RhCo双金属催化剂的研究 I. RhCo双金属催化剂的金属-金属及金属-载体相互作用

利用XPS对以金属盐共浸渍制备的Rh+Co/Al2O3和Rh2Co2(CO)12为前体制备的Rh2Co2/Al2O3催化剂的金属-金属及金属-载体相互作用进行了详细研究。发现Rh+Co/Al2O3经400℃H2还原后, Rh的结合能与Rh^0的结合能接近, Co基本上以CoAl2O4状态存在, Co^0的谱峰很弱; 而Rh2Co2/Al2O3经400℃H2还原后, Rh的结合能与Rh^0接近, Co除以CoAl2O4状态存在外, 还有相当一部分以Co^0状态存在。上述结果揭示出两个样品的Rh-Al2O3的相互作用弱, Co-Al2O3的相互作用强。Rh+Co/Al2O3上Rh-Co相互作用弱, 而Rh2Co2/Al2O3在H2还原后仍保持RhCo簇合物的强的Rh-Co相互作用, 导致显著量的Co^0存在。     

锆含量对（CeMn）1-xZrxO2催化剂催化燃烧碳烟稳定性能的影响

采用共沉淀法制备了系列(CeMn)1-xZrxO2[n(CeO2)∶n(MnO2)=6∶4,0≤x≤0.3]催化剂并进行了表征.考察了该系列催化剂对柴油车排放碳烟的催化燃烧性能.X射线衍射和低温氮气吸附-脱附结果表明,向CeMnO2催化剂中引入ZrO2后可以有效稳定催化剂的结构性能和织构性能,当x≥0.2时对结构性能的稳定效果最佳,当x≥0.1时对织构性能稳定效果最佳.氢气-程序升温还原(H2-TPR)结果表明,加入ZrO2后稳定了老化催化剂的低温还原性能,当x=0.2时老化催化剂的低温还原性能最优.氧气-程序升温脱附(O2-TPD)结果表明,加入ZrO2后增加了催化剂表面的阴离子空位,使其吸附和活化氧的能力增强.活性测试结果表明,该系列新鲜催化剂用于碳烟的催化燃烧可有效降低碳烟在燃烧过程中失重速率最大时对应的温度(Tm)约270℃,老化后引入锆的催化剂的稳定性能明显优于无锆催化剂,当x=0.2时催化剂的抗老化性能最佳,于700℃老化20 h前后Tm的差仅有6℃.     

Ce_(0.64)Mn_(0.13)R_(0.23)O_x催化剂催化燃烧柴油机碳烟的研究

采用共沉淀法制备一系列Ce0.64Mn0.13R0.23Ox(R=La,Zr和Y)催化剂,并用低温N2吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温还原(H2-TPR)和氧气程序升温脱附(O2-TPD)等手段对催化剂进行了表征,同时考察了该系列催化剂对柴油车排放碳烟的催化燃烧性能。研究结果表明该系列催化剂均形成了具有立方萤石结构的固溶体。加入Rn+离子后,催化剂的抗老化性能有了很大的提高,其中加入La的催化剂具有最好的抗老化性能,老化后碳烟催化燃烧的Tm为319℃,适合于柴油车的排气温度,具有较好的应用前景。     

整体式Mn-Fe/ZrO2-TiO2催化剂的制备及在低温NH3-SCR反应中的性能

以锆钛复合氧化物为载体, 制备整体式Mn基催化剂并研究其在低温氨选择性催化还原(NH3-SCR)氮氧化物反应中的性能; 用BET、XRD、储氧量(OSC)、程序升温还原(TPR)和XPS对催化剂进行表征. 实验结果表明, 与以TiO2为载体的催化剂相比, 以ZrO2-TiO2为载体的催化剂具有较大的比表面积、更稳定的晶相结构和较多的储氧量, 并具有较强的低温氧化性能和较高的表面Mn含量, 表现出良好的低温活性和高温稳定性. 在700 ℃焙烧后, Mn-Fe/ZrO2-TiO2在高空速55000 h-1条件下, 仍具有较好的起燃温度(182 ℃)和NO的转化率(78%), 并具有较强的抗水性能, 表现出很好的应用前景.     

掺杂Mn对CeO2-ZrO2-Al2O3材料性质的影响

采用共沉淀法制备了一系列Mn掺杂摩尔分数为0～5%的CeO2-ZrO2-Al2O3(CZA)复合氧化物, 并采用BET, OSC, XRD, XPS, H2-TPR等方法对所制备的材料进行了表征. 结果表明, 所制备的材料均形成了稳定的CZA固溶体, 尤其是Mn掺杂0.5%的材料在600和1000 ℃焙烧后均表现出最好的织构性能. OSC和H2-TPR的结果表明, Mn掺杂量≤1%时, 氧在材料中的体相移动是材料储氧和被还原的速控步骤, 并且Mn的掺杂量为0.2%时, 储氧量最大, 材料的还原温度也最低; Mn掺杂量>1%时, Mn物种对材料储氧和被还原的作用显著. XPS结果表明, Mn在焙烧过程中会迁移向表面, 结合H2-TPR结果可知, 新鲜样品表面的MnOx物种主要为Mn2O3, 而老化样品主要为Mn3O4.     

高性能Pt/La-Ba-Al_2O_3/H-ZSM-5氢燃料汽车尾气处理催化剂

采用胶溶法制备了La-Ba-Al2O3(LBA)材料,以此为载体采用浸渍法制备了两种整体式催化剂Pt/LBA和Pt/LBA/H-ZSM-5,并评价了它们去除NO的性能.采用N2吸附-脱附和X射线衍射对载体材料进行了表征.结果表明,所制备的LBA仅有γ-Al2O3晶相存在,比表面积和孔容分别为144 m2/g和0.45 ml/g,具有较好的抗高温老化性能.在106～356 ℃间,催化剂Pt/LBA/H-ZSM-5上NO转化率很高,在153℃时达到最高为98.8%,此时N2选择性为81.3%.该催化剂有很大的潜在应用价值.     

Pt/γ-Al2O3/CexZr1-xO2催化剂低温催化燃烧去除饮食油烟（英文）

以CexZr1-xO2固溶体做载体,制备了系列Pt/γ-Al2O3/CexZr1-xO2催化剂（x=1,0.75,0.5,0.25,0）.应用Brunauer-Emmet-Teller（BET）比表面积分析、X射线衍射（XRD）和H2程序升温还原（H2-TPR）等手段对催化剂进行相关表征,并系统研究了催化剂在饮食油烟催化燃烧中的催化活性.BET结果表明催化剂的比表面积随Ce/Zr摩尔比的减小而减小.XRD结果表明贵金属Pt很好地分散在氧化铝和CexZr1-xO2固溶体上.H2-TPR结果发现催化剂Pt/γ-Al2O3/Ce0.5Zr0.5O2的还原峰面积最大且氧离子的流动性最好.催化活性研究结果表明Pt负载在CexZr1-xO2固溶体上有利于油烟的催化燃烧,降低了反应温度.随着CexZr1-xO2固溶体中Ce/Zr摩尔比的变化,催化剂的活性顺序为Pt/γ-Al2O3/Ce0.5Zr0.5O2〉Pt/γ-Al2O3/Ce0.25Zr0.75O2〉Pt/γ-Al2O3/Ce0.75Zr0.25O2〉Pt/γ-Al2O3/CeO2〉Pt/γ-Al2O3/ZrO2.     

Zr的添加对 CeTiOx NH3-SCR催化剂抗碱金属中毒能力的提升

CeTiOx具有高的 NH3选择性催化还原(NH3-SCR)活性和 N2选择性,被认为是具有应用前景的催化剂.但是, CeTiOx不抗碱金属中毒,在含有大量 K离子的生物质柴油的燃烧装置中中毒尤为严重,因而限制了 CeTiOx催化剂在生物质燃料装置上的进一步应用.本文通过在 CeTiOx催化剂中掺杂 Zr元素来提升其抗 K+中毒的能力.采用共沉淀法制备了 CeTiOx (CT)和 CeZrTiOx (ZCT)两种 NH3-SCR催化剂.将不同含量的硝酸钾(K+/Ce =0.1,0.2)负载在催化剂表面,焙烧处理后得到 K+中毒的催化剂(K0.1-CT, K0.2-CT, K0.1-ZCT和 K0.2-ZCT).通过测定各催化剂的催化活性来研究 Zr的添加对 CT催化剂抗 K+中毒能力的影响. NH3-SCR活性数据表明, CT和 ZCT催化剂都达到了接近100%的 NOx转化率,且两种新鲜催化剂的催化性能基本无差别.浸渍不同含量的 K+之后, ZCT催化剂明显优于 CT催化剂： K0.1-CT和 K0.1-ZCT上的 NOx转化率分别为90%和62%;而 K0.2-CT和 K0.2-ZCT上分别为48%和13%.可见,随 K+添加, ZCT催化剂活性降低更缓慢,表明 Zr的添加提高了 CT催化剂抗 K+中毒能力. BET数据显示,在新鲜催化剂中, Zr的添加增加了催化剂比表面积和孔体积; K+中毒之后, ZCT仍然表现出比 CT更好的织构性能. X射线衍射和拉曼光谱结果显示,随着 K+负载量的增加,锐钛矿 TiO2的衍射峰逐渐变得尖锐,说明无定形 TiO2逐渐结晶并不断长大,从而导致催化剂比表面积下降.与 CT相比,随着 K+负载量增加,催化剂晶型并没有明显变化.这说明 Zr的添加可以抑制锐钛矿 TiO2的结晶及长大.由此可见 Zr的添加可抑制因 K+中毒而引起的催化剂结构变化,所以仍能保持较高的 NOx转化率.透射电镜(TEM)结果表明,随着 K+负载量逐渐增加,催化剂的晶粒尺寸逐渐变大： CT, K0.1-CT和 K0.2-CT的平均晶粒尺寸分别为7,13和15 nm,而 ZCT催化剂晶粒尺寸增大并不明显,分别为5,8和10 nm.很明显, Zr的添加抑制了催化剂晶粒长大,从而提高了其结构稳定性能.综上可见,由负载 KNO3而引起的“熔盐效应”得到了有效抑制. X射线光电子能谱结果表明,随着 K+负载量增加, CeZrTiOx催化剂的 Ce3+/Ce4+值下降得比 CeTiOx更缓慢,说明加入 Zr之后,催化剂具有更多的晶格缺陷和氧空缺,因而有利于 NH3-SCR活性的提高. 另外,催化剂酸性也是影响 NH3-SCR活性的关键因素. NH3程序升温脱附结果显示, Zr的添加可以使 CeTiOx催化剂在 K+中毒之后仍保持较高的酸性,即 Zr的添加抑制了 K+对催化剂表面酸性的巨大破坏作用.综上可知, Zr的添加提升了 CeTiOx催化剂抗 K+中毒能力.     

“软-硬”模板法制备的Pd/Ce0.65Zr0.35O2催化剂的结构和性能

采用"软-硬"模板法合成了Ce_(0.65)Zr_(0.35)O_2(CZ),并以其为载体制备了单Pd催化剂。采用能谱分析(EDS),激光拉曼光谱(Laser Raman)对焙烧的中间产物及CZ进行了表征分析;对催化剂进行了粉末X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),N_2吸附-脱附,储氧量(OSC),CO脉冲吸附和H_2程序升温还原(H_2-TPR)的表征,并对其三效催化活性进行了测试。结果表明:"软-硬"模板法在提高Pd/CZ催化剂的比表面和孔容的同时提高了催化剂中Ce~(3+)的比例和Pd的分散性,改善了固溶体的均一性,从而显著提高了其氧化还原性能和催化性能,使催化剂在老化前后都表现出了优异的三效催化活性。老化后对C_3H_8、CO、NO的起燃温度分别为318、180、210℃,低于软模板法合成的Pd/CZ催化剂,表现出优异的热稳定性。     

Pt-Rh型三效催化剂中BaO的作用

研究了以浸溃法制备的以BaO为助剂的Pt-Rh型三效催化剂对C3H8，CO，NOx的三效催化活性。主要考察了BaO不同的添加方式对催化剂三效转化活性的影响，并对催化剂样品进行了XRD，H2-TPR和O2-TPD表征。结果表明：BaO的添加方式的不同，直接影响催化剂的活性。特别是Ba与Ce，Zr以共沉淀的方式形成CeO2-ZrO2-BaO固溶体，可促进催化剂在低温时的水汽转换反应，显著降低了催化剂的起燃温度。