不同气氛热处理对连续管道微波技术制备Pt/C催化剂氧还原性能的影响

车用质子交换膜燃料电池作为解决能源危机和环境恶化问题的重要能源转换装置,成本高、阴极氧还原反应动力学慢和长时间运行阴极催化剂稳定性差等问题成为制约其发展的主要原因。为解决质子交换膜燃料电池阴极催化剂长期稳定性差的问题,运用连续管道微波制备技术,制备铂载量为50%(质量分数)的催化剂,并分别采用氮氢混合气(20%H_(2))和空气两种不同气氛对Pt/C催化剂进行退火处理,通过表征和测试研究两种气氛热处理对其氧还原性能的影响。制备的Pt/C-300(20%H_(2))催化剂30000圈衰减测试后仍能保持71.4m^(2)/g和243mA/mg的高活性,实现了兼具高活性和高耐久性,为高氧还原性能催化剂的生产提供了一条有效可行的途径。

铜纤维毡的模板-热还原法制备及二氧化碳电还原性能

为了研究人工碳纳米材料模板对铜纤维毡制备及结构的影响,应用模板-热还原法,以3种碳材料为模板,通过优化前驱体中CuCl_(2)·2H_(2)O与模板的质量比尝试制备铜纤维毡。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能量色散谱仪分析了试样的结构和化学组成。结果表明,石墨烯可发挥模板作用,得到橙红色厘米级铜纤维毡,铜纤维毡中铜纤维的直径约5μm,且铜纤维表面分布亚微米级台阶。将铜纤维毡制成自支撑电极,应用在线气相色谱仪和核磁共振波谱仪评价了铜纤维毡的CO_(2)电化学还原性能。相对于泡沫铜,铜纤维毡作为CO_(2)电还原反应的催化剂,展现了对甲酸生成较高的选择性。

纳米Ce_(0.92)M_(0.08)O_(2)(M=Co,Mn,Fe,La)固溶体的制备及其氧化还原性能

采用水热法制备Ce_(0.92)M_(0.08O_(2))(M=Co,Mn,Fe,La)固溶体,系统分析固溶体的微观结构、光谱特征及氧化还原性能。研究结果表明,Co离子掺杂样品中观察到Co_(3)O_(4)杂相,而另外三种离子均完全溶解在CeO_(2)中形成固溶体。样品为纳米尺寸,晶格常数与掺杂离子半径密切相关,样品的能隙明显降低,而且掺杂离子能够明显提高固溶体的氧空位浓度,氧空位浓度由小到大的顺序依次为:CeO_(2)<La<Fe<Co<Mn。此外,掺杂样品与H_(2)反应的还原峰温度均低于纯CeO_(2),且与H_(2)的反应量明显高于未掺杂样品。

过渡金属调节酸性位点促进钯催化剂C-H键裂解能力提高甲烷完全燃烧性能

甲烷作为主要大气污染物之一,因其具有稳定的四面体分子结构,给其在温和条件下的催化氧化消除带来巨大挑战。旨在通过引入过渡金属(Cr、Mo、W)改性Pd基催化剂的酸性位点,促进C-H键的裂解,以增强甲烷催化氧化性能。通过XRD、Raman、H2-TPR、NH3-TPD等多种表征手段对催化剂的氧空位、酸性及氧化还原性能进行了系统探究。结果表明:过渡金属改性使得Pd催化剂的酸性位点显著增加,且过渡金属改性的PdM催化剂具有更高的氧空位数量;Mo改性的PdMo催化剂表现出更优异的氧化还原性能,而Cr和W改性的PdCr及PdW催化剂的氧化还原性能稍有下降;甲烷氧化反应结果表明,酸性位点适中的PdMo催化剂具有最优异的甲烷氧化性能,其T90温度较Pd催化剂降低约150℃,且表现出更好的反应稳定性;然而,酸性位点数量较多或较少的PdCr及PdW催化剂表现出较低的甲烷氧化活性,说明催化剂的酸性位点数量和氧化还原性能共同决定了其甲烷氧化性能。该结论为设计制备用于甲烷完全氧化的低温高效催化剂提供了思路。

氮掺杂Pt-Co合金催化剂的制备及其氧还原性能

Pt-M(过渡金属)催化剂能够降低Pt在燃料电池中的用量,同时提高Pt基催化剂的性能。在不同氮源修饰制备的氮掺杂碳载体的基础上,通过在异丙醇体系中分步吸附和还原,合成得到Pt-Co/C合金催化剂。XRD表明Pt-Co成功合金化,XPS表明载体中的氮有利于活性金属的锚定。优选Pt-Co/C催化剂在氧还原(ORR)测试中,质量比活性为0.477 A·mg^(-1),电化学活性面积达97.88 m^(2)·g^(-1),经30000圈耐久性测试后,质量比活性及电化学活性面积衰减仅为16.2%及17.1%。

掺钡纳米氧化镁负载钌基氨合成催化剂的还原性能及其机理

采用超声共沉淀法制备了掺钡纳米氧化镁负载的钌基氨合成催化剂Ru/Ba-MgO和Ru/La-Ba-MgO.催化剂中Ba是以BaCO3的形式存在于MgO载体中,使用时需还原活化为BaO.采用升温-恒温-升温阶梯式的还原程序考察了还原条件对催化剂还原性能及催化性能的影响,并利用透射电镜、X射线衍射、H2脉冲化学吸附、热重及程序升温还原等分析手段,对催化剂在氢气气氛中的还原机理进行了探讨.结果表明,催化剂中BaCO3的热稳定性及Ru粒子是否聚结长大是影响催化剂活性的主要因素.在氢气气氛中,Ru/Ba-MgO催化剂的还原过程存在偶合反应,Ru的存在可加速该偶合反应的进行,进而促进催化剂还原,提高其催化活性.

CeO_2-TiO_2混合氧化物及Pd/CeO_2-TiO_2催化剂的氧化还原性能

以溶胶 凝胶 超临界流体干燥法制备了CeO2 TiO2 混合氧化物(n(Ce) /n(Ti) =0 0 5～0 4 0 ) ,以其为载体,通过等体积浸渍法制备了Pd/CeO2 TiO2 催化剂.XRD分析结果表明,在低Ce/Ti比的CeO2 TiO2 混合氧化物中,CeO2 高度分散于TiO2上;Ce/Ti比高于0 10时,大晶粒锐钛矿相TiO2 和TiO2 CeO2 固溶体或其前驱体无定形相共存.采用H2 TPR对所合成材料的氧化还原性能进行了研究.H2 TPR谱中5 0 0℃附近的耗氢峰对应于CeO2 TiO2 中CeO2 的还原,还原过程中不存在表面晶格氧与体相晶格氧的差别.由于TiO2 与CeO2 的协同作用,混合氧化物中形成了丰富的结构缺陷,提高了CeO2 的氧化还原性能,其中Ce/Ti比为0 2 0时TiO2 与CeO2 的协同作用最显著.负载上Pd后,载体中CeO2 的还原温度(<15 0℃)大大降低,同时随着Ce/Ti比的增大,PdO与载体间的相互作用增强,导致PdO难于还原,相应的H2

Fe_(1-x)O基氨合成催化剂还原性能的研究

具有维氏体（Ｗｕｓｔｉｔｅ）相结构的Ｆｅ１－ｘＯ基催化剂低温还原性能明显优于传统的Ｆｅ３Ｏ４基催化剂，其还原诱导期短。在干气氛条件下，Ｆｅ１－ｘＯ基催化剂还原动力学可用“壳－核模型”描述。空速和温度明显影响Ｆｅ１－ｘＯ基催化剂的活化，而压力影响不如它们显著。在工业还原过程中宜采用“低温、低压、高空速、高氢”

钙钛矿型复合氧化物LaM_yM_（1－y）~＇O_3的氧化还原性能的研究

用ＴＰＲ、ＸＲＤ和ＸＰＳ手段研究了Ｂ位二元复合钙钛矿型复合氧化物ＬａＭｙＭＯ３（Ｍ、Ｍ’＝Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ；ｙ＝０．０～１．０）中过渡金属离子的氧化还原性能和还原过程·ＬａＭｎＯ３和ＬａＣｏＯ３及富Ｍｎ和富Ｃｏ样品的还原分为两步：第一步对应于高价过渡金属离子的还原，且不破坏钙钛矿的骨架结构，但可使晶体的对称性及缺陷浓度发生改变；第二步还原使钙钛矿结构破坏，还原产物中出现单元氧化物和金属单质如Ｌａ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｃｏ．ＬａＦｅＯ３和富铁样品的还原过程比较复杂，温度低于１１２３Ｋ时结构基本保持不变，此温度范围内的还原主要是缺陷浓度的变化和高价金属离子数量的减少，第二种离子的加入及其之间的相互作用对样品的还原温度和氧化还原性能有明显的影响，这种影响的程度与样品的结构有关．Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ离子的氧化还原性能的强弱可用如下的反应表示：

钼钒砷三元杂多酸氧化还原性能研究

The redox properties of molybdovanadoarsenic heteropolyacids having keggin structure,H x[AsV nM O 12-n O 40 ]·YH 2O(n=1～4),were studied with polarography,cyclic voltammetry and XPS.It was ascertained that three redution steps for the four heteropolyacids involved 2,2,2 electrons accompanied by the adition of 1,1,1 protons.A reduction mechanism has been proposed.The oxidation ability of these heteropolyacids increases with the increase of the substitution of vanadium.

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。

还原热处理对铈锆铝复合氧化物性能的影响

采用共沉淀法制备铈锆铝复合氧化物(CeO2-ZrO2-Al2O3,CZA)和铈锆复合氧化物(CeO2-ZrO2,CZ),将样品分别在空气和10%H2/Ar气氛下进行热处理,利用X射线粉末衍射(XRD)、O2脉冲吸附、H2程序升温还原(H2-TPR)等手段研究了复合氧化物的结构及性能.结果表明:CZA样品经950℃还原热处理后出现CeAlO3晶相,热处理温度越高,越有利于CeAlO3物相生成.CZA储氧量(OSC)随着还原热处理温度升高逐渐增大,至900℃达到1270.3μmo·lg-1;温度继续升高,OSC减小,1100℃还原热处理后CZA的OSC仅为23.2μmo·lg-1.研究发现还原热处理中形成CeAlO3,其显著影响CZA样品的储氧性能和还原性能.

热重法铁矿粉还原性能的研究

通过热重法对6种国内外不同烧结用铁矿粉的还原性能进行了试验研究,由铁矿粉的开始还原温度、还原温度区间和失重还原率确定了铁矿粉还原性能的好坏。结果表明:国产铁矿物C1粉和澳大利亚铁矿粉A1粉具有相对较低的开始还原温度及较宽还原温度区间,失重还原率也较高,是6种铁矿粉中还原性能较好的烧结用铁矿粉。

氧化铈对Cu－Mn－O燃烧催化剂氧化还原性能的影响

利用微反－色谱技术考察了Ｃｕ－Ｍｎ－Ｏ及Ｃｕ－Ｍｎ－Ｃｅ－Ｏ催化剂的甲苯完全燃烧活性；通过改变氧的浓度，研究了ＣｅＯ＿２对Ｃｕ－Ｍｎ－Ｏ催化剂性能的影响；用ＴＰＲ、ＴＰＯＴ和氢氧滴定法测定了催化剂的表面性能。结果表明，ＣｅＯ＿２能够增加催化剂表面的贮氧量，提高吸氧能力，改进供氧性能，进而提高Ｃｕ－Ｍｎ－Ｏ催化剂在低氧比时的无化活性，也能使还原后的Ｃｕ－Ｍｎ－Ｏ催化剂具有良好的再生氧化活性。

CE_(1-X)ZR_XO_2的氧化还原性能及其对CO_2重整CH_4反应的影响

通过X射线衍射和程序升温还原技术对CE1-XZRXO2(0≤X≤1)催化剂的结构和氧化还原性能进行了研究,同时考察了CE1-XZRXO2催化剂在CO2重整CH4反应中的催化性能,并与其氧化还原性能进行了关联.结果表明,当X≤0.25时,CE1-X-ZRXO2以立方相CE-ZR-O固溶体形式存在,氧化还原性随着ZR含量的增加而增加;当X>0.25时,以四方ZRO2相和立方相CE-ZR-O固溶体的混合相存在,氧化还原性随着ZR含量的增加而减弱.CE0.75ZR0.25O2具有最高的氧化还原性,CE1-XZRXO2对CO2重整CH4反应的催化活性依赖于其氧化还原性,催化剂的氧化还原性越强,反应物(CO2和CH4)的转化率越高,催化剂的稳定性也越好.氧化还原性能最强的CE0.75ZR0.25O2催化剂表现出最高的催化活性、抗积炭能力和稳定性.

氧化铈的氧化还原性能对VO_x/CeO_2催化剂催化氯苯氧化性能的影响

分别采用尿素、氨水和碳酸钠作沉淀剂制备了三种具有不同氧化还原性能的氧化铈载体,并考察了这三种氧化铈载体负载氧化钒催化剂催化氧化消除氯苯的性能.三种氧化钒催化剂在300℃下对氯苯氧化的转换频率依次为4.9,1.6和0.8h-1.该结果表明氧化铈载体的氧化还原性质影响着负载氧化钒催化剂催化氧化消除氯苯的活性,V-O-Ce键中的氧物种在该催化氧化反应中起着重要作用.

铈对氧化铁还原性能的影响

以ＴＧ和ＸＰＳ为手段，研究了铈对铁系无铬中变催化剂还原性能的影响．结果表明，含有氧化铈的氧化铁样品初始还原温度降低而还原结束温度升高。

微结构对纳米碳纤维氧阴极还原性能影响

在制备微结构可控纳米碳纤维基础上,研究纳米碳纤维微结构对氧气电催化还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)性能的影响.利用化学还原法合成了Pt电催化剂,研究了纳米碳纤维微结构对Pt/CNFs电催化剂电催化性能的影响.研究发现,相对于基于活性炭的电催化剂,载于纳米碳纤维的电催化剂具有较高的ORR活性;同时,基于板式纳米碳纤维的电催化剂表现出最高的ORR活性.

双模板法制备具有介孔孔壁的三维有序大孔二氧化铈及其改善的低温还原性能

以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为硬模板,三嵌段共聚物F127、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)或聚乙二醇(PEG)为软模板剂(表面活性剂),柠檬酸为络合剂,硝酸铈为金属前驱体,采用双模板法成功地合成出具有介孔孔壁的三维有序大孔(3DOM)结构的立方相CeO2样品CeO2-F127,CeO2-CTAB和CeO2-PEG,并利用多种分析技术表征了它们的物化性质.结果表明,三个样品均具有3DOM结构和蠕虫状介孔孔壁,表面活性剂的种类对样品的孔结构和比表面积影响较大.在制备过程中引入表面活性剂可提高CeO2样品的比表面积,所得CeO2-F127,CeO2-CTAB和CeO2-PEG样品的比表面积分别为60.5,60.2和51.8 m2/g.具有3DOM结构的CeO2样品的低温还原性显著好于无孔的体相CeO2,它们的低温还原性按照CeO2-PEG<CeO2-CTAB<CeO2-F127的顺序提高,与其表面氧空位密度大小的顺序相吻合.CeO2因具有蠕虫状介孔孔壁的3DOM结构,改善了其物化性质,使此类材料在催化方面有着更广泛的应用前景.

两步沉淀法制备耐高温和优异还原性能CeO_2材料(英文)

分别采用两种沉淀方法制备了CeO2:以传统的氨水为沉淀剂,在氨水沉淀法前引入碳铵沉淀步骤(两步沉淀法)。采用热重-差热(TG-DTA)、傅里叶变换红外(FTIR)、X光电子能谱(XPS)等手段对沉淀及其分解过程进行了研究。结果表明,在两步沉淀法中的第一步,碳酸物种为主要沉淀物种,而在第二步中被氢氧根取代。X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)结果表明,两步沉淀法生成的沉淀颗粒粒径更大。通过两步沉淀法制备的CeO2与氨水沉淀相比具有更好的抗高温老化性能和还原性能。经过900℃焙烧3 h后,仍然具有25 m2.g-1和0.11 cm3.g-1的比表面和孔容。