Characterization and catalytic performance of CeO2-Co/SiO2 catalyst for Fischer-Tropsch synthesis using nitrogen-diluted synthesis gas over a laboratory scale fixed-bed reactor

The surface species of CO hydrogenation on CeO2-Co/SiO2 catalyst were investigated using the techniques of temperature programmed reaction and transient response method. The results indicated that the formation of H2O and CO2 was the competitive reaction for the surface oxygen species, CH4 was produced via the hydrogenation of carbon species step by step, and C2 products were formed by the polymerization of surface-active carbon species （-CH2-）. Hydrogen assisted the dissociation of CO. The hydrogenation of surface carbon species was the rate-limiting step in the hydrogenation of CO over CeO2-Co/SiO2 catalyst. The investigation of total pressure, gas hourly space velocity （GHSV）, and product distribution using nitrogen-rich synthesis gas as feedstock over a laboratory scale fixed-bed reactor indicated that total pressure and GHSV had a significant effect on the catalytic performance of CeO2-Co/SiO2 catalyst. The removal of heat and control of the reaction temperature were extremely critical steps, which required lower GHSV and appropriate CO conversion to avoid the deactivation of the catalyst. The feedstock of nitrogen-rich synthesis gas was favorable to increase the conversion of CO, but there was a shift of product distribution toward the light hydrocarbon. The nitrogen-rich synthesis gas was feasible for F-T synthesis for the utilization of remote natural gas.     

Influence of preparation methods on CuO-CeO2 catalysts in the preferential oxidation of CO in excess hydrogen

Influence of three different preparation methods, i.e. impregnation, coprecipitation, and inverse coprecipitation, on the preferential oxidation of CO in excess hydrogen （PROX） over CuO-CeO2 catalysts has been investigated and CuO-CeO2 catalysts are characterized using BET, XPS, XRD, UV Raman, and TPR techniques. The results show that the catalysts prepared by coprecipitation have smaller particle sizes, well-dispersed CuOx species, more oxygen vacancies, and are more active in the PROX than those prepared by the other methods. However. the inverse coprecipitation depresses the catalytic performance of CuO-CeO2 catalysts and causes the growth of CuO-CeO2 because of different pH value in the precipitation process.     

酸性质对磷钨酸改性CeO_2上NH_3选择性催化还原NO性能影响

分别制备了磷钨酸、磷酸、偏钨酸铵及磷酸+偏钨酸铵改性的CeO_2催化剂,用于NO的NH3选择性催化还原反应(NH3-SCR),对酸改性的作用进行了研究。结果表明,不同酸改性后的CeO_2催化剂均含有弱酸和中强酸位,但酸量差别明显,依次为:磷钨酸/CeO_2偏钨酸铵/CeO_2磷酸+偏钨酸铵/CeO_2磷酸/CeO_2。由于磷钨酸改性的CeO_2催化剂中P与W之间相互作用,导致磷钨酸/CeO_2催化剂表面弱酸及中强酸含量较多,Ce物种和O物种相对活跃,有利于NH3的吸附、活化和NH3-SCR反应的进行;因此,磷钨酸改性的CeO_2催化剂活性最佳,在225-450℃下NO转化率高于90%。     

采用射频热等离子体合成Ni-CeO_2催化剂用于甲烷部分氧化(英文)

采用射频热等离子体制备了Ni含量为50 mol%的Ni-CeO_2催化剂,考察了其在甲烷部分氧化反应中的催化活性.在催化剂制备过程中,采用板功率为52 kVA的射频等离子体火炬将Ni(直径约5μm)和CeO_2粉末(直径约200 nm)混合物同时加热,粉末添加速率约为120 g/h.X射线衍射和透射电镜表征结果表明,所用前驱体形成了高结晶的CeO_2载体,其表面Ni颗粒的粒径较小(50 nm).在常压、500 oC以上、反应物中CH_4:O_2=2:1(摩尔比),并用Ar稀释的条件下考察了所制样品的甲烷部分氧化反应性能.结果表明,尽管所制样品中Ni含量较高(~50 mol%),但在550 oC反应24 h后,甲烷转化率为70%以上,CO和H_2选择性大于90%,有少量积碳.然而,在750 oC反应24 h时,催化剂表面形成了丝状碳,甲烷转化率升至90%以上.     

CeO_2对Ni-Cu/HZSM-5催化剂在生物油加氢脱氧反应中抗积炭性能的影响

将CeO_2氧化物添加到Ni-Cu基催化剂中,研究了CeO_2加入量对生物油加氢脱氧过程中催化剂表面积炭行为的影响。采用热重分析、X射线光电子能谱和拉曼光谱等对CeO_2加入前后催化剂表面的积炭量、微结构、积炭动力学和不同类型炭(软积炭、硬积炭和石墨炭)的转变行为等进行了研究。结果表明,CeO_2的添加量及反应温度对催化剂的抗积炭能力及积炭的类型均具有显著的影响;在反应温度为270℃、CeO_2的添加量为15%时,Ni-Cu基催化剂抗积炭性能最好。     

CeO2纳米层对多层载体x-CeO2/3DOM Al2O3负载纳米Au催化剂催化柴油炭烟燃烧活性的影响

与汽油车相比,柴油车具有CO2排放低、寿命长和经济性好等优点,所以近年来受到广泛关注并被大量使用.但是,柴油车在使用过程中会产生大量炭烟颗粒物(PM),对大气环境和人类健康造成很大威胁.因此,开展这方面的基础研究具有重要的科学意义及环境保护意义.催化柴油炭烟燃烧反应是一个气-固-固多相深度氧化反应,由于PM的粒径远大于传统催化剂,导致PM不能进入催化剂孔道内部,造成催化剂活性比表面积利用率较低.设计并制备大孔径的三维有序大孔结构(3DOM)的催化剂,能够减小反应扩散阻力,增加催化剂与炭烟颗粒物的有效接触,加快反应进行.另外,可以通过在3DOM氧化物表面担载其它活性组分,提高催化剂的氧化还原性能,进而提高其活性.CeO2有很好的储放氧性能,在柴油车尾气净化催化剂中较为常见,但是单一的CeO2热稳定性较差,高温下容易烧结,使得比表面积减小,并且失去储氧能力,造成催化剂失活.文献中较常见的解决办法是在CeO2中掺杂其它阳离子,如Zr4+,Pr3+,Al3+,La3+及Y3+等离子,以提高CeO2的抗高温烧结能力.此外,研究报道的催化剂对催化柴油炭烟颗粒物燃烧的峰值温度已经远低于炭烟颗粒物的自燃温度,但是对颗粒物的起燃温度仍普遍较高.我们前期研究结果表明,担载纳米Au颗粒催化剂能够显著降低炭烟燃烧的起燃温度.本文采用胶体晶体模板法制备了3DOM Al2O3载体,利用微孔膜-氨沉淀法担载不同量的活性组分CeO2,制备出一种负载型x-CeO2/3DOM Al2O3催化剂,它既可减少稀土元素用量,降低成本,又因为Al2O3的机械强度较高,还能保证催化剂的机械强度足够好.为了进一步降低催化剂催化炭烟燃烧的起燃温度,利用还原沉积法在多层载体x-CeO2/3DOM Al2O3上负载纳米Au催化剂,制备出不同厚度的CeO2纳米层负载Au催化剂(Au/x-CeO2/3DOM Al2O3).利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、H2程序升温还原和O2程序升温脱附等方法研究了催化剂的结构及物化性质与催化剂活性之间的关系,提出了消除PM反应的可能机理.结果表明,Al3+离子能够部分进入到CeO2中,形成Al-Ce固溶体.由于Al离子半径小于Ce离子,Al3+掺杂后能引起CeO2晶格发生畸变,产生大量缺陷,形成大量氧空位,促进晶格氧的移动,从而使催化剂具有更大的储放氧能力.在Au/x-CeO2/3DOM Al2O3催化剂中,CeO2担载量过高时,氧化铈纳米层较厚,活性组分容易烧结,不利于催化剂活性提高;而CeO2担载量过低,则CeO2纳米层较稀薄,催化剂的氧化还原性能受限,催化剂活性也不高.因此,CeO2的担载量应适当.此外,Au和CeO2之间的强相互作用能够增加Au纳米颗粒表面活性氧物种的数量,从而促进柴油炭烟燃烧反应.活性测试结果表明,担载纳米Au颗粒后,催化剂催化柴油炭烟燃烧的起燃温度均明显降低,在所制备的系列催化剂中Au/20％CeO2/3DOM Al2O3催化剂展示了最高的催化活性,T10,T50和T90分别为267,372和426 oC.     

二氧化铈八面体的水热合成与表征

本文选用硝酸铈和草酸利用水热合成方法合成出二氧化铈八面体。水热产物的形貌与物相可以通过改变反应温度和时间进行调控。基于实验结果,提出了形成二氧化铈八面体的自牺牲模板法机理。     

掺杂纳米氧化铈紫外屏蔽材料的表征与性能

采用共沉淀法制备了氟锶、氟钙掺杂的纳米氧化铈.用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见(UV-vis)光谱对所制备样品的物相组成、晶粒大小、形貌、紫外屏蔽性能进行了表征.XRD分析表明,氟锶、氟钙阴阳离子共掺杂的CeO2为立方萤石结构,共掺杂阴阳离子使CeO2的晶格常数增大.SEM结果表明,掺杂后的氧化铈均为球形纳米颗粒团聚物.紫外可见(UV-Vis)光谱表明,共掺杂氧化铈的紫外吸收边红移,紫外屏蔽性能增强.     

同轴静电纺丝技术制备CeO2纳米管及光催化性能研究

采用同轴静电纺丝技术,以硝酸铈、聚乙烯吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺和氯仿为原料,制备了CeO2纳米管。用差热-热重分析、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和能谱仪对样品进行了表征。考察了CeO2纳米管对罗丹明B溶液的光催化性能。结果表明:所得到的产物属于立方晶系、空间群为O5H-FM3M的CeO2纳米管,CeO2纳米管平均外径约270 nm,内径约110 nm,管壁厚度约80 nm,长度>20μm,对其形成机理进行了分析。相对于CeO2纳米线、纳米带和CeO2颗粒,CeO2纳米管对罗丹明B的降解率有明显提高。     

柠檬酸络合法制备的Co/CeO2催化剂上中温乙醇水蒸气重整性能（英文）

采用柠檬酸络合法制备了Co/CeO2及其钙掺杂系列催化剂,并对催化剂进行了低温N2物理吸附、X射线衍射、H2程序升温还原、傅里叶变换红外光谱、高分辨透射电镜表征以及乙醇水蒸气重整催化性能测试.结果表明,所制Co/CeO2催化剂具有良好的乙醇水蒸气重整催化性能,500oC时乙醇能全部转化为C1,氢气产率高达85%以上.Ca掺杂减小了载体CeO2纳米颗粒尺寸,但对还原后Co0尺寸的影响较小.当Ca掺杂量大于5.0%时,催化剂氧化还原性能和乙醇水蒸气重整催化性能下降.较高的还原温度有利于体相Ce4+还原为Ce3+,并且提高了催化活性,认为金属-氧化物边界的增加提高了催化活性.初步稳定性考察结果表明,5%钙掺杂后的催化剂具有更好的抗积炭性能.