高温高表面氧化铝新材料的制备化学研究——La、Ba共添加对氧化铝热稳定性的影响

本文用镧、钢共同添加并使用溶胶－凝胶法制得改性氧化铝,详细研究了在保持La含量为5．2 wt%时,Ba添加量的改变对氧化铝热稳定性的影响,实验结果表明镧,钡元素的共添加能大大增加氧化铝的热稳定性,从而使氧化铝在高温下保持高比表面积,体相中同时添加5．2wt%La和2wt?以及5．2wt%La和7wt?能使氧化铝保持较好的热稳定性,样品经1100℃煅烧20h后,比表面分别达100．8m^2.g^-1和92．3m^2.g^-1.通过对添加物与氧化铝保持高温高表面能力的内在联系的探讨,得出Ba、La元素的添加提高氧化铝热稳定性的原因主要表现在两方面,一是抑制氧化铝的微孔烧结速度,二是阻止了氧化铝向α相的转变。     

具有低SO_2氧化活性的Pt/Zr_xTi_(1-x)O_2柴油车氧化催化剂的制备及性能

采用共沉淀法制备了一系列ZrxTi1-xO2(x=0.0,0.1,0.5,0.9,1.0)复合氧化物,并以此为载体,用等孔体积浸渍H2PtCl6制得Pt/ZrxTi1-xO2柴油车氧化催化剂.运用N2吸附-脱附,X射线多晶粉末衍射,X射线光电子能谱,H2程序升温还原和NH3程序升温脱附等手段对催化剂进行了表征.结果表明,在系列催化剂样品中,Zr0.1Ti0.9O2复合氧化物主要以锐钛矿形式存在,具有较好的织构性能,样品的比表面积达94m2/g,孔体积为0.33cm3/g.相应地,Pt/Zr0.1Ti0.9O2催化剂表现出优异的催化氧化性能,HC和CO的起燃温度(T50)分别为185和174oC,完全转化温度(T90)分别为197和201oC;且具有较低的SO2氧化活性,350oC时SO2仅转化25.5%.     

整体式Pd/La_2O_3-Al_2O_3和Pd/CeO_2-ZrO_2-Y_2O_3催化剂上汽油车尾气净化性能的比较

采用共沉淀法制备了耐高温高比表面积的La2O3-Al2O3(LA)材料和CeO2-ZrO2-Y2O3(CZY)储氧材料,并用浸渍法制备了整体式Pd/LA和Pd/CZY汽油车尾气净化三效催化剂,考察了它们的三效催化性能和空燃比性能,并单独通过水煤气变换和CO氧化反应性能的考察,探讨了两种催化剂空燃比窗口扩大的原因.结果表明,Pd/CZY催化剂三效窗口明显较宽,且催化氧化CO的性能明显更优;对于CO+NO反应,Pd/CZY催化剂的活性较高.当反应中逐步通入O2后,抑制了该反应的进行,但CO氧化的转化率升高,而NO转化率降低,直至CO+NO反应完全被抑制,表明CO氧化反应对于抑制催化剂在NO贫燃方向的窗口具有一定的作用.另外,Pd/CZY催化剂上对于水煤气变换反应性能明显优于Pd/LA催化剂,在一定温度下逐步通入O2后,不会抑制水煤气变换反应的发生;当逐步通入NO时,可以促进水煤气变换反应的进行,表明Pd/CZY催化剂在富燃时对扩展CO转化窗口的性能明显优于Pd/LA催化剂.     

Cu-ZSM-5的NH3选择性催化还原NO性能及其稳态动力学

采用浸渍法制备了一系列不同Cu载量的Cu-ZSM-5整体式催化剂.考察了该系列催化剂的NH3选择性催化还原(SCR)NO的反应特性.结果表明,当Cu质量分数为5%时,Cu-ZSM-5催化剂的SCR活性最高,此时催化剂上NO最高转化率高达96.5%,并且催化剂的活性窗口较宽,催化剂在198-470℃之间NO转化率大于80%.H2O和SO2的添加仅轻微影响Cu-ZSM-5催化剂的SCR活性.当Cu载量大于5%时,Cu-ZSM-5催化剂中出现明显的CuO物相.稳态动力学结果表明,在5%Cu载量的Cu-ZSM-5上的SCR反应中,NO的反应级数接近一级,NH3的反应级数接近零级,O2的反应级数接近1/2级.该反应的表观活化能为47.7kJ·mol-1.     

Ce0.45Zr0.45Y0.07La0.03O1.95/La-Ba-Al2O3质量比对整体式铁基催化剂上稀薄甲烷燃烧的影响

采用共沉淀法和胶溶法分别制备了高性能的储氧材料Ce0.45Zr0.45Y0.07La0.03O1.95(OSM)和耐高温高比表面的La-Ba-Al2O3,并以它们为载体,制备了一系列整体式铁基催化剂.考察了该系列催化剂对甲烷稀薄燃烧的催化性能.并用低温N2吸附-脱附,储氧量(OSC)测试,X射线衍射(XRD)和H2程序升温还原(H2-TPR)等测试手段考察了不同Ce0.45Zr0.45Y0.07La0.03O1.95/La-Ba-Al2O3质量比对催化剂特性的影响.活性测试结果表明,当Ce0.45Zr0.45Y0.07La0.03O1.95/La-Ba-Al2O3质量比为1:1时新鲜和老化催化剂的活性均最好,新鲜催化剂可在50000h-1的高空速条件下使含量为1%(体积分数)的甲烷在446℃起燃,553℃完全转化;低温氮气吸附-脱附测试结果和H2-TPR表明,不同的Ce0.45Zr0.45Y0.07La0.03O1.95/La-Ba-Al2O3质量比使催化剂表现出不同的织构性能和还原性能;XRD测试结果表明,OSM以均一固溶体存在,Fe高度分散在载体上.综合以上表征手段得出:合适的Ce0.45Zr0.45Y0.07La0.03O1.95/La-Ba-Al2O3质量比导致催化剂具有优异的稀薄甲烷催化燃烧活性和热稳定性.     

TiO2/BiNbO4复合光催化剂的制备及降解气相苯性能

采用固相反应法制备出BiNbO4,将其与TiO2耦合,得到TiO2/BiNbO4复合光催化剂。考察了催化剂在紫外光照射下催化降解气相苯的活性。结果表明,TiO2与BiNbO4耦合后催化活性明显提高,其中36%TiO2/BiNbO4紫外光照5 h对苯的降解率是P-25的3.7倍。紫外-可见漫反射谱(UV-Vis DRS)、XRD、XPS和低温氮吸附-脱附等表征结果表明TiO2与BiNbO4的能级匹配,二者之间存在能带协同效应。耦合后的TiO2/BiNbO4的光生电子和空穴能有效分离,从而提高了催化剂催化活性。     

两步沉淀法制备耐高温和优异还原性能CeO2材料

分别采用两种沉淀方法制备了CeO2:以传统的氨水为沉淀剂,在氨水沉淀法前引入碳铵沉淀步骤(两步沉淀法)。采用热重-差热(TG-DTA)、傅里叶变换红外(FTIR)、X光电子能谱(XPS)等手段对沉淀及其分解过程进行了研究。结果表明,在两步沉淀法中的第一步,碳酸物种为主要沉淀物种,而在第二步中被氢氧根取代。X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)结果表明,两步沉淀法生成的沉淀颗粒粒径更大。通过两步沉淀法制备的CeO2与氨水沉淀相比具有更好的抗高温老化性能和还原性能。经过900℃焙烧3 h后,仍然具有25 m2.g-1和0.11 cm3.g-1的比表面和孔容。     

Ce0.1+xTi0.5-xAl0.2Y0.1La0.1O1.8材料的制备及在三效催化剂中的应用

采用共沉淀法制备了Ce0.1+xTi0.5-xAl0.2Y0.1La0.1O1.8(0≤x≤0.4)材料, 并对所制备的材料进行了X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)的表征, 测定了材料的比表面积(BET法)和储氧量(OSC), 同时采用氢气程序升温还原(H2-TPR)和氨气程序升温脱附(NH3-TPD)研究了材料的还原性能和表面酸性. 研究结果表明, Ce/Ti摩尔比大于1∶2的材料能形成立方萤石结构的固溶体, Ce/Ti摩尔比为1时, 材料表面Ce4+/Ce3+摩尔比达到最大; 随着Ce/Ti摩尔比的增大, 材料的储氧能力先增大后减小, 而TPR还原峰温则是先减小后增大, 当Ce/Ti摩尔比为1时, 材料的储氧量达到最大, 为660 μmol/g; 还原峰峰温最低, 为616 ℃. 以制备的材料为载体制备了一系列Pt/Ce0.1+xTi0.5-xAl0.2Y0.1La0.1O1.8三效催化剂, 并对催化剂进行了活性评价. 活性测试结果表明, 以Ce/Ti比为1的载体材料制成的催化剂对C3H8, CO和NO的起燃温度分别为236, 147和228 ℃, 表现出了优异的温度特性.     

RgCo双金属催化剂的研究IV. Rh2Co2/Al2O3上的吸附中心类型及吸附性能

利用CO和NO作为双探针分子对Rh2Co2/Al2O3的吸附中心类型和吸附性能进行了详细的研究。结果表明Rh2Co2/Al2O3上存在Rh上的孪生和桥式CO吸附中心以及Co上的线式CO吸附中心。其中Rh上的孪生和桥式CO吸附中心对CO和NO的吸附性能与Rh4/Al2O3上的孪生和桥式CO中心相似。Co上的线式CO吸附中心以预吸附的CO能被NO取代, 预吸附的NO不能被CO取代而区别于Rh4/Al2O3上的Rh的线式CO吸附中心; 又以既能吸附CO又能吸附NO而不同于Co2/Al2O3和Rh+Co/Al2O3上的Co中心。与母体簇的结构相关联, 表明H2还原后的Rh2Co2/Al2O3上Rh2Co2(CO)12簇结构仍保持, 且Rh-Co相互作用强。     

RhCo双金属催化剂的研究Ⅴ.Rh_2Co_2/Al_2O_3上CO吸附态的动态行为与CO歧化

利用ＴＰＩＲ动态方法研究了Ｒｈ２Ｃｏ２／Ａｌ２Ｏ３上ＣＯ吸附态的动态行为和ＣＯ歧化反应．结果表明，在ＣＯ吸附ＴＰＤ（真空中）ＩＲ动态过程中，Ｒｈ上的孪生ＣＯ谱带强度逐渐同步减弱，Ｃｏ上的线式ＣＯ谱带和Ｒｈ上的桥式ＣＯ谱带强度逐渐减弱的同时向低频位移．完全脱附的顺序为：桥式（１５０℃），孪生（３５０℃）和Ｃｏ上的线式（４００℃）．该结果明显不同于Ｒｈ４／Ａｌ２Ｏ３上相同动态过程的结果，表明ＲｈＣｏ相互作用导致各吸附中心上ＣＯ吸附强度的改变．在ＣＯ吸附ＴＰ（ＣＯ中）ＩＲ动态过程中，三种吸附的ＣＯ谱带２５０℃以上才发生强度减弱直到消失．表明ＣＯ歧化在２５０℃以上才发生．并且Ｒｈ上桥式中心上的歧化速率与孪生中心上相等，Ｃｏ上的线式中心上的ＣＯ歧化速率则大于Ｒｈ４／Ａｌ２Ｏ３的Ｒｈ线式中心．