堇青石负载CuCo整体式催化剂的制备及其催化氧化甲苯性能

以堇青石蜂窝陶瓷为载体,采用浸渍法制备了CuCo整体式催化剂,通过XRD、SEM、XPS和H2-TPR等手段对催化剂进行了表征,考察了Cu^(2+)与Co^(2+)的质量比(Cu/Co质量比)、活性组分负载量、煅烧温度对其催化氧化甲苯性能的影响。结果表明:部分Cu^(2+)取代Co^(2+)进入Co3O4形成Cu_(0.27)Co_(2.73)o_(4)尖晶石;整体式催化剂的最佳制备条件为Cu/Co质量比2∶1、活性组分负载量15%(w)、煅烧温度500℃;在空速为10000 h^(-1)、甲苯质量浓度为2000 mg/m^(3)的条件下,整体式催化剂催化氧化甲苯转化50%和90%时的温度分别为252℃和289℃。

高黏附性Pd/SiO_(2)/NF整体式催化剂的制备及加氢性能研究

旋转填充床反应器(RPB)中液体的高速冲刷和较强的离心力容易导致整体式催化剂的涂层和活性组分从基体表面脱落造成损失,限制了整体式催化剂在RPB反应器中的应用。因此,研究整体式催化剂涂层和活性组分的黏附性,以提升催化剂在RPB反应器中的催化活性和使用寿命具有重要意义。基于此,采用超重力喷涂法在泡沫镍(NF)基体表面负载氧化硅(SiO_(2))涂层,制备了具有高黏附性的Pd/SiO_(2(x))/NF整体式催化剂,通过超声振荡、BET、XRD、SEM和XPS等对整体式催化剂进行测试和分析。当RPB反应器的转速为1200 r/min时,整体式催化剂具有优异的黏附性能,涂层的脱落率为4%。以对硝基苯甲醚(PNA)催化加氢制备对氨基苯甲醚(PA)为探针反应,RPB反应器中Pd/SiO_(2(1200))/NF整体式催化剂具有较好的催化活性,180 min时PNA转化率为98.9%。本工作可为开发高黏附性的整体式催化剂提供新的途径。

核壳结构Co_(3)O_(4)@MnOx整体式催化剂的碳烟催化燃烧性能

采用两步水热法在泡沫镍基底上合成了具有纳米棒形貌的Co_(3)O_(4)@MnOx整体式催化剂,通过X射线衍射、X射线能谱分析、氢气-程序升温还原、X射线光电子能谱、拉曼光谱和碳烟-程序升温还原等手段对催化剂进行表征,在微型固定床反应器上评价了其催化碳烟燃烧性能,通过等温动力学实验探究了催化剂的本征活性。结果表明,Co_(3)O_(4)@MnOx催化剂呈现了以Co_(3)O_(4)为核、以MnOx为壳的核壳结构。与催化剂Co-NW相比,Co_(3)O_(4)@MnOx催化剂中Co_(3)O_(4)与MnOx之间的相互作用使其表面产生了更多高价物种Mn^(4+)和Mn^(3+)以及更多的表面氧空位,其氧化还原性能提高,催化剂的活性氧物种数量增加了两倍,催化性能得到改善,在NO存在的反应气氛中使碳烟起燃温度降低148℃。此外,相比催化剂CoNW,Co_(3)O_(4)@MnOx催化剂使碳烟燃烧反应的活化能从113.6 kJ/mol降低至102.2 kJ/mol,催化剂的本征活性提高了两倍。

VOCs催化燃烧整体式催化剂及涂层材料研究进展

催化燃烧法是当前处理VOCs最具有发展前景的技术之一,其技术的关键在于催化剂.整体式催化剂具有优异的传质、良好的热稳定性、高比表面积、床层压降低、催化效率高、机械性能好、易于装卸和维修等特点,是目前实现工业VOCs治理最理想的催化剂.我们概述了用于VOCs催化燃烧反应的整体式催化剂及其涂层材料的研究现状,并展望了未来的发展趋势.

铝溶胶对VOCs催化氧化整体式催化剂力学性能及热稳定性影响

采用浸渍法制备整体式催化剂时,活性组分在催化剂载体表面的力学性能和热稳定性是评价其能否实现商业化应用的关键因素.采用铝溶胶作为溶剂配制活性组分浸渍液,可提高挥发性有机物(VOCs)整体式催化剂的力学性能和热稳定性.铝溶胶通过在拟薄水铝石(AlOOH)中滴加硝酸形成.考察了AlOOH添加量、n(H^(+)/AlOOH)、溶胶形成的温度和时间对催化剂稳定性的影响.结果表明,选用AlOOH添加量为6%、n(H^(+)/AlOOH)=0.9、常温溶胶5min制备的铝溶胶配制浸渍液涂覆到堇青石表面制得的整体式催化剂具有最佳力学性能,在超声振荡4h后,涂层脱落率仅为0.0396%,远低于未添加铝溶胶制备的催化剂(2.7%).此外,在600℃下热处理4h后,t90仅下降10℃,说明其具有良好的热稳定性.

整体式催化剂的制备及其催化净化发动机尾气的研究进展

随着世界工业规模的不断扩大以及社会的不断发展,越来越多的发动机应用于工业生产中,但发动机排放的尾气造成的环境污染问题也越来越严峻。如何将发动机尾气污染物消除或净化逐渐成为研究热点。目前,催化净化技术是处理大气污染物最有效、应用最广泛的技术之一。如何将开发的粉体催化剂有效地应用到汽车尾气催化净化器并实现工业化应用,其中最关键的因素是整体式催化剂的研发。介绍了整体式催化剂常用的制备工艺,如溶胶-凝胶法、水热法、浸渍法等,并对相关的制备原理进行了描述;同时,对整体式催化剂催化净化发动机尾气如一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO_(x))、碳氢化合物(HC)及炭烟颗粒(PM)等的研究进展进行了详细的介绍;最后,对整体式催化剂在催化净化发动机尾气污染物中存在的问题和未来发展趋势进行了总结和展望。

基于重整制氢技术的整体式催化剂研究进展

整体式催化剂具有高机械强度、高通量、低压降等特点,已成为重整制氢催化剂的研究热点。系统综述了整体式重整制氢催化剂的组成及其制备方法,分析了其结构特性,重点阐述了不同活性金属整体式催化剂在制氢领域的应用,展望了该领域未来可深入研究的方向。

Mo助剂含量对Mo-Ni_2P/SBA-15/堇青石整体式催化剂加氢脱硫性能的影响

采用共浸渍法制备了P/Ni摩尔比为2的Ni2P/SBA-15,再通过二次浸渍引入助剂Mo制得Mo-Ni2P/SBA-15,将它调制成活性胶后均匀涂敷于预处理后的载体表面,干燥焙烧后在氢气流中采用程序升温还原法,制备了一系列Mo-Ni2P/SBA-15/堇青石整体式催化剂.采用X射线衍射、N2吸附-脱附和X射线光电子能谱对催化剂结构进行了表征,以二苯并噻吩为模型含硫化合物,考察了催化剂的加氢脱硫性能.结果表明,Mo的加入增大了催化剂的比表面积,在催化剂表面形成了MoNiP2,且Ni2P为主要活性物相.Mo在催化剂表面主要以Mo6+和Moδ+形式存在;当w(Mo)=4.2%时,n(Mo)/n(Ni+Mo)=0.18的整体式催化剂上二苯并噻吩的转化率最高,且在较低反应温度时以直接脱硫机理为主,而较高反应温度时以加氢脱硫机理为主.

Y_2O_3涂层负载Pd整体式催化剂的制备和催化性能

以Y(NO3)3为前驱体制备了Y2O3涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体.扫描电子显微镜、X射线能谱和超声波振荡等表征结果表明,Y2O3涂层不但具有良好的抗振荡性和粘结强度,而且具有很强的吸附催化剂活性组分(H2PdCl4)的能力,适合制备负载型Pd催化剂.以甲苯和乙酸乙酯完全燃烧为模型反应考察了催化剂的活性,发现以Y2O3涂层堇青石蜂窝陶瓷为载体的整体式Pd/Y2O3催化剂具有良好的催化活性和热稳定性,甲苯和乙酸乙酯催化燃烧的T99分别为210和300℃;催化剂经900℃焙烧4 h后,T99仅提高20℃,表明催化剂具有很高的热稳定性.催化剂的X射线衍射、拉曼光谱和程序升温还原结果表明,Pd/Y2O3催化剂经低温焙烧时,Y2O3和PdO均高度分散在堇青石蜂窝陶瓷的表面,而高温焙烧使催化剂活性组分PdO晶粒增大,从而导致催化剂活性下降.

WO_3对MnO_x-CeO_2/ZrO_2-TiO_2整体式催化剂NH_3选择性催化还原NO_x性能的影响

以ZrO2-TiO2为载体,MnOx-CeO2为活性组分,WO3为助剂制备了MnOx-CeO2/WO3/ZrO2-TiO2整体式催化剂,考察了添加不同质量分数的WO3对低温氨选择性催化还原(NH3-SCR)氮氧化物反应性能的影响.通过低温N2吸附-脱附,X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),NH3程序升温脱附(NH3-TPD)等手段对催化剂进行表征.实验结果表明,与未添加WO3的催化剂相比,含有10.0%(w)WO3的催化剂具有较好的织构性能,且具有较多的中强酸位,较好的氧化性能,表现出良好的NH3-SCR活性和较宽的活性温度窗口(空速为10000h-1时,在144-374℃之间,NOx转化率为90%以上),该催化剂在低温净化氮氧化物中具有潜在的应用前景.

整体式催化剂性能及应用的研究进展

由整体式催化剂的结构特点出发,系统地阐述了整体式催化剂具有的一系列超越传统颗粒状催化剂的独特优越性,提出了其在三相反应中有待解决的几个关键性问题。同时概述了整体式催化剂在环保领域和化工产品合成领域的应用、研究现状和展望。

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/Al2O3/COR,Cu-Mn-Ce-O/Al2O3/COR,Cu-Mn-Zr-O/Al2O3/COR,Cu-Mn-La-O/Al2O3/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应,并运用X射线光电子能谱,H2程序升温还原及N2吸附-脱附等方法对催化剂进行了表征,考察了助剂CeO2,ZrO2,La2O3和CeO2-ZrO2对Cu-Mn复合氧化物整体式催化剂性能的影响.结果表明,助剂的添加不仅能明显提高催化剂的比表面积、促进各活性组分的分散和表面氧浓度的增加,从而可提高催化剂表面的氧化能力,而且对催化剂的孔结构分布也起到了良好的调节作用,有利于催化剂上反应-扩散耦合行为的匹配;同时,助剂的添加较大幅度地提高了Cu-Mn-O/Al2O3/COR催化剂的活性(尤其是低温催化活性),其中以ZrO2为助剂制备的Cu-Mn-Zr-O/Al2O3/COR整体式催化剂性能最佳,在570?C和20000h-1高空速条件下,可使甲烷转化率达到90%以上,表现出良好的甲烷催化燃烧活性.

CuxCo(1-x)/Al2O3/堇青石整体式催化剂的制备及其催化甲苯燃烧性能(英文)

以堇青石蜂窝陶瓷为基底,Al2O3浆料为过渡胶体,Cu和Co为催化活性组分,制备了一系列CuxCo1x/Al2O3/堇青石（x=0-1）整体式催化剂.采用X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜和程序升温还原等手段对催化剂进行了表征.以甲苯为模型化合物,在微型固定床反应器上评价了催化剂的催化性能.结果表明,当Cu含量较低时,在整体式催化剂上形成了CuCoO固溶体;当Cu含量较高时,可以检测到CuO.在催化剂表面,Co以Co^2＋和Co^3＋形式存在,而Cu主要以Cu2＋形式存在.适量Cu的加入可以改善催化剂中Co的氧化还原性能,有利于催化剂活性的提高.在所制备的催化剂中,Cu0.5Co0.5/Al2O3/堇青石整体式催化剂活性最高,在315℃可以完全催化燃烧消除甲苯.

OMS-2/堇青石整体式催化剂的制备及其对二甲醚燃烧的催化性能

以有机物为粘合剂,采用涂覆法制备了氧化锰八面体分子筛(OMS-2)/堇青石整体式催化剂,采用热重-差热分析、扫描电镜、X射线衍射、H2程序升温还原和O2程序升温脱附等技术对催化剂进行了表征,考察了有机粘合剂种类及其用量对二甲醚(DME)催化燃烧性能的影响.结果表明,在有机粘合剂聚乙烯醇1799(其质量含量为3%)的作用下,OMS-2以相互交织的簇体均匀分布于堇青石表面,且粘附力较强,制备的整体式催化剂在DME催化燃烧中表现出最优的催化性能,起燃温度T10=169oC,完全转化温度T90=243oC;催化剂使用后再经高温焙烧其活性仍能保持稳定,表现出较高的重复使用性.

不同硅铝比的Cu-ZSM-5/堇青石整体式催化剂的NO分解反应性能

考察了原位合成的不同硅铝比的Cu ZSM 5 /堇青石整体式催化剂上的NO分解反应 .结果表明 ,在 5 73～773K的温度范围内 ,硅铝比分别为 6 0 ,5 5和 40的催化剂在 72 3K下NO的转化率最高 ,而硅铝比小于 2 5的催化剂上的NO转化率很低 .低温有利于N2 O的生成 .整体式催化剂上的NO转化率低于单纯的分子筛催化剂Cu ZSM 5 。

整体式催化剂催化重整净化生物质粗燃气性能研究

采用分步浸渍法制备了以Ni为活性组分的整体式催化剂,以萘为生物质焦油的模型化合物,考察了整体式催化剂催化重整生物质粗燃气的性能,通过元素分析、热重分析等方法对催化剂的表面积炭进行了研究。结果表明,在整体式催化剂作用下,108 h的连续反应中,CH4的平均转化率达到92%,最高达到93.8%。合成气H2/CO的摩尔比保持0.95左右,最高达到1.15,适合液体燃料合成。CO2的平均转化率为80%,最高达到88%。实验中添加萘模拟生物质焦油的成分,经检测焦油全部转化为H2、CO及微量轻质组分。反应连续进行108 h,未发现反应器压降变化和CH4与焦油转化率的下降,表明整体式催化剂具有较好的活性和抗积炭性能。

Fe/Ce_xZr_(0.9-x)La_(0.1)O_(1.95)-Al_2O_3整体式催化剂上的甲烷催化燃烧反应

采用共沉淀法制备了一系列CexZr0.9-xLa0.1O1.95-Al2O3储氧材料(其中CexZr0.9-xLa0.1O1.95与Al2O3的质量比为1;x=0,0.3,0.5,0.7和0.9),以其为载体,制备了一系列负载铁基整体式催化剂.考察了该系列催化剂催化甲烷燃烧反应性能,并用低温N2吸附-脱附、储氧能力测试、X射线衍射和H2程序升温还原等手段对载体和催化剂进行了表征.活性测试结果表明,当x=0.7时,催化剂活性最高,可在V(CH4)=1%和50000h?1条件下使甲烷465oC起燃,615oC完全转化.CexZr0.9-xLa0.1O1.95-Al2O3样品同时具有较高的储氧能力、较高的比表面积和抗热老化能力.当x=0.5和0.7时,催化剂载体以CeZrLaAlO固溶体存在,抗老化能力最好,且x=0.7时,催化剂最易被还原.

焙烧温度对MnO_2-CeO_2/Zr_(0.25)Ti_(0.25)Al_(0.5)O_(1.75)整体式催化剂NH_3低温选择性催化还原NO性能的影响

采用等体积浸渍法在不同温度下焙烧制备了一系列MnO2-CeO2/Zr0.25Ti0.25Al0.5O1.75整体式催化剂样品,并用低温N2吸附-脱附、储氧量、X射线衍射、X射线光电子能谱和NH3程序升温脱附等对催化剂进行了表征,考察了催化剂上NH3选择性催化还原(SCR)NO的活性.结果表明,随着焙烧温度的升高,催化剂的比表面积和孔体积逐渐减小,平均孔径逐渐增大,储氧能力逐渐降低.在500～700oC焙烧时,催化剂主要以无定形或微晶的形式存在;在500oC焙烧时,催化剂表面Mn与载体之间的相互作用较强,表面酸量最高,有利于提高SCR活性.尽管在600和700oC焙烧的催化剂仍具有较高的SCR活性,且表现出一定的抗H2O和SO2性能,但活性有所下降.800oC焙烧后催化剂的活性显著降低.

一步法合成二甲醚整体式催化剂的制备及反应性能研究

以蜂窝陶瓷为载体、γ-Al2O3为惰性涂层、C301/HZSM-5为活性组分制备出一种整体式合成二甲醚催化剂。BET、XRD和SEM分析结果表明,活性组分均匀负载在载体表面上,催化剂具有良好的结构和织构特点。在固定床反应器中考察了整体式催化剂上CO加氢一步法合成二甲醚的反应性能,并与C301/HZSM-5颗粒(粉末)催化剂进行了比较。在温度260℃、压力4.0MPa、合成气空速1 500mL/(g.h)的条件下,整体式催化剂上CO转化率达到79.62%,二甲醚选择性为70.58%,分别比C301/HZSM-5颗粒催化剂高出7.78%和9.44%。100h的稳定性实验结果表明,整体式催化剂可以保持较高的活性和选择性,而颗粒状催化剂的活性有明显的下降。

改性ZrO_2-MnO_2基整体式催化剂上NH_3选择性催化还原NO

采用共沉淀法制备了ZrO2-MnO2催化剂,考察了CeO2,MoO3和WO3的添加对ZrO2-MnO2整体式催化剂上NH3选择性催化还原(NH3-SCR)NOx的影响,并利用低温N2吸附-脱附、X射线衍射、X射线光电子能谱、NH3和NO程序升温脱附等方法对催化剂进行了表征.结果表明催化剂物相为Mn0.2Zr0.8O1.8固溶体,CeO2和WO3分散在其中;添加MoO3或WO3后,样品中出现了新的中强酸位,强吸附的NO物种增加,从而有利于催化剂中高温活性的提高.另外,Mn和Ce物种主要分别以Mn4+和Ce4+形式存在.在NH3-SCR反应中,CeO2的添加提高了ZrO2-MnO2催化剂的低温活性,但反应温度窗口较窄;继续添加MoO3或WO3后,催化剂表现出良好的低温活性和宽的反应温度窗口,其中WO3/CeO2/ZrO2-MnO2催化剂上NO的起燃温度为176oC,且反应温度在240～424oC范围内,NOx转化率大于90%,具有良好的低温活性和宽的温度窗口.