Mn改性Co_(3)O_(4)催化剂及其低温CO氧化反应研究

利用锰掺杂对Co_(3)O_(4)基催化剂进行改性,合成了具有不同Mn掺杂量的MnaCobOx催化剂,考察了Mn掺杂量对催化剂结构以及表面物种对CO氧化反应的影响。结果表明,随着Mn掺杂量的增加,MnaCobOx催化剂的催化活性显著增加,其变化趋势呈现为“火山型”曲线。Mn_(1)Co_(5)O_(x)催化剂表现出最佳的催化活性,80℃实现CO完全氧化。Mn掺杂提高了催化剂表面Co^(3+)含量,有利于CO的吸附和活化过程。同时,Mn掺杂也增强了催化剂的氧迁移能力,有利于CO氧化过程中CO_(2)的解吸过程和随后表面氧空位的再生过程。

溶胶-凝胶法制备CeO2负载CuO低温CO氧化催化剂

Ceria is widely used as a promoter in "three-way catalysts" (TWC). The promotion effect of ceria was originally supposed to be in the structural aspects and chemical ones. Precious metals are widely used for exhaust gas emission control. However, because the high cost of precious metals and their sensitivity to sulfur poisoning, attention has been given to nonprecious metal catalysts such as copper oxide.

CuO-ZnO-ZrO_2催化剂的还原性能及其低温CO催化氧化性能

采用共沉淀法制备得到CuO-ZnO-ZrO2催化剂及对比样品CuO-ZnO,通过XRD、BET、XPS、H2-TIR、H2-TPR等表征,考察了ZrO2的添加对CuO-ZnO-ZrO2催化剂的还原性能及其CO催化氧化性能的影响。与CuO-ZnO相比较,CuO-ZnO-ZrO2催化剂的比表面积增大、CuO和ZnO粒子的平均粒径减小、表面Cu粒子含量增多、还原性能得到显著提高,表明ZrO2的添加有利于提高CuO分散度,存在更多与ZnO相互作用的CuO微粒。TPR的还原动力学研究进一步证实了ZrO2对CuO还原性能的促进作用。在CO催化氧化反应中,CuO-ZnO-ZrO2样品的催化活性最高,并且还原温度对该催化剂的CO催化氧化性能影响显著,在160℃还原活化的催化剂具有77.3%的还原度,表现出较优的CO催化氧化性能。在50℃、3 MPa的反应条件下,CuO-ZnO-ZrO2催化剂可将液相丙烯中体积分数1.0×10-5的CO脱除低至2×10-8,连续反应1 500 min,稳定性能良好。

制备方法对CuO-ZnO-ZrO_2低温催化CO氧化性能的影响

采用不同制备方法(共沉淀法、柠檬酸络合法、溶胶凝胶法、模板剂法及均匀沉淀法)制备了Cu O-Zn O-Zr O2催化剂,考察了制备方法对催化剂物化性能及CO氧化性能的影响。通过X射线衍射、N2吸附-脱附、氢气程序升温还原等对制备的催化剂进行表征,结果表明,共沉淀法制备的催化剂比表面积和孔容积最大,分散度最高,平均晶粒尺寸最小。在CO氧化反应中,共沉淀法制备的样品CO低温氧化活性最高,连续反应100 h,稳定性能良好。在50℃、3 MPa的工况条件下,可将液相丙烯中CO体积分数脱除低至2×10-8,达到聚合级烯烃对CO脱除深度的要求。

纳米Ce_(0.9)Cu_(0.1)O_(2-δ)固溶体的制备、表征和CO低温氧化性能

采用改进的柠檬酸溶胶-凝胶法(即前驱体先在N2气氛下高温预处理)制备了高比表面积纳米Ce0.9Cu0.1O2-δ固溶体。采用XRD、TEM和Raman等对催化剂进行表征,并考察了它们的低温CO氧化性能。研究结果表明,改进的柠檬酸溶胶-凝胶法可以制得晶相比较完整的Ce0.9Cu0.1O2-δ固溶体,晶粒小于10 nm,明显小于常规方法制得的样品。随着样品焙烧温度的提高,表征氧缺位的600 cm-1左右Raman峰的位置向高波数方向迁移。采用改进方法制得的Ce0.9Cu0.1O2-δ固溶体具有更高的CO氧化活性,其原因归结为晶粒的减小,容易形成氧缺位和表面高分散CuO的增加,从而促进了CO的氧化。

低温深度脱除液相丙烯中微量CO负载型催化剂的研究

以廉价的拟薄水铝石为原料,采用等体积浸渍法,制备负载型CuO-MOx-CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂,通过XRD、N2-吸附脱附、H_2-TPR、CO-TPD等表征,考察了载体焙烧温度、助剂改性(Co、Zn、Fe、Zr)及组分相互作用对CO脱除性能的影响。结果表明,拟薄水铝石经400~800℃焙烧后为γ-Al_2O_3晶相,随着焙烧温度的升高,孔径分布集中度降低,逐渐向中孔方向移动,750℃焙烧制得样品的还原性能最优,CO催化活性最高;添加过渡金属助剂,Co有利于催化剂还原性能和CO吸附性能提高,CuO、CeO_2、Co_3O_4组分间的相互协同作用,共同促进了CO催化氧化性能的提高。优化得到的CuO-Co_3O_4-CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂,在30℃、3.0MPa的工况条件下,可将液相丙烯中的CO含量由10.0×10^(-6)脱除低至9.0×10^(-8),连续反应1500min,稳定性良好,具有较好的工业应用前景。

二氧化钛介孔微球的纳米金修饰及对其催化性能的影响

染料污染和大气中CO排放已成为日益严重环境问题,研发染料污染物的降解技术及低温CO催化氧化有助于解决上述问题。利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和X射线衍射(XRD)等技术,该文比较了二氧化钛(TiO_2)介孔微球修饰金(Au)纳米颗粒前后的形貌、结构与组成的变化及催化染料降解和低温CO氧化的性能。结果表明,应用沉积-沉淀法可将Au纳米颗粒均匀地修饰在TiO_2介孔微球表面,颗粒直径约为4.5 nm。XRD结果显示Au^(3+)被还原为单质Au,且还原过程没有破坏TiO_2载体的晶体结构;电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测试得出Au含量仅为3.12%。氮气吸附-脱附等温曲线测试出Au/TiO_2比表面积为103.6 m^2/g,相应的Barret-JoynerHalenda(BJH)孔径分布测试出平均孔径为9.3 nm。有机染料罗丹明B(Rh B)的光催化降解结果显示,Au/TiO_2复合催化剂催化下的降解速率为6.63×10-5s-1,而单一TiO_2催化下的降解速率为5.18×10^(-5)s^(-1)。亚甲基蓝(MB)光降解实验显示出相同的结果,进一步证明Au/TiO_2复合催化剂具有较高的活性。低温催化CO氧化测试结果表明,单一TiO_2不具有催化活性,Au/TiO_2催化作用时在室温下CO转化率达48%,升温至50℃时CO转化率可达到99%,显示出很高的催化活性和热稳定性,并且可重复利用。可见,纳米Au/TiO_2复合催化剂在处理有机染料污染和低温CO氧化方面具有潜在的应用价值。

SBA-15表面改性及其对介孔La_(0.8)Sr_(0.2)CoO_3钙钛矿型催化剂结构和性能的影响（英文）

本文通过改进的水热法制备了孔径较大的有序介孔SBA-15,其孔径(Dp)为10.1 nm,并采用浓盐酸、三甲基氯硅烷(TMCS)和3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对SBA-15表面进行了羟基、甲基和氨基改性处理。以嫁接不同表面官能团的SBA-15为模板,合成了一系列菱方晶系钙钛矿型介孔La_(0.8)Sr_(0.2)CoO_3氧化物,系统地研究了模板SBA-15的表面性能对La_(0.8)Sr_(0.2)CoO_3氧化物结构和性能的影响。X射线衍射(XRD)图谱表明,外表面引入―CH_3,内表面羟基化和引入―NH_2的模板有利于合成结晶度较高的、物相单一的钙钛矿结构氧化物。小角XRD图谱、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)图像以及N2吸附测试结果表明,所制备的催化剂为介孔结构。CO氧化的催化活性测试表明,采用表面改性的模板合成的La_(0.8)Sr_(0.2)CoO_3氧化物表现出较高的催化活性和稳定性,在140℃时可以实现CO的完全转化,连续使用100 h后催化剂的催化活性几乎没有下降。X射线光电子能谱(XPS)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)和O_2程序升温脱附(O_2-TPD)测试结果表明,催化剂表面丰富的吸附氧物种,高价态的Co离子,钙钛矿结构中Sr在表面富集,及优良的低温氧化还原性是催化活性提高的主要原因。

Cu／CeO2纳米催化剂的制备及性能

采用热解硝酸铈法制备出一系列CeO2纳米粉体,进一步采用浸渍、还原法制备了Cu/CeO2纳米催化剂,运用UV-Vis、FT-Raman、XRD、TEM及微反-色谱装置对样品进行了结构表征和催化CO氧化性能研究.结果表明,热解温度影响CeO2的结构和Cu物种在其上的分散情况,随着热解温度的升高,CeO2粒度逐渐增大,结构有序性逐渐增强,而粒度形貌趋向多样性,同时Cu物种在其上的分散性变差;Cu/CeO2催化剂表现出较高的催化活性,且其活性远远高于单纯的Cu和CeO2.

CuO／α-Fe2O3纳米催化剂的制备及其催化性能

采用沉积-沉降法将CuO负载在商品级α-Fe2O3粉末载体上，制备出CuO／α-Fe2O3纳米催化剂。采用XRD、TEM、H2-TPR等手段对其结构性能进行表征，并在连续流动微反装置上考察了其对CO低温氧化的催化性能。结果表明，所制备的CuO／α-Fe2O3纳米催化剂中活性组分CuO纳米颗粒高度分散在商品级α-Fe2O3载体表面，且和α-Fe2O3之间存在强相互作用，CuO负载量为10％的CuO／α-Fe2O3纳米催化剂具有最高的CO低温氧化催化活性。

纳米锐钛矿TiO2及负载金催化剂的制备与催化性能

通过简单的水解-沉淀法制备了纳米TiO2,考察了反应条件对其粒径和晶型的影响。结果表明制备小粒径锐钛矿TiO2的有利条件为:倒加法;Ti(OBu)4与C2H5OH、H2O与C2H5OH和Ti(OBu)4与H2O的体积比分别为1/3、1/4和1/1;pH=7和400℃焙烧。沉积-沉淀法制备的Au/TiO2催化剂催化CO氧化结果表明,催化剂的活性受焙烧温度影响很大,200℃焙烧的催化剂具有最好的催化活性。