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 ℃.     

Ce1-xNixO2/Al2O3/FeCrAl催化剂的制备及其甲烷催化燃烧性能

以FeCrA l合金薄片为基体,A l2O3为过渡载体,Ce1-xN ixO2(x=0.1-0.3)、CeO2和N iO为活性组分,制备了Ce1-xN ixO2/A l2O3/FeCrA l、CeO2/A l2O3/FeCrA l和N iO/A l2O3/FeCrA l金属基整体式催化剂,在固定床微型反应器中评价了催化剂的甲烷催化燃烧性能,用SEM、XRD、TPR等方法对催化剂的物相、表面形貌和氧化还原性进行了表征.结果表明,Ce1-xN ixO2在催化剂表面的分散性比CeO2和N iO要好;Ce1-xN ixO2/A l2O3/FeCrA l(x=0.1-0.3)催化剂具有好的催化活性和高温稳定性,CeO2/A l2O3/FeCrA l和N iO/A l2O3/FeCrA l催化剂有好的初活性但高温稳定性较差;活性组分与A l2O3和FeCrA l金属基体之间存在较强的相互作用.     

La2CoAlO6催化剂的制备及其甲烷催化燃烧性能

采用溶胶-凝胶法, 以柠檬酸为络合剂制备了新型稀土双钙钛矿催化材料La₂CoAlO₆, 利用X射线粉末衍射(XRD)、H₂-程序升温还原(H₂-TPR)、比表面(BET)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和磁性测试等手段对其进行了表征, 以甲烷催化燃烧反应为探针考察了其催化活性. 结果表明, 在空气气氛中, 经过1100 °C焙烧3 h后, 可以形成稳定的单相稀土双钙钛矿型化合物La₂CoAlO₆, 且该化合物表现出较好的甲烷催化燃烧活性, 起燃温度(T₁₀)和完全转化温度(T₉₀)分别为434.1和657.4 °C. 与稀土单钙钛矿型催化剂LaCoO₃和LaAlO₃相比, 其T₁₀分别降低了56.5和138.2 °C, T₉₀分别降低了84.6和108.9 °C. H₂-程序升温还原结果表明, 稀土双钙钛矿型化合物La₂CoAlO₆有较低的还原温度, 并且经过H₂-程序升温还原反应后, La₂CoAlO₆样品XRD图中的所有衍射峰均向小角度方向发生了移动. 扫描电子显微镜的结果表明, 稀土双钙钛矿型催化剂La₂CoAlO₆表现出无规则的片状形貌及较强的抗烧结性. 此外还发现稀土双钙钛矿型催化剂La₂CoAlO₆的磁滞回线较为特殊.     

钴-锆复合氧化物催化剂的水热合成及甲烷低温催化燃烧性能

采用水热法制备了系列CoOx／ZrO2复合氧化物催化剂．其中钴与锆的摩尔比分别为1：9，2：8，3：7，4：6，5：5，6：4，7：3，8：2和9：1．甲烷低温催化燃烧测试表明，水热法制得的该系列催化剂有良好的低温催化活性和稳定性．     

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。     

La1-x-yBaxREyMnO3复合氧化物的制备及其对甲烷燃烧的催化性能

 以Na2CO3·10H2O和NaOH混合碱为沉淀剂,采用共沉淀法制备了钙钛矿型结构的La1-x-yBaxREyMnO3(RE=Dy或Y)复合氧化物超细粒子. 该复合氧化物超细粒子具有较大的比表面积和良好的热稳定性(经700和1000 ℃焙烧后,其比表面积仍分别可达到47.0和16.9 m2/g). 随着LaMnO3中的La3+被Ba2+及稀土离子Dy3+或Y3+部分取代后,样品显示出良好的热稳定性及对甲烷燃烧的高催化活性.     

助剂对Cu-Mn复合氧化物整体式催化剂催化低浓度甲烷燃烧反应性能的影响

以堇青石蜂窝陶瓷(COR)为载体,采用浸渍法制备了Cu-Mn-O/A12O3/COR,Cu-Mn-Ce-O/Al2O3/COR,Cu-Mn-Zr-O/Al2O3/COR,Cu-Mn-La-O/A12O3/COR和Cu-Mn-Ce-Zr-O/Al2O3/COR5种Cu-Mn复合氧化物整体式催化剂,用于低浓度甲烷催化燃烧反...     

LaAl1-xFexO3/Al2O3/FeCrAl催化剂的制备及其对甲烷燃烧的催化性能

 以FeCrAl合金薄片为载体,以LaAl1-xFexO3为活性组分,以Al2O3为过渡层,制备了LaAl1-xFexO3/Al2O3/FeCrAl金属基整体式催化剂,并用XRD和SEM等方法对催化剂的物相和形貌进行了表征,对催化剂上甲烷催化燃烧活性进行了评价. 结果表明,催化剂物相中有LaAl1-xFexO3型钙钛矿及 α-Al2O3 和 γ-Al2O3; 催化剂的颗粒小于2 μm, 并且颗粒的尺寸及形貌与LaAl1-xFexO3中的Fe/Al摩尔比有关; 催化剂样品对甲烷催化燃烧活性的大小顺序为LaAl0.3Fe0.7O3/Al2O3/FeCrAl＞LaFeO3/Al2O3/FeCrAl＞LaAl0.5Fe0.5O3/Al2O3/FeCrAl＞LaAl0.7Fe0.3O3/Al2O3/FeCrAl＞LaAlO3/Al2O3/FeCrAl.     

钴系尖晶石型复合氧化物的甲烷催化燃烧性能研究

采用共沉淀法合成了钴系尖晶石型Co0.5 M0.5 Co2O4(M=Mg、Zn、Ce)复合氧化物催化剂,考察了其对甲烷催化燃烧反应的催化活性,并运用FT-IR、XRD、BET及H2-TPR等技术对催化剂进行了表征.实验结果表明,Co0.5 Ce0.5 Co2 O4催化剂有较高的催化活性,与CoO. 5Mg0.5 Co2 O4和Co0.5Zn0.5Co2 O4催化剂相比,Co0.5 Ce0.5Co2 O4催化剂有较高的晶格畸变率、较大的比表面积和孔容、较小的晶粒度、较强的氧活动性和较低的甲烷催化燃烧表观活化能.     

Ce1-XMnXO2-a复合氧化物催化剂甲烷催化燃烧性能的研究

采用水热法合成了系列Ce_1-XMn_XO_2-a-T(X=0.0，0.1，0.2，0.3，0.5，0.7，0.9，1.0；T表示焙烧温度)，T=500，650，800 ℃)复合氧化物催化剂用于甲烷的催化燃烧。通过XRD、N₂吸/脱附、TG-DSC、UV-Vis-DRS和TPR表征手段研究了不同组成催化剂的物理化学性质及其对甲烷催化燃烧活性。结果表明，在500 ℃焙烧的情况下Mn进入CeO₂晶格形成均相固溶体催化剂的最大取代值为0.7，而当Mn继续增加时则出现Mn₂O₃晶相偏析，同时各催化剂具有较高的比表面积；随着焙烧温度的升高，进入CeO₂晶格的Mn最大取代值逐渐减少，650和800 ℃时分别为0.5和0.3，且比表面积相应降低。Ce_1-XMn_XO_2-a-800催化剂的还原行为大致呈现三阶段，即为Mn₂O₃ → Mn₃O₄的还原(340～420 ℃)，Mn₃O₄ → MnO的还原(420～480 ℃)和体相氧化铈的还原(700～900 ℃)，且Mn的引入整体上提高了催化剂的可还原能力。甲烷催化燃烧活性评价结果表明，比表面积并非影响催化剂活性的主要因素，影响催化剂甲烷催化活性的主要因素为催化剂的组成、可还原能力和焙烧温度；而其中以Ce_0.3Mn_0.7O_2-a-800催化剂表现出较高的甲烷催化燃烧活性，在甲烷转化率为10%和90%时的温度分别为430 和613 ℃。进一步考察Ce_0.3Mn_0.7O_2-a在不同温度(500、650、800和1 000 ℃)焙烧后的催化活性表明，随着焙烧温度的提高催化剂催化活性降低。     

过渡金属氧化物催化剂上甲烷催化燃烧的研究

与传统燃烧方式相比 ,催化燃烧因具有能量利用率高 ,且基本无污染等突出优点而受到人们的重视。以Ｐｄ为代表的贵金属燃烧催化剂[1] 的研究发展得较为完善 ,但价格昂贵使这类催化剂难以被推向实用。而过渡金属氧化物则价格便宜 ,并且也被认为是很有潜力的燃烧催化剂[2 ] 。但这类催化剂的高温稳定性差 ,活性也远不及贵金属催化剂。为此 ,人们试图使用Ｌａ ,Ｓｒ等作为助剂 ,使其与活性组分生成具有钙钛矿结构的化合物 ;或使用六铝酸盐催化剂[3] 来克服过渡金属氧化物催化剂的缺点。这些方法对过渡金属氧化物催化剂的性能有所改善 ,但催化剂…     

Preparation, characterization and catalytic behavior of Pt-Cu nanoparticles in methane combustion

Fine and well dispersed Pt-Cu bimetallic nanoparticles stabilized by polyvinyl pyrrolidone (PVP) were synthesized by alkaline polyol method. The molar ratio of Pt to Cu was 1 : 1. Further, the Pt-Cu bimetallic nanoparticles were supported on alumina and their catalytic behavior in methane combustion was investigated. The as-prepared as well as the supported Pt-Cu nanoparticles were characterized by transmission elec-tron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), fractal analysis and X-ray diffraction (XRD). The dependence of methane combustion on the morphology and surface composition of Pt-Cu nanoparticles was analyzed based on the experimental results.     

溶胶凝胶法制备CexCo2-xAlO4复合氧化物及其催化分解N2O

用柠檬酸-溶胶凝胶法制备了CexCo2-xAlO4系列复合氧化物和K2CO3改性催化剂,考察了复合氧化物组成、母液pH值、钾负载量对N2O催化剂活性的影响,用N2物理吸附、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、H2程序升温还原（H2-TPR）、O2程序升温脱附（O2-TPD）、X射线光电子能谱（XPS）等方法表征了催化剂结构。结果表明：用Ce取代Co2AlO4中部分Co制得的CexCo2-xAlO4复合氧化物催化活性有所提高,其中母液pH=2、组成为Ce0.05Co1.95AlO4的催化剂活性较高,该催化剂具有较高的比表面积、较小的晶粒及Ce-Co间的协同效应;进一步研究表明,由于K粒子的电子效应,使得0.05K/Ce0.05Co1.95AlO4的催化活性又优于其他催化剂,有氧气氛中450C连续反应50h,N2O分解率达98.5%。     

The effect of active oxygen species in nano-ZnCr2O4 spinel oxides for methane catalytic combustion

The nano-ZnCr₂O₄ spinel oxides was synthesized by a ethylene glycol mediated solvothermal method. Catalytic combustion of methane test showed that an excellent activity over nano-ZnCr₂O₄ with T_10% = 300 °C and T_90% = 400 °C. The results of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), N₂ adsorption-desorption measurements (BET) indicated that a uniform nano-ZnCr₂O₄ spinel oxides particles with the high surface area (96.2 m²g⁻¹) was successfully synthesized. Oxygen temperature programmed desorption (O₂-TPD) profile revealed there were two obvious desorption of oxygen species from nano-ZnCr₂O₄ in the range of 300–400 °C and 500–700 °C. It was clear that the desorption temperature range of the first oxygen species coincided with the methane catalytic combustion temperature. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis exhibited that Cr⁶⁺ was present in the lattice of ZnCr₂O₄ apart from Cr³⁺. High valence cations of chromium in crystal lattice probable caused the presence of interstitial oxygen species in the structure to maintain the electroneutrality. Additionally, Raman spectra proved that there is the interstitial oxygen species in the crystal lattice of ZnCr₂O₄. Therefore, the excellent catalytic activity for methane combustion was contributed to the flexible interstitial oxygen in the ZnCr₂O₄.     

Effect of CeO2 preparation method and Cu loading on CuO/CeO2 catalysts for methane combustion

CeO2 was synthesized by sol-gel, hydrothermal, nitrate thermal decomposition methods, respectively, and used as support to prepare CuO/CeO2 catalysts. According to characterization and reaction results, preparation method of CeO2 had a great influence on the physicochemical properties and activities of CuO/CeO2 catalysts. CuO with high dispersion and strong interaction with CeO2 was highly active in methane combustion, while CuO particles less associated with CeO2 showed less activity. The CuO catalyst supported on CeO2 which was prepared via nitrate thermal decomposition method showed the largest area, the smallest particle size, the highest dispersion of copper species and strong support metal interactions. Therefore, it presented the highest redox ability and activity for methane combustion. Activities of the catalysts with different copper content kept increasing until 5% Cu loading and from then on kept constant. Moreover, methane conversion decreased as methane space velocities increased on CuO/CeO2 catalyst. Addition of CO2 to the feed did not produce a significant effect on the catalytic activity, but the presence of H2O provoked a remarkable decrease on the activity of CuO/CeO2 catalyst.     

不同沉淀剂对Ce0.65Zr0.35O2复合氧化物性能的影响

本文选用不同沉淀剂,用共沉淀法制备了稀土储氧材料Ce0.65Zr0.35O2复合氧化物,对用不同沉淀剂制备出的氧化物样品进行了XRD,BET,OSC和H2-TPR的测试和分析。结果表明,用不同沉淀剂制备出的氧化物,均为立方相的铈锆固溶体,经1000℃5小时老化后也无相的分离;以(NH4)2CO3和NH3.H2O的混合物为沉淀剂制备出的氧化物有最大的比表面积,经600℃焙烧后高达120m2/g以上;并且样品具有良好的储氧性能及低温还原能力。     

Co/Ce0.5Zr0.5O2催化剂的制备及甲烷部分氧化制合成气

利用共沉淀法制备了具有介孔结构的Ce_0.5Zr_0.5O₂固溶体载体,然后浸渍不同质量分数(10%、20%、30%)的活性组分钴,制备了系列Co/Ce_0.5Zr_0.5O₂催化剂。利用N₂物理吸附(BET)、X射线粉末衍射(XRD)、H₂-程序升温还原(H₂-TPR)、扫描电子显微镜(SEM) 、透射电子显微镜(TEM) 、 程序升温氧化(TPO)和热重(TG)等手段对制备和反应后的催化剂进行了表征,研究了它们对甲烷部分氧化制合成气反应的催化性能。研究结果表明,铈锆固溶体负载的钴比较容易被还原,该系列催化剂具有较高的活性和对H₂及CO的选择性,且随Co含量的增加,催化剂的活性和对H₂和CO的选择性得到提高的同时,也增强了催化剂的抗积炭性能。     

Effects of Ce/Zr ratio on the structure and performances of Co-Ce_（1-x）Zr_xO_2 catalysts for carbon dioxide reforming of methane

The Co-incorporated Ce1-xZrxO2 catalysts were prepared by co-precipitation for carbon dioxide reforming of methane. The ratio of Ce to Zr was varied to optimize the performances of co-precipitated Co-Ce-Zr-Ox catalysts. The prepared catalysts were characterized by various physico-chemical characterization techniques including TPR, X-ray diffraction, N2 adsorption at low temperature, XPS and CO2-TPSR. The co-precipitated Co-Ce0.8Zr0.2O2 sample containing 16% CoO exhibited a higher catalytic activity among the five catalysts, and the activity was maintained without significant loss during the reaction for 60 h. Under the conditions of 750 ℃, 0.1 MPa, 36000 ml/(h·g{cat}), and CO2/CH4 molar ratio of 1 : 1, the CO2 conversion over this catalyst was 75% while the CH4 conversion was 67%. The cubic Ce0.8Zr0.2O2 facilitated a higher dispersion and a higher reducibility of the cobalt component, and the apparent activation energy for Co-Ce0.8Zr0.2O2 sample was 49.1 kJ/mol in the CO2/CH4 reforming reaction. As a result, the Co-Ce0.8Zr0.2O2 sample exhibited a higher activity and stability for the reforming of CH4 with CO2.