用固相球磨法制备了四种不同球磨时间的LaFeO₃钙钛矿催化材料,并将其用于催化湿式氧化苯酚反应,探讨了球磨时间对LaFeO₃钙钛矿催化剂催化湿式氧化苯酚水溶液性能的影响。采用XRD、H₂-TPR、TG-DTA、FTIR、N₂物理吸附、XPS等手段对LaFeO₃钙钛矿催化材料进行了表征。结果表明,在反应温度为200℃、空气压力5 MPa、苯酚初始浓度4000 mg/L时,经过240 min的催化氧化反应后LaFeO₃-6催化材料最终的COD去除率为94.5%。     

甲苯和一氧化碳氧化用介孔LaFeO3催化剂（英文）

以KIT-6和二氧化硅纳米球为硬模板制备了比表面积分别为138和65 m2/g的正交相蠕虫状介孔LaFeO3催化剂LFO-1和LFO-2.在空速为20000 mL/(g劒h)的条件下,LFO-1样品显示出最高的催化活性:对于CO氧化反应,T50%和T90%分别为155和180 oC;对于甲苯氧化反应,T50%和T90%分别为200和253 oC.该样品优异的催化性能与它具有较大的比表面积、较高的氧吸附物种浓度、较好的低温还原性以及良好的蠕虫状介孔结构有关.     

La0.8Sr0.2Fe1-xScxO3-δ催化剂的制备、表征及甲烷催化燃烧性能

采用甘氨酸-硝酸盐溶液燃烧法制备了钙钛矿型氧化物催化剂La_0.8Sr_0.2Fe_1-xSc_xO_3-δ (LSFS, x=0, 0.3,0.4, 0.5, 0.6, 0.8, 1), 利用X射线衍射(XRD)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积测试等手段对催化剂进行了系统表征, 并在常压微型固定床反应器上考察了催化剂对甲烷燃烧的催化性能. 结果表明, 经空气气氛下900 °C煅烧5 h制备的LSFS均具有单一的钙钛矿结构, 在La_0.8Sr_0.2FeO_3-δ (LSF)中掺杂Sc有助于改善催化剂的抗烧结性能, 提高催化剂的比表面积. 当LSF 中的Sc 掺杂量为0.4-0.6 时, 所形成的LSFS表现出良好的甲烷催化燃烧活性, 其中Sc 掺杂量为0.5 时, 其起燃温度(T₁₀)和完全转化温度(T₉₀)分别为406和563 °C, 与La_0.8Sr_0.2FeO_3-δ和La_0.8Sr_0.2ScO_3-δ相比, T₁₀分别降低了14和87 °C; T₉₀分别降低了59和95 °C.     

钙钛矿型氧化物催化剂SrTiO3的甲烷氧化偶联反应性能的研究

碱土元素氧化物是一类具有较好催化活性和选择性的甲烷氧化偶联(OCM)催化剂[1,2]。Filkova[3]等研究了不同的碱土金属氧化物促进的Nd2O3催化剂的OCM催化性能,发现在所有碱土金属氧化物-Nd2O3催化剂中,SrO-Nd2O3催化剂具有最高的生成C2烃的选择性,这可能因为SrO较强的碱性以及Sr     

前驱体CeOHCO3的结构对CeO2催化性能的影响（英文）

以尿素替代水为溶剂,采用改良的尿素水解法制备不同结构的CeOHCO3和CeO2,并运用N2吸附-脱附、X射线衍射、H2程序升温还原、O2程序升温脱附、X射线光电子能谱、扫描电镜及甲烷燃烧反应对CeO2催化剂进行表征和催化性能测试.结果表明,CeO2催化性能和前驱体CeOHCO3的晶相结构(六方相或八面体相)存在直接关系.与以八面体为前驱体制得的颗粒状CeO2相比,以六方相为前驱体制得的棒状CeO2具有比表面积大、氧化还原能力强、表面氧空缺浓度高以及催化甲烷燃烧活性高的特点.     

Ni掺杂对纳米结构牡丹花状CeO2材料催化特性的影响（英文）

制备了一种新型Ni掺杂多层纳米结构牡丹花状CeO2材料,研究了其催化性能,同时与Ni负载牡丹花状CeO2样品进行了比较.结果表明,Ni掺杂CeO2样品具有纳米晶粒和开放的介孔结构,特殊的形貌使其在CO氧化和甲烷部分氧化反应中具有独特的催化特性.Ni掺杂后,CeO2中产生了多余氧空位,同时其氧化还原活性也增强,其在CO氧化反应中的催化活性明显高于纯CeO2和Ni负载CeO2样品;在甲烷部分氧化反应中,牡丹花状CeO2负载3atm%Ni催化剂样品上甲烷转化率高于所有Ni掺杂的催化剂样品.但是在Ni负载型催化剂和花状CeO2催化剂上,甲烷的起始转化温度为400oC,而5.7atm%Ni的掺杂使其降至340oC.     

钙钛矿型La0.8Sr0.2FeO3中的晶格氧用于甲烷选择氧化取合成气

用自燃烧法制备了钙钛矿型La0.8Sr0.2FeO3催化剂。用H2－TPR考察了催化剂表面的氧消耗过程，用程序升温表面反应（TPSR）研究了甲烷与催化剂表面氧物种的反应，用在线质谱脉冲反应和甲烷／氧切换反应研究了催化剂的晶格氧选择氧化甲烷制合成气。结果表明，催化剂上存在两种氧物种，无气相氧存在时，强氧化性氧物种首先将甲烷氧化为CO2和H2O；而后提供的氧化性较弱的晶格氧具有良好的甲烷部分氧化选择性，可将甲烷氧化为合成气CO和H2（选择性可达95％以上）。在900℃一的CH4／O2切换反应结果表明，甲烷能与La0.8Sr0.2FeO3中的晶格氧反应选择性地生成CO和H2，失去晶格氧的La0.8Sr0.2FeO3能与气相氧反应恢复其晶格氧。在合适的反应条件下，用La0.8Sr0.2FeO3催化剂的晶格氧化替分子氧按Redox模式实现甲烷选择氧化制合成气是可能的。     

Zr掺杂对La（Ba）ZrxCo1-xO3-δ钙钛矿催化N2O分解性能的影响（英文）

采用溶胶凝胶法制备了Zr掺杂的钴基钙钛矿La(Ba)ZrxCo1-xO3-δ,并将其用于航天推进剂领域的高浓度N2O催化分解反应.发现Zr的引入明显提高了钙钛矿La(Ba)ZrxCo1-xO3-δ的催化活性,尤其是当Zr掺杂量分别为0.05和0.2时,LaZrxCo1-xO3-δ和BaZrxCo1-xO3-δ催化剂性能较为优异.应用N2物理吸附、X射线衍射、H2程序升温还原、O2程序升温脱附和氧脉冲吸附技术表征了Zr掺杂对La(Ba)ZrxCo1-xO3-δ催化剂的物化性质的影响.结果表明,Zr掺杂增大了钴基钙钛矿的比表面积,改善了晶格结构,从而提高了钴物种的还原及氧吸附脱附能力,因而催化剂上N2O分解活性增加.     

SrTi0.9M0.1O3-δ钙钛矿型氧化物催化剂甲烷氧化偶联反应性能的研究

The structure and catalytic properties of SrTi_0.9M_0.1O_3-δ (M=Mg，Al， Zr) perovskite-type catalysts for ox-idative coupling of methane (OCM) have been studied by using X-ray diffraction (XRD)，X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and temperature-programmed desorption of oxygen(O₂-TPD) methods. It has been shown that doping the cations of lower valence (e.g. Mg²⁺， Al³⁺) to the B site of SrTi_0.9M_0.1O_3-δ perovskite-type catalysts results in the higher content of adsorbed oxygen species on the surface of catalysts and thus higher C₂-selectivity for OCM reaction. It is suggested that the oxygen vacancies of SrTi_0.9M_0.1O_3-δ (M=Mg， Al， Zr) perovskite-type catalysts are the sites responsible for oxygen activation， and the adsorbed oxygen species on the surface of SrTi_0.9M_0.1O_3-δ catalysts are the main active species for OCM reaction.     

Perovskite LaFeO3 supported bi-metal catalyst for syngas methanation

LaFeO3 perovskite supported Ni and Ni-Fe catalysts were prepared and applied to methanation reaction of syngas.Two preparation methods were employed.One was one-step citrate complexing method,and the other was a two step method using citrate complexing method to produce LaFeO3 and followed by loading nickel oxide on it with impregnation.The structure evolution of the sample as prepared was investigated by XRD,TPR and TEM techniques.For the former,the chemical composites of the calcined sample are NiO-Fe2O3/LaFe1-xNix O3.After reduction and reaction of CO methanation,its composites convert to Fe-Ni@Ni/LaFeO3-La2O2CO3,in which Fe-Ni@Ni is metal particles in nano-size composed of nickel core and Fe-Ni alloy shell.For the latter,the chemical composites of the calcined sample are NiO/LaFeO3; and after reduction and reaction of CO methanation,its chemical composites change to Ni/LaFeO3.Ni/LaFeO3 catalyst is a little more active, while Fe-Ni@Ni/LaFeO3-La2O2CO3 is much more stable and shows very good resistance to carbon deposition.In this work it is aimed to show that the structure and composites of the catalysts can be tailored using perovskite-type oxide as precursor prepared with different methods and conditions.Therefore,it is a promising route to prepare supported bi-metal catalysts in nano-size for a lot of metals with desired catalytic performances.     

TiO2/LaFeO3微纳米纤维的可控制备及光催化性能简

利用静电纺丝技术及水热合成法制备了TiO2/LaFeO3异质结构. 采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),X射线衍射(XRD),傅里叶变换红外(FTIR)光谱和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)等手段对TiO2/LaFeO3微纳米纤维的结构和表面形态进行表征. 通过亚甲基蓝(MB)光降解反应研究了其光催化性能. 结果表明,不完全碳化TiO2纤维表面的缺陷位点是LaFeO3纳米粒子的有利生长点. TiO2/LaFeO3异质结材料的带隙明显窄于TiO2,光催化活性得到提高;经140 min紫外光照射后,TiO2/LaFeO3异质结催化剂对MB的降解率为65.34%,分析和探讨了其光催化机理.     

g-C3N4/双钙钛矿复合材料的制备及氧催化性能

通过溶胶-凝胶法制备出不同Ni掺杂比例的双钙钛矿Sr_2Ni_xCo_(2-x)O_6(x=0.2,0.4,0.6,0.8),通过热分解法制备出具有层状结构的纳米颗粒g-C_3N_4,并制备其复合物催化剂。将双钙钛矿和g-C_3N_4分别制备成双功能电极片,用于测试其对氧还原(ORR)和氧析出(OER)的催化活性,然后选取具有最佳氧催化活性的Ni掺杂比例x=0.4的双钙钛矿与一定重量比例的g-C_3N_4进行复合,测试复合催化剂的氧催化活性。结果表明,复合后的催化剂催化效果明显优于单一催化剂,当g-C_3N_4添加量占双钙钛矿的30%(w/w)时复合催化剂催化氧还原反应的最大电流密度为395.7 mA·cm~(-2)(-0.6 V vs Hg/HgO),氧析出反应的最大电流密度为372.0mA·cm~(-2)(1 V vs Hg/HgO),这表明g-C_3N_4与Sr_2Ni_(0.4)Co_(1.6)O_6复合后协同催化能够提高双钙钛矿的氧催化活性。     

BiMnO_3钙钛石上低温NH_3选择性催化还原NO

首次将钙钛石BiMnO3用于低温条件下NH3选择性催化还原NO反应中.结果表明,该催化剂在100～240oC范围内表现出较好的催化活性.实验和理论计算显示,相对于LaMnO3,BiMnO3优异的低温催化活性归因于其较强的Lewis酸性和较多的表面吸附氧物种.此外,BiMnO3还具有较好的抗水、抗硫性能.     

MnOx/Al-SBA-15的结构性质及低温NH3选择性催化还原NOx

采用后合成法制备MnO_x/Al-SBA-15催化剂, 考察了催化剂的低温NH₃选择性催化还原(SCR)NO_x的性能. 利用傅里叶透射红外变换(FTIR)光谱、N₂吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)及NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)的表征手段, 对催化剂的结构性质和SCR性能进行了系统分析. 结果表明, 适量Al的掺杂能提高MnO_x/SBA-15催化剂的SCR活性, 当硅铝摩尔比为50时, 催化剂活性最佳. 表征结果显示, Al掺杂后, 催化剂仍保持良好的骨架结构, 较大比表面、孔容和孔径, 并且Mn在催化剂表面富集, 由低价态转化为高价态, MnO₂为催化剂的主要活性相. 此外, Al的掺杂使MnO_x在催化剂表面高度分散, 表面酸性增强, 从而提高了催化剂的SCR活性.     

Toluene oxidation on LaCoO3, LaFeO3 and LaCrO3 perovskite catalysts. A comparative study

Vapor phase catalytic oxidation of toluene over perovskites viz., LaCoO₃, LaCrO₃ and LaFeO₃ has been studied. The maximum activity was observed at 450°C. The oxidation is first order. The order of catalytic reactivity is LaCoO₃>LaFeO₃>LaCrO₃. The activation energy (E_a) values for LaCoO₃, LaFeO₃ and LaCrO₃ are 13.4, 23.93 and 25.31 kJ/mol, respectively.     

Sr和Co共掺杂对PrAlO3钙钛矿氧化物的结构和电性能的影响

采用柠檬酸盐法结合高温烧结制备了(Pr,Sr)(Al,Co)O3-δ系列钙钛矿氧化物导电陶瓷。使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和直流四线法等手段对样品的物相、微观结构和电性能进行了表征。结果表明:所制备的Pr0.9Sr0.1Al1-yCoyO3-δ(y=0.1~0.5)陶瓷均为单相菱方钙钛矿结构,在掺杂范围内其晶胞体积、相对密度和电导率都随Co掺杂量y的增加而增大,但电导率的增幅在逐步减小;所有陶瓷样品在空气中都是氧离子与电子空穴的混合导体,电导行为符合小极化子跳跃机制。对于Pr1-xSrxAl0.5Co0.5O3-δ(x=0.1~0.4)陶瓷,当x=0.2时样品有较明显的第二相(Pr,Sr)CoO3析出,说明Sr在该体系的固溶限在10~20at%之间,而且随着x的进一步增加,(Pr,Sr)CoO3增多并成为主相;在测量温度范围内,Pr1-xSrxAl0.5Co0.5O3-δ的电导率随x的增加大体呈现出一个先增大后减小的变化趋势,在x=0.3附近达到一个最大值,当x≥0.2时还可观察到明显的半导体-金属性转变,且转变温度随x的增加而逐渐降低。     

Diffusion of oxide ions in LaFeO3 single crystal

The tracer diffusion coefficient, $\text{D1}{}_{\mathrm{<mtext>O</mtext>}}$, of oxide ions in LaFeO₃ single crystal was determined over the temperature range of 900–1100°C by the gas-solid isotopic exchange technique using ¹⁸O as a tracer. For the determination of $\text{D1}{}_{\mathrm{<mtext>O</mtext>}}$, the depth profile of ¹⁸O was measured by means of a secondary ion mass spectrometer (SIMS). The surface exchange reaction was found to be slow and the surface exchange rate constant, k, was determined together with $\text{D1}{}_{\mathrm{<mtext>O</mtext>}}$. It was found that $\text{D1}{}_{\mathrm{<mtext>O</mtext>}}$ at 950°C is proportional to P^?0.58_O2, where P_O2 is an oxygen pressure. The vacancy mechanism was determined for the diffusion of oxide ions from the P_O2 dependence. The vacancy diffusion coefficient, D_V, for LaFeO₃ was nearly the same as that for LaCoO₃ at the same temperature. The activation energy for migration of oxide ion vacancies was 74 kJ · mole^?1 for both oxides.     

Cs取代对Ni-H3PW12O40/SiO2催化剂结构性质和催化性能的影响

采用两步浸渍法和载体上的原位反应制备了一系列Cs部分取代的Ni-Cs_xH_3-xPW₁₂O₄₀/SiO₂催化剂,并用N₂吸附比表面积测定(BET)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、原位X射线衍射(in situ XRD)、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、H₂程序升温脱附(H₂-TPD)、吡啶吸附傅里叶变换红外(FTIR)光谱等分析测试技术对催化剂进行了表征. 以正癸烷为模型化合物,对催化剂的加氢裂化性能进行了评价. 结果表明,8%Ni-50%Cs_1.5H_1.5PW/SiO₂催化剂具有最高的C₅₊收率,明显优于8%Ni-50%H₃PW/SiO₂催化剂和工业催化剂. 随着Cs 在Cs_xH_3-xPW中比例的增加,正癸烷的转化率逐渐降低,而C₅₊选择性则逐渐提高. 当催化剂具有合适的孔径时,选择性的提高是由于催化剂酸性的减弱,而转化率的降低则是由于催化剂加氢能力的减弱.     

化学链制氢中Fe2O3/LaFeO3载氧体的性能研究

采用柠檬酸络合法制备Fe₂O₃/LaFeO₃复合氧化物,将该氧化物作为化学链制氢过程的载氧体,在反应温度为900 ℃、常压下,对Fe₂O₃/CH₄（剂烷比）、进水量、金属负载量进行了考察。结果表明,剂烷比为2：1、进水量为0.1 mL、质量分数15%Fe时载氧体性能最好,甲烷转化率达到60%,单次循环氢气产量为45 mL。将该评价结果与XRD和H₂-TPR表征结果进行关联发现,反应过程的活性位不是金属氧化物,而是吸附氧,而且吸附氧越容易还原,甲烷转化率和氢气产量越高。通过连续60次还原-氧化循环发现,该载氧体上甲烷转化率和氢气产量比较稳定,循环后仍然保持钙钛矿结构。