以水热法合成的ZrO_2负载Au催化剂上的低温水煤气变换反应

采用一种简便的水热法合成了一系列ZrO2,并采用沉积-沉淀法制得相应1.0%Au/ZrO2催化剂,在模拟甲醇重整气气氛下评价了它们的低温水煤气变换(WGS)反应催化性能.结果发现,于150oC水热合成的ZrO2负载的Au催化剂活性最佳,240oC反应时CO转化率达87%,明显高于相同反应条件下Au负载量较高的Au/Fe2O3,Au/CeO2及Au/CeZrO4催化剂.采用X射线衍射、原子吸收光谱、N2物理吸脱附及扫描电子显微镜等手段对样品进行了表征.结果表明,Au/ZrO2催化剂的总孔体积及平均孔径越大、圆形片状形貌越规整,其低温WGS催化活性就越高.

Y修饰CuO/ZrO_2催化剂高效催化水煤气变换反应制氢

采用水热法制备了具有不同Y掺杂量的单分散ZrO_2纳米粒子(n(Y)/n(Y+Zr)=0-5%),并以其为载体采用沉积-沉淀法制得CuO/ZrO_2催化剂;考察了富氢气氛下上述催化剂的水煤气变换反应(WGS)催化性能。结果表明,掺杂Y后催化剂的活性明显提高,其中,载体掺杂2%Y的催化剂具有最佳的催化活性,在270℃时的CO转化率高达91.4%,明显高于研究较多的CuO/ZnO和CuO/CeO_2催化剂。X射线粉末衍射、N_2物理吸附-脱附、N_2O滴定、扫描电镜和CO程序升温还原等表征结果表明,Y^(3+)掺入了ZrO_2的晶格并对催化剂的结构和还原性能产生直接影响。Y助剂的引入一方面促进了CuO在ZrO_2表面的分散,提高了催化剂表面活性Cu-[O]-Zr物种的含量;另一方面,改善了催化剂的颗粒单分散性和织构性能。载体掺杂2%Y助剂的样品具有较高的Cu-[O]-Zr物种含量、较佳的颗粒单分散性和织构性能,且其表面的Cu-[O]-Zr物种和活性羟基具有较佳的还原性能。

铜物种对Cu/Fe_2O_3水煤气变换反应催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备了系列铜负载量不同的Cu/Fe2O3水煤气变换(WGS)催化剂,并考察了铜负载量对催化剂结构和水煤气变换反应性能的影响.结果表明,Cu/Fe2O3催化剂呈现出良好的水煤气反应性能,当CuO质量分数为20%时,催化剂的WGS性能最优,250°C时CO转化率高达97.2%,同时热稳定性也最好.运用X射线粉末衍射(XRD)、N2物理吸脱附和H2程序升温还原(H2-TPR)等手段对Cu/Fe2O3催化剂的物相、织构特征及还原性能进行了表征,结果表明,CuFe2O4物种的存在极大地改善了催化剂的还原性能和WGS反应活性.这是由于CuFe2O4特殊的尖晶石结构有利于Cu微晶的稳定;同时,CuFe2O4在低温下即被还原为单质铜,有利于促进催化剂体系中电子的转移.此外,通过(NH4)2CO3溶液处理,研究了独立相CuO对Cu/Fe2O3催化剂WGS反应性能的影响,结果发现,独立相CuO的存在,有利于H原子在各组分传递,从而促进催化剂的CuFe2O4的还原,改善Cu/Fe2O3催化剂的WGS反应性能.

镁助剂改性Pd/Al2O3甲烷催化燃烧催化剂:Mg/Al物质的量比对催化剂载体及活性物种形成的影响

本文研究了系列不同含量镁助剂改性的Pd/Al2O3催化剂的甲烷催化燃烧反应。研究表明,随着镁添加量的增加,载体由Al2O3转变为尖晶石型MgAl2O4,进一步增加Mg/Al物质的量比至3∶1时,形成了Mg(Al)Ox固溶体;催化剂中活性相Pd物种以金属Pd,PdOx或Pd-载体复合氧化物形式存在,各物种的相对含量以及PdPdO间的转化能力存在一定的差异。PdOx物种表现为具有较高的低温活性,而金属Pd和Pd-载体复合氧化物的高温活性较好。当Mg/Al物质的量比为1∶3时,催化剂的PdPdO转化能力最强,表现出了最高的甲烷催化燃烧反应活性。

助剂对低温水煤气变换反应Au/α-Fe_2O_3催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备了系列Au/α-Fe2O3-MOx(M=Zr、A l、Mg、Ca、Ba)催化剂,通过N2物理吸附、XRD、H2-TPR和CO2-TPD-MS等手段对催化剂的物化性质进行表征,考察了富氢下低温水煤气变换(WGS)反应中助剂对Au/α-Fe2O3催化剂性能的影响。结果表明,助剂ZrO2能有效提高Au/α-Fe2O3催化剂在富氢气氛下低温WGS反应活性和稳定性,反应温度150℃时CO转化率可达88.45%,且催化剂具有较高的稳定性。研究发现,添加ZrO2助剂能抑制载体晶粒的生长,降低载体晶粒度,提高催化剂的比表面积,改善催化剂的还原性能和表面酸碱度,从而提高催化剂的催化活性和稳定性。

氧化锌修饰的铁酸铜催化剂水煤气变换性能研究(英文)

以250-400℃为活性测试温区,研究了氧化锌修饰的铁酸铜催化剂的水煤气变换性能。发现以2.5%ZnO修饰的催化剂表现出较高的催化活性,N2物理吸附、SEM、XRD、H2-TPR和CO2-TPD表征结果表明,适量ZnO的引入不仅能够促使CuFe2O4晶相发生转变,而且可以增强催化剂还原性能和增加弱碱性和中强碱性位点数量,同时也可改善铜铁之间的相互作用,从而提高了CuFe2O4的催化活性。

Al_2O_3改性CuO/Fe_2O_3催化剂水煤气变换反应性能(英文)

采用分步共沉淀法制备了不同Al2O3含量(0%-15%(w))的Cu O/Fe2O3催化剂,并进行水煤气变换反应(WGSR)评价测试.制得的催化剂中含有复合物Cu Fe2O4,其晶粒尺寸,氧化还原性质和表面Cu分散通过相应表征手段加以研究.X射线粉末衍射(XRD),拉曼(Raman)光谱,N2物理吸附,N2O分解和CO2程序升温脱附(CO2-TPD)等表征技术说明适量Al2O3的加入可以促进尖晶石Cu Fe2O4发生由四方相向立方相的转变,阻止催化剂中Cu烧结,增大表面Cu分散,增加弱碱性位点的数量.此外,采用H2程序升温还原(H2-TPR)技术探究改性的Cu O/Fe2O3催化剂的还原性能.关联结果发现,Al2O3掺杂在增大铜物种的耗氢量,降低其还原温度方面起着重要的作用.即Al2O3的添加促进Cu O/Fe2O3催化剂中铜铁物种之间的协同作用.结合活性测试和表征结果,适量的Al2O3(10%(w))改性的催化剂具有较小的Cu颗粒尺寸、较大的Cu分散、较强的还原性能、较多数量的弱碱性位点,因此具有更好的初始活性和热稳定性.

聚乙烯吡咯烷酮修饰的CdS纳米晶:多元醇合成、表征和可见光活性(英文)

采用溶剂热法合成了具有不同晶粒尺寸的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)修饰的CdS纳米晶,并运用XRD,N2物理吸附,TEM,IR,UV-Vis等手段进行表征。结果表明,所制得的样品均为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)修饰的CdS纳米晶;添加四甲基氢氧化铵(TMAH)有利于获得晶粒尺寸较小的CdS纳米晶;受纳米晶粒尺寸的影响,CdS纳米晶的吸收边发生蓝移且可见光催化活性明显提高。

新型CuO/ZnO催化剂的制备及其在水煤气变换反应中的应用

首次采用沉积沉淀法,以Cu(OH)2为前驱体制备不同CuO负载质量分数的CuO/ZnO水煤气变换(WGS)催化剂,并运用XRD、N2物理吸附和TPR等方法对催化剂进行结构表征。结果表明,活性组分CuO在载体ZnO表面的分散程度、颗粒大小及CuO和ZnO之间相互作用对催化剂的活性均有影响。CuO的适宜负载质量分数为20%,所得CuO/ZnO催化剂样品WGS反应活性较好,在350℃,CO转化率可达95.5%。

Cu含量对Pd-Cu/铝土矿CO氧化催化剂结构和性能的影响（英文）

利用资源丰富的天然铝土矿经Na OH溶液水热处理后焙烧,获得比表面积达174 m2·g-1铝土矿载体,制备了双金属PdCu为活性组分的催化剂,金属Pd负载量为0.5%(质量百分数),以CO氧化反应为探针反应,详细考察了Cu含量的变化对催化剂物化性能的影响。研究发现,Cu的引入有利于提高金属Pd的分散度,同时随着Cu含量的变化,金属Pd与Cu之间以及金属与铝土矿载体之间的相互作用随之改变。催化剂的CO氧化反应性能评价结果表明,Pd和Cu负载量分别为0.5%和4%的样品(PdCu_4/MB)催化反应性能最佳。结合表征结果认为,PdCu_4/MB的高活性归因于良好的Pd和Cu分散度,金属Pd、Cu以及金属与载体之间较强的相互作用。此外,CO-TPD表征结果说明较强的CO吸附能力和从载体中获取氧的能力也有利于提高PdCu_4/MB样品的CO氧化反应性能。

不同方法制备的CeO_2载体对CuO/CeO_2催化剂水煤气变换活性和稳定性的影响(英文)

分别采用沉淀法(A),水热法(B)和柠檬酸溶胶-凝胶法(C)制备了三种CeO2材料,并以其为载体采用沉积-沉淀法制备了CuO/CeO2催化剂.运用N2物理吸附、粉末X射线衍射(PXRD)、原位粉末X射线衍射(insituPXRD)、氢气-程序升温还原(H2-TPR)和循环伏安法(CV)等技术对其进行了表征,考察了不同方法制备的CeO2载体对CuO/CeO2水煤气变换(WGS)催化剂的结构、氧化-还原性能、催化活性和稳定性的影响.结果表明,它们的催化活性和稳定性顺序都是CuO/CeO2-A>CuO/CeO2-B>CuO/CeO2-C.联系表征结果,CuO/CeO2催化剂的活性与催化剂中CuO的颗粒度、CuO的微观应力和中等大小且与二氧化铈相互作用的CuO的数量等有关,而这些因素很大程度上受CeO2载体本身的热稳定性的影响.根据CV中扫描次数的增加,Cu2+圮Cu0氧化还原峰面积减小,推断CuO/CeO2催化剂在一定条件下氧化还原是不可逆的,这可能是其在反应气氛下经受温度循环之后活性降低的原因.

低温水煤气变换催化剂Cu/ZrO_2的制备、表征与性能

以水热法制得的纯单斜相ZrO2为载体,采用沉积沉淀法制备了一系列具有良好水煤气变换反应活性的Cu/ZrO2催化剂.并通过X射线粉末衍射、N2物理吸附、H2程序升温还原、X射线荧光元素分析、高分辨透射电镜和扫描电镜等手段考察了制备参数对Cu/ZrO2催化剂结构的影响,探讨了其结构与性能的关系.结果表明,CuO负载量、沉淀温度、沉淀剂种类和焙烧温度均在一定程度上影响了催化剂活性组分的晶粒大小、分散状态、织构性质及载体与活性组分间的相互作用,从而影响催化剂活性.催化剂制备的适宜条件为:CuO负载量25%,沉淀温度65oC,KOH为沉淀剂,在H2气氛300oC焙烧2h.

稀土氧化物对水煤气变换催化剂Au/CeO_2性能的影响

采用沉积沉淀法制备了一系列Au/CeO2-RE2O3(RE=Nd,Eu,Sm,Y)和不同Y2O3添加量的Au/CeO2-Y2O3水煤气变换(WGS)反应催化剂,通过N2吸附-脱附、X射线粉末衍射、H2程序升温还原和Raman光谱等手段对催化剂进行了表征.结果表明,Y2O3的引入能有效提高Au/CeO2体系WGS反应的活性和稳定性,其中Ce/Y摩尔比为35时催化剂活性和稳定性最高.这是由于该添加量的Y2O3能最大程度提高Au/CeO2催化剂的结构稳定性,形成较高表面氧缺陷,有效增强Au与载体间相互作用.

La_2O_3对CuO/CeO_2水煤气变换反应催化剂微观结构及催化性能的影响(英文)

以La2O3为助剂,采用共沉淀法制备了具有良好催化活性和热稳定性的CuO/CeO2-La2O3水煤气变换反应催化剂,其中,当La2O3含量为2wt%时,催化剂的催化性能最为优异.同时运用X射线衍射、N2吸附-脱附、Raman光谱、程序升温还原等手段,研究了不同含量的La2O3对CuO/CeO2催化剂微观结构及催化性能的影响.结果表明,La2O3助剂进入了载体CeO2的晶格并对CuO/CeO2催化剂的微观结构和催化性能产生了直接影响,适量La2O3的添加可以抑制CuO和CeO2晶格的长大、增强CuO与CeO2间的相互作用、提高催化剂的比表面积、促进CeO2载体中生成更多的氧空位,CuO/CeO2催化剂的催化活性和热稳定性也明显改善.

焙烧温度对共沉淀法合成Ni/Al_2O_3甲烷化催化剂性能的影响

采用并流共沉淀法制备Ni负载质量分数为15%的Ni/Al2O3催化剂,用于CO加氢甲烷化反应。结合紫外可见光漫反射、氢气程序升温还原、N2物理吸附-脱附和X射线粉末衍射等技术,考察焙烧温度对催化剂结构、活性与稳定性的影响。结果表明,低温[(350-500)℃]焙烧的样品中活性组分Ni主要以孤立的Ni O物种和高分散的无定形Ni O物种存在,相应的还原态样品中Ni粒子尺寸较小,是其新鲜态样品低温活性较高的主要原因。800℃焙烧的样品中活性组分Ni主要以高分散的无定形Ni O物种和Ni Al2O4尖晶石微晶形式存在于催化剂表面,活性组分Ni与载体Al2O3间的作用力较强,稳定性较高,且经过800℃水热老化处理10 h后仍具有较大的比表面积(125 m2·g-1),是其具有较佳低温活性同时突显良好水热稳定性的主要原因。

制备方法对高CuO含量的Cuo/CeO_2催化剂水煤气变换性能的影响

采用机械混合法、固相合成法、水热法、沉积-沉淀法和共沉淀法制备系列CuO/CeO_2水煤气变换催化剂,采用XRD、N_2物理吸附和H_2-TPR等方法对样品进行表征,研究制备方法对CuO/CeO_2催化剂结构的影响以及催化剂结构与其催化性能的关系。结果表明,共沉淀法有利于获得较小的CuO和CeO_2晶粒、较大的比表面积、孔容和孔径以及较好的还原性能,制得的催化剂活性和稳定性较好。

CuO/ZrO_2催化水煤气变换反应制氢:ZrO_2载体焙烧温度的影响

以经不同温度(120、250、350、450℃)焙烧处理的ZrO_2为载体,采用沉积-沉淀法制备了系列CuO/ZrO_2催化剂;考察了富氢气氛下催化剂的水煤气变换反应(WGS)催化性能。结果表明,CuO/ZrO_2催化剂的催化活性随ZrO_2载体焙烧温度的升高呈现先升高后降低的"火山型"变化趋势,在焙烧温度为250℃时取得最高值。采用X射线粉末衍射、N_2物理吸附-脱附、N_2O滴定、H_2程序升温还原和CO程序升温还原及质谱跟踪等技术研究了系列ZrO_2载体及CuO/ZrO_2催化剂的结构和还原性能。结果表明,随着ZrO_2焙烧温度的升高,一方面,CuO/ZrO_2催化剂的Cu分散度逐渐降低,与ZrO_2具有强相互作用的高分散活性Cu-[O]-Zr物种("[]"表示ZrO_2表面氧空位)逐渐减少;另一方面,Cu-[O]-Zr物种的还原能力逐渐增强,并诱导催化剂活性表面羟基的还原能力也相应增强(CO为还原剂),即降低了催化剂对WGS反应的起活温度。两方面的综合作用使得ZrO_2载体焙烧温度为250℃(中等温度)时,CuO/ZrO_2催化剂的WGS催化活性最高。

ZrO_2空气焙烧与氮气焙烧对Au/ZrO_2水煤气变换催化剂性能的影响

分别以空气和氮气焙烧的ZrO_2圆形纳米片(标记为ZrO_2-Air和ZrO_2-N_2)为载体,采用沉积-沉淀法制得1%Au/ZrO_2催化剂(标记为Au/ZrO_2-Air和Au/ZrO_2-N_2).考察了富氢气氛下上述催化剂的水煤气变换反应(WGSR)催化性能,发现Au/ZrO_2-Air的催化活性明显高于Au/ZrO_2-N_2,且显著优于Au负载量较高的Au/Fe_2O_3和Au/CeO_2催化剂.采用XRD、AAS、N_2物理吸脱附、TEM、UV-Vis DRS及EPR等手段研究了两种气氛焙烧的ZrO_2载体和相应Au/ZrO_2催化剂的结构及表面性质.结果表明,两种ZrO_2载体的晶相结构及织构性能无明显差异,但两种ZrO_2载体上表面缺陷种类和浓度分布差别较大.相较于ZrO_2-N_2,ZrO_2-Air的表面具有较多的配位不饱和Zr3+,这些位点有助于提高负载Au的分散度,使得Au/ZrO_2-Air具有较高的催化活性.

氨电氧化催化剂及其低温直接氨碱性膜燃料电池性能的研究进展

氨是一种无碳富氢的能源载体,体积能量密度高,易液化储存,是理想的储氢介质。以氨直接作为燃料,在低温碱性膜燃料电池中通过氨氧化反应实现化学能到电能的转化,是氨能源高效利用的理想路径之一。然而,低温氨氧化反应动力学缓慢、催化剂价格昂贵、易中毒等问题严重影响氨燃料电池性能,限制其大规模的商业化应用。因此,设计高效、廉价、稳定的催化剂是发展低温氨燃料电池技术的关键。本文首先综述了近些年研究者在氨氧化反应机理方面的探索,在深入理解反应体系的基础上,重点介绍了含贵金属和非贵金属催化剂设计制备及其在氨氧化反应中的进展,并总结了氨氧化催化剂在氨燃料电池中的性能。最后针对氨氧化催化剂目前存在的问题和未来的发展方向提出了建议,旨在为氨氧化催化剂的设计及低温氨燃料电池技术的发展提供研究思路。

复杂输送环境下液氨腐蚀行为及防护技术研究进展

【目的】在“双碳”背景下,氨作为无碳富氢的能源载体,体积能量密度高、易液化存储,具有广阔的发展前景。然而复杂的储运环境增加了液氨储罐和管道腐蚀的风险,因此,研究复杂输送环境下液氨腐蚀问题是“氨-氢”能源基础设施制造和安全服役的关键。【方法】通过综述液氨腐蚀的研究进展,探讨了不同环境、不同材料的氨腐蚀行为和应力腐蚀开裂机制。同时,总结了相关氨腐蚀检测方法和具体防护措施,并展望了未来氨腐蚀研究的发展方向。【结果】氧气、碳氧化合物、硫化物及氯化物的混入对氨腐蚀有促进作用,而水杂质对氨腐蚀的影响具有两面性;应力能够引起液氨应力腐蚀开裂,不同材料的应力腐蚀敏感性从大到小依次为铜及其合金、高强钢、碳钢。【结论】基于国内对液氨腐蚀行为机理尚不明确、氨腐蚀防护措施有待完善等问题,提出以下建议:①采用实验研究、仿真模拟等方法,探究多杂质关联作用下不同材质的液氨腐蚀行为和内在腐蚀机理;②需结合液氨管道实际输送环境及材料失效特征,开展管线钢及焊材-液氨临界失效边界检验与腐蚀风险评价;③从液氨储罐及管道的设计、选材、制造、使用等多个角度,结合多种腐蚀防腐措施,形成完善的液氨储运系统腐蚀控制、防护及评价标准体系。