共沉淀法合成铈锆复合氧化物及表征

以共沉淀法制备了Ce0.8Zr0.2O2复合氧化物。样品经BET法比表面积测定,XRD,SEM和粒度分布等表征,结果显示500℃时(Ce Zr)O2即形成单一立方相固溶体,SBET可达到135m2·g-1,D50为7.17μm,经900℃老化6h后,仍保持相结构不变,SBET还大于40m2·g-1,显示了较高的热稳定性。

不同制备方法对铈锆复合氧化物结构及性能的影响

采用共沉淀法、均相沉淀法以及反相微乳法制备了铈锆复合氧化物。通过XRD,TEM,BET等表征手段来分析所得铈锆氧化物粉体的性质,将制得的粉体涂覆在堇青石蜂窝陶瓷载体上作为涂层,担载一定量的贵金属Pt作为活性组分制得整体催化剂,并在低温水汽变换反应上考察它们的催化性能。分析结果表明:3种方法都得到了单相的铈锆固溶体;微乳法制得的纳米级铈锆固溶体粒径分布均匀、平均粒径尺寸为6 nm;所得纳米级铈锆复合氧化物的比表面积大小为微乳法>均相沉淀法>共沉淀法。实验结果表明:用微乳法制得的铈锆复合氧化物的催化性能要优于其他两种方法。

铈锆复合氧化物的制备及表征

分别采用水热法和共沉淀法制备了铈锆复合氧化物,并对所得的样品进行了XRD,SEM,BET等检测。结果表明,两种方法得到的均是由立方相的Ce0.75Zr0.25O2和四方相的Ce0.5Zr0.5O2组成的复合氧化物。所制备的铈锆复合氧化物均存在中孔结构,水热法制备的样品的比表面积和平均孔径分别为126 m2.g-1和7.3 nm,共沉淀法所得样品的比表面积和平均孔径分别为95 m2.g-1和4.0 nm。

固相反应法制备纳米铈锆复合氧化物

以碳酸铈、碳酸锆、草酸为原料,机械力促进固相反应法制备了纳米级铈锆复合氧化物(CexZr1-XO2)。用TGDSC分析前驱体的热分解温度,通过XRD、TEM、BET等测试手段对产物进行了表征。结果表明:所得产物为单一的立方晶系固溶体,平均粒径<40nm,比表面积达98m2/g。采用中低温固相反应法制备纳米级铈锆复合氧化物无需溶剂,无废液且节能。

铈锆复合氧化物催化HCl氧化中相互作用机制

采用浸渍法制备了不同负载量的ZrO_2/CeO_2·(xZr/Ce)和CeO_2/ZrO_2·(y Ce/Zr)两组催化剂。并采用XRD、Raman、N2-Sorption、TEM和H2-TPR等手段对xZr/Ce和y Ce/Zr的结构和性质进行表征,并结合HCl催化氧化活性研究CeO_2与Zr O_2在反应体系中的相互作用。结果显示,CeO_2表面掺杂适量的Zr4+可以增加xZr/Ce表面氧空位浓度,提高其HCl氧化反应活性;但当CeO_2表面掺杂过量的Zr4+,Zr元素会以ZrO_2的形式存在于xZr/Ce表面,覆盖氧空位,降低了xZr/Ce的反应活性。对于y Ce/Zr催化剂,ZrO_2表面高分散的CeO_2有利于催化活性的提高,但ZrO_2表层负载的CeO_2对催化活性的贡献具有阈值,当Ce O_2负载量超过10%后,额外增加的铈物种对催化活性已无显著促进作用;对比发现xZr/Ce的氧空位主要来自于铈锆固溶体,y Ce/Zr的氧空位主要来自于高分散的CeO_2,由铈锆固溶体产生的氧空位对活性提升更有利;与纯组分CeO_2相比,xZr/Ce与y Ce/Zr两组催化剂在苛刻条件下的长期稳定性测试中均表现出高反应稳定性。

铈锆复合氧化物制备及甲烷燃烧催化活性表征

采用共沉淀水热联合法制备了大比表面铈锆复合氧化物材料,在较低焙烧温度400℃下形成了稳定的晶相结构,500℃焙烧新鲜比表面达135.44 m2/g,900℃、6 h老化后比表面仍维持44.07 m2/g。采用沉淀陈化工艺,并掺杂改性,得到的铈锆复合氧化物,稳定性更高,经950℃、2 h老化后,最高比表面可达59.62 m2/g。活性氧化铝与铈锆复合氧化物有协同作用,二者复合得到了更高性能的氧化物材料,新鲜比表面为188.92 m2/g,经950℃、4 h老化后,比表面为71.64 m2/g,经1 050℃、4 h老化后,比表面为58.10 m2/g。对所得铈锆材料进行了X射线衍射、吸脱附表征,并负载钯贵金属制得催化材料,以甲烷完全催化燃烧为探针反应,研究了铈锆复合氧化物材料的甲烷燃烧催化性质。结果表明,铈锆复合氧化物材料是很好的燃烧催化剂二载材料,负载钯催化剂具有较高催化活性,起燃温度降低至352℃。

铈锆复合氧化物的研究、应用与展望

铈锆复合氧化物因具有独特的储放氧特性,在汽车尾气催化净化领域有着广阔的应用前景。目前,世界汽车领域铈锆产品需求量约6000t,国内需求量不足1000t,预测未来10年国内需求可突破3000t。文章论述了铈锆复合氧化物的合成方法,指出共沉淀法及其改进方法最具成本优势。介绍了后处理方法和产品组分发展状况及国内铈锆生产厂家的生产技术现状及与国外的差距。

沉淀过程pH值对铈锆复合氧化物结构与性能的影响

采用加热回流老化技术制备了系列组成为0.6CeO2-0.4ZrO2的铈锆复合氧化物,通过N2物理吸附、Raman光谱、UV-Vis漫反射光谱等方法对沉淀过程pH值对铈锆复合氧化物结构及储氧性能的影响进行了研究。结果表明,沉淀过程pH值不同,将导致铈锆复合氧化物的组成产生波动,进而影响样品的晶相组成、缺陷性质、结晶程度和孔结构性质。控制沉淀pH值为10.5～11.0,可消除Si的影响,改善铈锆复合氧化物的孔结构,提高相均匀性,提高缺陷浓度,降低结晶度,从而可提高样品的储氧性能。

铈锆复合氧化物在摩托车尾气净化催化剂中的应用

采用共沉淀法制备了Ce_(0.7)Zr_(0.3)O_2和Ce_(0.7)Zr_(0.2)Y_(0.1)O_2两种复合氧化物,并用XRD、BET及OSC等方法对复合氧化物的结构、织构及储氧性能进行了表征。结果表明,2种复合氧化物均形成了立方相的铈锆固溶体并具有良好的织构及热稳定性能,经1000℃,5h老化后的Ce_(0.7)Zr_(0.2)Y_(0.1)O_2比表面积仍高达50 m^2/g以上。将所制备的复合氧化物用于摩托车尾气净化三效催化剂,模拟摩托车尾气的组成,分别对Pt-Rh/Ce_(0.7)Zr_(0.3)O_2和Pt-Rh/Ce_(0.7)Zr_(0.2)Y_(0.1)O_2 2种催化剂进行了活性评价。结果显示,催化剂Pt-Rh/Ce_(0.7)Zr_(0.2)Y_(0.1)O_2在老化前后均具有高的三效催化活性和高的抗热老化性及宽的空燃比窗口。

铈锆复合氧化物制备方法进展

CexZr1-xO2具有良好的抗高温老化性能、低温还原性能及较高的储氧能力,可作为新一代三效催化剂的关键材料。本文较为全面的综述了铈锆复合氧化物各种制备方法进展。

介孔铈锆复合氧化物-环氧树脂杂化材料的制备与性能研究

利用表面活性剂模板法制备介孔铈锆复合氧化物,使用硅烷偶联剂KH570对介孔铈锆复合氧化物粒子进行改性,采用共混法制备出介孔铈锆复合氧化物-环氧树脂杂化材料,对杂化材料进行表征和分析,研究了介孔铈锆复合氧化物-环氧树脂杂化材料的力学性能、耐热性能并探讨其改善的机理。

锰掺杂对铈锆复合氧化物储氧性能的影响

利用溶胶凝胶法制备了CeO2-ZrO2-MnOx复合氧化物，通过CO脉冲和CO-O2循环脉冲测试分别考察样品的完全储氧能力和动态储氧能力。掺杂方法使氧化锰和氧化铈在体相和表面均产生强相互作用。只有少部分Mn离子进入了CeO2晶体形成固溶体，其余以Mn3O4的形式弥散分布在表面。材料的储氧能力受到Mn掺杂量和Mn在CeO2晶格中的固溶度两个因素影响。当测试脉冲频率较低时，储氧能力主要取决于材料中可以储放氧成分的相对含量；而当脉冲频率较高时，材料中影响晶格氧迁移速度的缺陷浓度则成为影响OSC性能的主要因素。

钛铈锆复合氧化物的制备及选择性催化还原NO

采用共混法制备了新型钛铈锆复合氧化物(TCZO),主要研究了TiO2含量对复合氧化物氨气选择性催化还原(NH3-SCR)NO的影响。结果表明:当NH3/NO=1,空速为3 000 h-1,Ti:Ce:Zr摩尔比为8:1:0.5时,Ti8CeZr0.5O19复合氧化物脱硝催化活性最稳定;反应温度为300℃时,NO的脱除效率达到了97%;NH3-TPD表征证实Ti8CeZr0.5O19复合氧化物表面以弱酸性中心为主,酸量较高;Py-IR进一步证实了酸性中心由Lewis酸和Br觟nsted酸中心共同组成,L酸和B酸协同催化有利于促进NH3选择性催化还原NO。

共沉淀温度对镧和钇掺杂的铈锆复合氧化物结构和性能的影响

铈锆复合氧化物因具有储放氧的能力而被视为汽车三效催化剂中的关键材料。为了揭示共沉淀温度对多元掺杂铈锆复合氧化物的结构和理化性能的影响,采用共沉淀法合成一系列镧和钇掺杂的铈锆复合氧化物,并通过XRD、N_(2)吸脱附、TEM、XPS、储氧量(OSC)和H_(2)程序升温还原(H_(2)-TPR)等手段对CZLYs的理化性质进行系统表征。结果表明,共沉淀温度是影响CZLYs晶粒尺寸、储氧性能和热稳定性的重要参数。共沉淀温度为60℃时制备的样品具有最佳氧化还原能力和热稳定性,经1100℃、10 h高温热处理后得到的老化样品的比表面积和储氧量分别为15.42 m^(2)/g和497.7μmol/g。此外,还提出共沉淀温度对CZLYs结构和性能的影响机理。

氧化铝改性高铈铈锆复合氧化物的制备及其负载钯催化性能

通过共沉淀法制备高比表面积、高孔容的氧化铝改性高铈铈锆复合氧化物,并研究氧化铝改性、前驱体含水焙烧等因素对铈锆复合氧化物结构及负载钯催化性能的影响。研究结果表明:氧化铝改性能够大幅度提升高铈铈锆复合氧化物的比表面积、孔容和高温稳定性。改性样品的新鲜比表面积为122.01 m^(2)/g,孔容为0.4750 mL/g;经1000℃、4 h高温老化后样品的比表面积为66.28 m^(2)/g。前驱体含水焙烧可以提高氧化铝改性铈锆复合氧化物的储氧能力,增强铈锆复合氧化物的高温稳定性;焙烧样品经1000℃、4 h高温老化后的比表面积比常规铈锆复合氧化物提高2.28 m^(2)/g,比常规铈锆铝复合氧化物提高2.75 m^(2)/g。此外,氧化铝改性还可以增大新鲜负载Pd催化剂的空燃比窗口,对催化剂的C_(3)H_(8)、NO催化性能具有促进作用;而前驱体含水焙烧对老化态氧化铝改性负载Pd催化剂的CO、C_(3)H_(8)、NO催化性能均有明显促进作用。

铈锆复合氧化物修饰电极的制备及用于水样中Pb^(2+)的检测

铅是一种有毒重金属,广泛分布在自然界中,会影响生态环境以及损害人体健康,因此对铅离子的检测十分必要。采用水热法制备了Ce_(2)Zr_(2)O_(7.04)纳米复合材料,将其滴涂在玻碳电极上制成修饰电极。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)分别对材料的组成、形貌、价态进行了表征。使用方波阳极溶出伏安法(SWASV)对Pb^(2+)进行检测,发现该修饰电极对Pb^(2+)具有良好的电流响应,同时对缓冲溶液、除氧时间、富集电位和pH值等条件进行了优化。结果表明,在优化的测试条件下,该修饰电极对Pb^(2+)的检测线性范围为0.0025~3.5μmol/L,检测限(LOD)(3S/N)为0.198 nmol/L,回收率在97.6%~104.4%之间。应用于水样中Pb^(2+)的检测表现出良好的重现性、稳定性和抗干扰能力,为水样中Pb2+的检测提供了一种新的方法。

添加剂对铈锆复合氧化物性能的影响

制备了铈锆及含有氧化钇、氧化镧和氧化镨的铈锆复合氧化物,并用XRD和BET手段对新鲜及高温老化后的样品进行了表征.结果表明,制备的样品具有单一的立方晶相,并能耐较高的温度;同时,添加剂能增大铈锆复合氧化物的孔径,提高其耐热性能.

铈锆复合氧化物中稀土总量的测定

适用于铈锆复合氧化物中稀土含量的测定,对样品溶解、试剂用量、分离等条件进行考察。试料用氢氧化钠-过氧化钠的混合熔剂在750℃下分解,经分离、过滤去除了锆、硅、铁等干扰元素,在1.8~2.0的pH值下,形成稀土沉淀,950℃下灼烧稀土沉淀,计算得到铈锆复合氧化物中稀土含量。结果表明,试料溶解后,经过过滤分离,可以彻底分离去除高含量的锆和其他干扰元素,沉淀中残留的共存元素不干扰铈锆复合氧化物中稀土含量的测定。对铈锆复合氧化物中稀土含量进行加标回收试验,回收率为98%~103%。采用此方法测定铈锆复合氧化物中稀土含量,结果的相对标准偏差(RSD,n=10)小于0.50%,测定范围为20%~80%。

铈锆复合氧化物负载氧化钌催化甲醇选择氧化合成甲酸甲酯

采用等容浸渍法,制备了t-ZrO_2,m-ZrO_2,CeO_2和CexZr1-xO(x=0.05~0.8)负载RuO_x催化剂,研究了载体对RuO_x物种的结构及其催化甲醇选择氧化反应性能的影响。通过XRD,Raman,XPS和H2-TPR等手段对这些催化剂进行表征,发现当Ru表面密度为0.23~0.43Ru·nm-2时,RuO_x物种以高分散形式存在,该结构含有Ru=O键以及与载体之间的Ru-O-S(S表示载体阳离子)键,且其Ru 3d5/2结合能为281.6 e V。这些结果表明高分散RuO_x物种以Ru O2-4结构形式存在。H2-TPR结果表明,CeO_2和CexZr1-xO(x=0.05~0.8)载体相比于tZrO_2和m-ZrO_2载体具有更加优异的氧化还原性能。RuO_x/CeO_2催化甲醇选择氧化反应活性显著优于RuO_x/t-ZrO_2和RuO_x/m-ZrO_2催化剂。随Ce含量增加,RuO_x/CexZr1-xO(x=0~1.0)催化反应活性逐渐增大,反映出氧化还原性载体能够促进高分散RuO_x催化剂的活性。同时,甲酸甲酯产物的选择性也随之升高,反应温度为100℃时,在~20%甲醇转化率下,甲酸甲酯选择性可达81.5%。