铈锆铝氧化物微纳米复合材料及其性能研究

研究了纳米铈锆氧化物在催化材料铈锆铝氧化物的性能。通过合成纳米颗粒铈锆氧化物CeZrO,与微米颗粒氧化铝Al_(2)O_(3)组装成微纳米复合结构的催化材料CeZrO@Al_(2)O_(3),对其表面形貌、元素组成及还原性能进行了表征。结果表明,铈锆氧化物纳米颗粒分散负载于氧化铝微米颗粒的外层表面,形成核壳结构型的颗粒状复合材料,材料表面铈锆元素含量大幅高于体相组成,有效提高了铈锆氧化物的利用率;微纳米复合材料CeZrO@Al_(2)O_(3)的还原温度比常规微米混合材料低约50℃,微纳米结构材料较易于还原,还原速率加快增强了储氧/释氧作用,更有利于改善各类催化性能,可解决常规混合微米材料在储氧/释氧性能不足的重要问题。

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.

超声辅助合成铈锆铝氧化物及其负载Pd催化剂对乙醇汽油车尾气的净化性能(英文)

在共沉淀法的基础上辅助以超声制备了铈锆铝复合氧化物(CZA),采用比表面分析仪、X射线衍射、程序升温还原、储氧量和X射线光电子能谱对材料进行了表征.结果表明,超声振荡有助于小而均匀的孔生成,有利于Pd物种的分散;超声振荡还能提高CZA的储氧量,使材料的表面组成与体相组成趋于一致.催化活性测试表明,材料经过超声处理的Pd-CZA净化乙醇汽油车尾气时,可以将氧气的完全利用窗口从0~0.64%拓宽至0~1.16%;并且使乙醇、C3H8和CO起燃温度分别下降了30,28和24℃.此外,Pd物种与CZA-U的相互作用有利于NO与C3H8和C2H5OH的反应.

高能球磨法制备铈锆铝复合氧化物的工艺

采用高能球磨法制备铈锆铝复合氧化物,运用XRD、SEM等方法研究CeO_2-ZrO_2-Al2O3复合催化材料分别在不同球磨时间、不同成分含量、不同焙烧温度和不同球磨工艺路线下的组织结构和稳定性能。结果表明:(1)随球磨时间的延长,各组元晶粒细化效果越来越明显,球磨30h,CeO_2晶粒约20nm,颗粒约200nm,但复合粉末一直未发生机械合金化。(2)经30h球磨的复合粉体,在1000℃以下具有良好的稳定性能,高温下有少量的ZrO_2溶入CeO_2中形成固溶体,CeO_2-ZrO_2和Al2O3之间表现出一定的协同稳定效应,而在1000℃以上相结构变化明显。(3)质量分数为18%的CeO_2和6%的ZrO_2的复合粉体颗粒比较细小,分布比较均匀,对γ-Al2O3的稳定化效果比较理想。(4)采用先将CeO_2和ZrO_2球磨30h,再添加Al2O3并继续球磨30h的高能球磨工艺,可制备出含大量CeO_2-ZrO_2固溶体的复合粉体,CeO_2-ZrO_2与γ-Al2O3相互改性作用更加理想。

新型铈锆铝稀土储氧材料的研究进展

铈锆铝复合氧化物(CeO2-ZrO2-Al2O3)是一种新型的储氧材料,兼有储氧材料和氧化铝共同的优点。介绍了铈基储氧材料的发展历程及铈锆铝储氧材料的形成,归纳总结了浸渍法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法和机械混合法等方法制备的铈锆铝储氧材料研究成果及各方法的优缺点,并对今后铈锆铝储氧材料的主要研究方向和工业化问题进行了展望。

制备方法对铈锆铝复合氧化物还原热处理性能的影响

采用沉淀前驱物混合法制备铈锆铝复合氧化物(CZ+A(pm))和沉淀机械研磨混合法制备铈锆铝复合氧化物(CZ+A(mm))(x(Ce)∶x(Zr)∶x(Al)=1∶1∶2)。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)、N2吸脱附(BET)、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,CZ+A(pm)、CZ+A(mm)新鲜样品经1 100℃还原热处理后的CZ+A(pm)-H2-1 100样品的XRD图谱出现较多且尖锐的归属于CeAlO3的衍射峰,而CZ+A(mm)-H2-1 100样品没有观察到CeAlO3晶相;其储氧量分别为157和773μmol/g,均大于CZA-H2-1 100的23.2μmol/g;H2-TPR耗氢量分别为960和1 916μmol/g,而CZA-H2-1 100样品H2-TPR耗氢量仅为310μmol/g,CZ+A(pm)储氧性能受还原热处理时CeAlO3形成的影响,与还原性能的变化结果相吻合。研究发现,铈锆铝复合氧化物中CZ+A(pm)样品的铈锆和氧化铝粒子尺度较小,相互之间接触较紧密,使得CeO2和Al2O3较易发生固相化合反应生成CeAlO3,而CZ+A(mm)样品中铈锆和氧化铝粒子更大,相互之间间隔更远,经还原热处理时能抑制CeAlO3的形成,从而改善材料在还原气氛下的储氧性能和还原性能。

成型工艺条件对铈锆铝复合载体性能的影响

采用压缩成型法对铈锆铝复合载体进行了放大制备,考察放大制备过程中造粒粉含水量、成型压力、焙烧温度等成型工艺条件对载体机械强度、吸水量、密度、织构性质及晶相的影响。结果表明,造粒粉含水量是影响颗粒成型的主要因素,含水量过高,颗粒不能成型或容易层裂;成型压力是影响载体强度、吸水量、密度等机械性能的主要影响因素,适宜的成型压力有助于获得各项机械性能均衡的载体;焙烧温度是影响载体比表面积及晶相结构的关键因素。结合生产要求确定最佳工艺条件为造粒粉含水量为15%,半成品强度(7~9)N·mm-1,焙烧温度(800~900)℃。

沉淀方法对铈锆铝复合氧化物结构和性能的影响

采用共沉淀法(CZA)、沉淀悬浊液混合法(CZ+A)、分步沉淀法Ⅰ(CZ-A)和分步沉淀法Ⅱ(A-CZ)4种不同沉淀方法制备铈锆铝复合氧化物(Ce,Zr,Al摩尔比为1∶1∶2),利用X射线粉末衍射(XRD)等手段研究其结构及性能。结果表明:4种样品均只出现归属于Zr0.4Ce0.6O2立方相的特征衍射峰,其中CZA-1000的晶胞参数和晶粒尺寸明显更小;4种样品均具有介孔特征,比表面积较大,老化后只有CZA-1000仍呈现孔径单峰分布曲线,孔径分布最小且最窄;老化后CZA-1000的储氧量最大;CZA-1000还原峰主峰温度比其他3种老化样品的低23~30℃,CZA-1000体相氧的移动性能更强,而其他3种老化样品还原峰主峰温度更高,烧结更严重。研究发现,共沉淀法制备的CZA样品中铈锆和Al2O3粒子以纳米尺度均匀混合,相互之间有着更强的作用和更好的“扩散阻碍”效应,具有更好的结构、织构、储氧、还原和耐热性能。

铈锆铝复合氧化物的制备及其性能研究

以硝酸铈和硝酸锆为原料,氨水为沉淀剂,双氧水为氧化剂,采用共沉淀法将铈锆固溶体负载在固态铝源(拟薄水铝石、活性氧化铝和改性氧化铝)表面,制备了铈锆铝复合氧化物。通过XRD,TEM,BET,TPR等手段对铈锆铝复合氧化物进行了结构表征和性能分析。研究结果表明:铈锆固溶体负载在氧化铝上,颗粒明显变小,老化性能得到显著改善;不同形态固态铝源制备的铈锆铝复合氧化物性能各异,以拟薄水铝石为铝源制备的样品比表面积最大,以改性氧化铝为铝源制备的样品表现出最佳的储氧性能。

不同铝源与铈锆复合的性能及机制

制备了CZ及CZ/AL,CZ/AS与CZ/AM(铈锆固溶体与氧化铝的复合氧化物),通过X射线衍射(XRD)、比表面(BET)、储放氧(OSC)和透射电镜(TEM)等手段对样品的晶相结构、比表面、储氧性能及微观结构等进行表征。结果表明:CZ/AL及CZ/AS都可形成单一稳定的立方晶型结构,氧化铝的掺杂可提高铈锆固溶体的比表面及耐高温稳定性,其中CZ/AS的比表面最高,CZ/AL储氧性能最大。此外,其复合机理表明,Al2O3与铈锆固溶体在纳米级别上的化学复合与纯粹的机械混合相比,前者具有更加稳定的晶型结构、更大的比表面和更好的储氧性能。

不同制备方法对CeO2-ZrO2-Al2O3材料性能的影响

分别采用共沉淀法、胶溶法和胶溶?共沉淀法制备了Ce0.5Zr0.5O2(12wt%)-Al2O3(CZA)储氧材料,并通过XRD、低温N2吸附?脱附、氧脉冲吸附(OSC)、程序升温还原(H2-TPR)和O2-程序升温脱附(O2-TPD)等手段进行了表征.材料经过1000℃焙烧后,XRD结果表明,三种方法制备的样品均存在CeO2-ZrO2立方萤石和γ-Al2O3两种晶型.N2吸附?脱附结果表明,胶溶?共沉淀法制备的样品,具有最大的比表面积和孔容,分别为146.2m2/g和0.5mL/g,且有最佳的孔径分布;氧脉冲吸附(OSC)和H2-TPR结果表明胶溶?共沉淀法制备的材料,具有最佳的储氧性能和还原能力;同时实验还比较了经1100℃焙烧对几种方法制备样品性能的影响.

K修饰的CZA载体对全钯三效催化剂性能的影响

采取柠檬酸溶胶凝胶法制备铈锆铝复合氧化物(CZA)载体,考察K对Pd/CZA催化剂性能的影响.实验结果表明,K的添加对此类催化剂具有明显劣化作用,其原因在于使用CZA作为载体时,K减弱Pd-Ce相互作用,降低催化剂活性,使之发生中毒;但随着K含量的增大,阻塞催化剂表面的活性位,促使Pd颗粒聚集长大,较大粒径的Pd颗粒有利于三效活性的提高,因而在一定程度上使活性有所恢复.相关的XRD和TPR实验也在一定程度上证明了这点.

天然气汽车尾气净化催化剂性能初探

综述了汽车尾气污染的危害，介绍了天然气汽车尾气的特点，及与汽油、柴油车的区别。用共沉淀法制备了铈锆镧铝复合材料，并对其进行了比表面及储氧量的表征，讨论镧的添加量与复合材料织构性能的关系。在铈锆铝中添加La2O3，可以提高其织构性能，同时随La20，添加量的不同，材料的织构性能表现出较大的差异。以此系列复合材料为载体，采用浸渍法制备了单Pd天然气汽车尾气净化催化剂，进行了比表面和储氧量的表征，并对催化剂用于模拟天然气汽车尾气净化进行了初步的活性评价，讨论对比了各催化剂的相关织构特点和活性特点。结果表明，以此系列复合材料作载体制备的天然气汽车催化剂对CH4、CO、NOx均具有良好的起燃活性。说明本论文中镧改性的铈锆铝复合材料具有优良的织构性能和储氧性能，能够满足优良性能天然气汽车尾气催化剂载体的要求，所制备的催化剂初步表现出满足催化净化要求的性能。

CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3材料的制备及其单钯催化剂性能的研究

采用水热晶化法制备了Ce O2-Zr O2-Al2O3储氧材料,详细考察了制备过程中水热时间和温度对储氧材料结构和性能的影响。X射线衍射(XRD)、N2物理吸附、H2程序升温还原(H2-TPR)和热重分析技术(TG)表征结果表明,当水热温度为100℃,水热时间为12 h时,制备的Ce O2-Zr O2-Al2O3材料具有优异的结构性能、织构性能、还原性能和储氧性能。分别以较优水热条件下制备的Ce O2-Zr O2-Al2O3储氧材料和商用的铈锆铝储氧材料为载体,制备Pd/Ce O2-Zr O2-Al2O3催化剂,考察了其对汽车尾气中碳氢化合物的催化转化能力。