铜锰氧化物水煤气变换催化剂的还原与催化性能

以CuSO4.5H2O和MnSO4.H2O为前驱物,NaOH为沉淀剂,选用共沉淀工艺,添加Al2O3、BaO+Al2O3、ZrO2+Al2O3或CeO2+Al2O3粉末作为催化助剂,制备了4种铜锰氧化物水煤气高温变换催化剂。X射线衍射分析表明,4种铜锰氧化物催化剂的主要化学成分为氧化铜和氧化锰系化合物以及锰钡、铜锰和铜锰铝复合氧化物;在催化水煤气变换反应(WGSR)后,4种铜锰氧化物的化学成分发生了变化。H2还原实验结果表明,在4种铜锰氧化物中,添加ZrO2+Al2O3的铜锰氧化物H2还原效率最好;而添加CeO2+Al2O3的铜锰氧化物H2还原效率最小。对WGSR出口气中CO体积分数进行对比分析可知,分别添加Al2O3和CeO2+Al2O3铜锰氧化物催化剂的变换活性较好。

湿法合成尿素-氯化胆碱低共熔溶剂中铜锰氧化物的制备

研究了尿素-氯化胆碱低共熔溶剂DES的制备方法。通过监控制备过程中折光率、电导率和密度等性质指标的变化,考察了尿素-氯化胆碱DES合成规律及影响因素。采用红外光谱表征了所合成DES的分子结构。使用AMS软件中COSMO-RS模块对DES其中的尿素和氯化胆碱分子中的表面电荷密度分布进行了模拟,剖析了氢键作用机制。比较了干法和湿法制备DES对所得产物性质的影响。针对湿法制备的实验结果表明,在氯化胆碱与尿素摩尔比1∶2,第一阶段温度控制在80℃脱水,第二阶段温度控制在120℃深度脱水,所得DES与干法制备的DES主要性质指标相近。此外,湿法制备的DES不会出现干法放大制备时产物时常出现凝固的现象,为尿素-氯化胆碱低共熔绿色溶剂的工业化放大生产提供了一个新的思路。同时,以尿素-氯化胆碱DES为溶剂制备了铜锰金属氧化物前体,经煅烧后得到CuMn_(2)O_(4),且结晶度较好。

过渡金属氧化物掺杂对铜锰氧化物催化CO氧化性能的影响

以乙酸铜和乙酸锰为铜锰前驱体,以NH4HCO3为沉淀剂,相应金属硝酸盐为掺杂剂,采用共沉淀法制备了不同过渡金属氧化物掺杂的铜锰氧化物催化剂.采用N2物理吸附、X射线衍射,氢气-程序升温还原和原位红外漫反射光谱等方法对催化剂进行了表征,考察了系列催化剂上CO反应性能.结果表明,掺杂过渡金属氧化物可以调变催化剂对CO的吸附能力,进而影响催化剂性能.

沉淀方法及铈掺杂对铜锰氧化物催化剂催化氧化CO性能的影响

研究了铈掺杂及沉淀方法对铜锰氧化物催化剂的结构特性及室温催化氰化CO性能的影响．使用x射线衍射、N2吸附脱附、等离子体发射光谱、程序升温还原、紫外可见漫反射以及x射线光电子能谱等手段对各催化剂进行了表征．发现掺杂少曩的铈于铜锰氧化物催化剂中，CeO2相高度分散并能阻止件化剂的烧结和团聚，所制得的催化剂的颗粒较小，氧化还原性能提高，比表面增大，并形成了较多的活性位点，使其对CO的催化氰化性能明显提高．

铜锰氧化物催化剂制备方法研究进展

过渡金属是一类重要的催化剂,在催化领域已得到广泛应用,将过渡金属氧化后,其催化性能更加优良,可以预见过渡金属氧化物将是催化剂发展的重要方向。综述了近年来国内外铜锰金属氧化物催化剂的研究进展,讨论了铜锰金属氧化物催化剂的各种制备方法,如浸渍法、水热合成法、共沉淀法、固相法和溶胶-凝胶法等,对各种制备方法的特点进行总结和归纳,并展望铜锰氧化物催化剂的发展前景。

一种铜锰氧化物复合催化剂的制备及其应用

铜锰催化剂作为过渡金属氧化物催化剂,是去除高纯氮气中CO的主流催化剂,但现有铜锰催化无法有效去除高纯氮气中低浓度CO。为此本研究拟采用一步水热氧化-沉淀法制备一种铜锰氧化物,并与活性氧化铝和拟薄水铝石混合挤出制备了铜锰氧化物复合催化剂。结果表明,该复合催化剂可以有效去除氮气中低浓度的CO,在2000 ppmV的CO含量的氮气测试中,CO去除率达到98%,在3 ppmV的CO含量的氮气下去除率达到100%,能够用于高纯氮的生产制备。

活性炭负载铜锰氧化物去除甲苯的研究

将活性炭进行活化后,将其浸渍在CuSO4和MnSO4混合溶液中,并滴加NaOH溶液,在加热搅拌条件下反应制备具有高催化活性的铜锰复氧化物/活性炭材料,并采用SEM、XRD对其性能进行表征.结果表明:负载后的活性炭在室温下对甲苯有较高的吸附性能,其中铜锰离子配比为1∶5的混合液所制得的铜锰复氧化物/活性炭对甲苯具有较好的去除效果,去除率可达80%.

铜锰双金属氧化物催化的液相甲苯氧化反应(英文)

工业上甲苯氧化反应采用均相醋酸钴催化剂,以溴化物为促进剂在乙酸溶液中进行.乙酸和溴化物的使用使催化剂的分离和回收非常困难,并非常容易腐蚀设备;另外很容易形成大量有毒废液对环境造成污染.本文以共沉淀法制备的铜锰氧化物为催化剂,在无溶剂的条件下进行了甲苯液相氧化反应,得到了较好的催化效果.催化剂最佳Cu∶Mn摩尔比为1∶1,此时催化剂的主要物相为Cu1.5Mn1.5O4.

选择性刻蚀制备铜锰复合氧化物及其CO催化氧化性能（英文）

由于在工业、环保和能源等诸多领域的潜在应用,低温CO催化氧化催化剂的研发引起了广泛关注.尽管贵金属表现出优越的CO氧化活性和稳定性,但是其有限储量和高昂价格一直限制着它们的实际应用.铜锰氧化物是著名的霍加拉特催化剂的主组分,价格低廉,催化氧化CO活性高,可高效替代贵金属催化剂.大量研究已证实,CO在铜锰氧化物上的氧化遵循氧化-还原机理,因此调变铜锰氧化物催化剂的氧化-还原性能对于改善其CO氧化活性至关重要.本文报道了一种简单的选择性刻蚀技术,即在铜、锰前驱物共沉淀过程中引入氨水作为刻蚀剂,利用氨水与铜离子的强络合作用选择性刻蚀铜组分,调变铜锰氧化物的铜锰比,有效改善了铜锰氧化物的氧化-还原特性,从而提高了其CO氧化性能.X射线粉末衍射(XRD)测试结果表明,初始制备的样品结晶弱,主要物相包含铜锰复合氧化物和氧化锰,此外还存在少量碳酸锰.不同浓度氨水刻蚀几乎未改变铜锰氧化物的物相组成.透射电子显微(TEM)照片中几乎没有发现晶格相,进一步证实这些铜锰氧化物的弱结晶本质.扫描电子显微(SEM)照片显示初始制备的铜锰复合氧化物主要由1.5mm左右的球形颗粒堆积而成,氨水刻蚀后颗粒形状变得不规则,表面更加粗糙,样品比表面积也从刻蚀前的85 m2/g增加到139 m2/g.理论上,氨水与铜的络合作用更强,样品主体和表面组成分析结果显示,随着氨刻蚀量增加,铜含量逐步降低,这清晰证实了氨有效地选择性刻蚀了铜组分.进一步运用X射线光电子能谱(XPS)、氢程序升温还原(H2-TPR)、CO程序升温还原(CO-TPR)和氧程序升温脱附(O2-TPD)等测试手段表征了铜锰氧化物的氧化和还原特性,特别是氨刻蚀后催化剂氧化-还原性能.XPS分析显示铜锰氧化物中铜和锰物种的氧化态分别为+2和+3,氨刻蚀并没有改变两物种的氧化态.H2-TPR和CO-TPR证实氨刻蚀有效促进了铜锰氧化物中晶格氧从锰到铜物种的迁移,氨刻蚀同时还增强了与铜和锰键合的晶格氧物种的反应活性.O2-TPD结果进一步表明,氨刻蚀显著改善了铜锰氧化物中与铜键合晶格氧的释放.综合来看,氨刻蚀可有效促进铜锰氧化物的晶格氧迁移、释放和反应等氧化-还原特性.CO氧化反应研究显示,氨刻蚀大幅度促进了铜锰氧化物的催化活性.当反应温度在30°C时,相比于初始制备的铜锰氧化物催化剂,氨水刻蚀的样品上CO转化率提高了30%,达到90%转化率时的温度降低了20℃.关联催化剂结构表征和CO氧化性能数据发现,以表面Cu量归一化的CO氧化反应速率与催化剂的氧化-还原性能正相关.这一结果清晰证实氨刻蚀能显著改善铜锰氧化物的氧化-还原特性,进而有效促进其CO氧化活性.

在类棒状铜锰复合氧化物上甲苯的催化燃烧活性及其失活

大气中的甲苯等挥发性有机物对环境和人体健康具有很大的危害。催化燃烧法是去除大气中挥发性有机物的一种有效方法。本文利用共沉淀法制备的铜锰复合金属氧化物经氢氧化钠水热处理后,获得了高比表面积的类棒状铜锰复合氧化物材料,并考察了其对甲苯的催化燃烧的活性和失活原因。研究表明,样品的后处理温度对甲苯催化燃烧活性影响很大,经500°C焙烧的样品比表面积高达221 m2?g^(-1),在210°C可以实现甲苯的完全燃烧,其催化活性与贵金属催化剂Pd相当。所研制的类棒状铜锰复合氧化物在250°C时,运行60 h后甲苯转化率从最初的100%降至83%,通过对新鲜催化剂和反应后催化剂进行X射线光电子能谱分析(XPS)和氢气程序升温还原(H_2-TPR)的分析,发现失活后样品上Mn^(4+)和Mn^(3+)的含量分别由40.4%、55.0%降为29.9%、50.0%,同时Mn^(2+)的含量分别由4.60%升高为20.6%,表面氧由34.8%降低到29.2%,表明催化剂的活性位与表面氧和高价态的锰密切相关;另一方面,失活后样品的H_2-TPR上氧化铜的还原峰温度从248°C上升至268°C,氧化锰的还原峰从311°C上升至333°C,表明该高活性催化剂的失活可能与其随着反应的进行变得更难还原相关。本研究结果将有助于在大气污染控制中,进一步设计出高活性高稳定性净化大气中挥发性有机物的低温催化燃烧催化剂。

沉淀剂对铜锰复合氧化物变换催化剂构效的影响

以CuSO4.5H2O和MnSO4.H2O为原料,KOH和NaOH为沉淀剂制备了铜锰复合氧化物,考察了其变换反应催化性能,利用XRD、低温氮气吸附法、TG、H2-TPR等对所合成样品进行了表征。以KOH和NaOH为沉淀剂所得沉淀终产物的物相组成和织构明显不同,分别为层状结构碱式硫酸铜Cu4SO4(OH)6.H2O及无定形锰氧化物和Cu2+1O和Mn3O4混合物。两种物相组成和织构完全不同的沉淀终产物焙烧后都生成Cu1.5Mn1.5O4固熔体,在变换反应条件下均转化为Cu和MnO,但其催化性能却有明显差异。以NaOH为沉淀剂,得到以Cu2+1O和Mn3O4复合体为主的沉淀终产物,焙烧及还原后保持了较高的织构稳定性,提高了样品的活性和热稳定性。而以KOH为沉淀剂得到以层状结构碱式硫酸铜Cu4SO4(OH)6.H2O和无定形锰氧化物为主的沉淀终产物,在焙烧过程发生的演变极其复杂,削弱了铜锰组分协同效应,造成其活性和热稳定性极差。研究结果表明,NaOH作沉淀剂所制备样品的织构稳定性、催化活性显著高于以KOH作沉淀剂所制备样品,且热稳定性良好。

铜锰复合氧化物粉体的制备及其对甲苯催化燃烧性能

采用水热合成法制备铜锰复合氧化物粉末催化剂,通过X射线粉末衍射分析、扫描电子隧道显微镜和比表面积对催化剂进行表征,并考察水热反应的温度和时间、沉淀剂的加入量对其催化燃烧甲苯性能的影响。结果表明,水热反应温度为150℃,反应时间为24 h,加入尿素的物质的量为0.16 mol时可制得铜锰复合氧化物Cu0.451Mn0.549O2催化剂粉体,该催化剂颗粒呈现均一的立方体形貌和较大的比表面积,具有较好的甲苯催化燃烧性能,完全燃烧温度为208℃。

固-固相化学反应法制备纳米铜锰复合氧化物

以碱式碳酸铜、无水碳酸锰与草酸为原料,采用固-固相化学反应法制备了纳米铜锰复合氧化物前驱物,利用正交设计考察了原料中铜与锰的摩尔比、热分解温度及时间对产物纳米铜锰复合氧化物粒径的影响。研究表明,热分解温度对产物的粒径影响最大。最小粒径产物的制备条件是:原料中铜与锰的摩尔比为 1∶2、热分解温度 400℃、热分解时间 2h。XRD和TEM分析结果表明,产物的主要物相组成为Cu0. 425Mn0. 549O2,属立方晶系,Fd3m空间群,平均粒径为 11 .7~19nm。应用TG-DTA和DSC技术研究了纳米铜锰复合氧化物的热分解过程以及热分解动力学,采用Ozawa积分法和Coats-Redfern积分法得前驱物的热分解机理函数均为G(a) =[ -ln(1-α) ]23。

影响铜-锰复合氧化物催化燃烧挥发性有机物的因素

为了研究非贵金属系铜-锰复合氧化物催化剂在催化燃烧挥发性有机物领域的应用,对铜-锰复合氧化物催化剂的制备、催化机理及其催化燃烧挥发性有机物的研究进展进行综述,重点比较制备方法、助剂、载体等因素对催化剂性能的影响,并为今后的研究提出较为合理的建议。

纳米铜锰复合氧化物的固相合成法的研究

目的:探讨纳米Cu1.5Mn1.5O4的室温固相合成法的工艺条件。方法:采用室温固-固合成法制备纳米Cu1.5Mn1.5O4,通过单因素和均匀设计试验,探讨影响产物粒径的因素,确定最佳工艺制备条件;通过X-射线衍射分析(XRD)测得产物粒径,并表征复合氧化物的结构。结果:最小粒径产物的最佳工艺条件:微波加热时间15min,微波功率为540W,热分解时间2.0h,热分解温度370℃,产物主要物相为Cu1.5Mn1.5O4,结构属于立方晶系,空间群为Fd3m。结论:室温固-固合成法制备纳米粉末,具有操作简单、无污染、节能等特点。

铜锰铈三元复合氧化物的共沉淀法制备及其甲苯催化氧化性能研究

选用共沉淀法制备了不同Cu/Mn/Ce摩尔比的铜锰铈氧化物催化剂,采用催化氧化法降解甲苯,对其理化进行了XRF、BET、XRD、H2-TPR表征。材料制备时在Cu/(Mn+Ce)摩尔比恒定的前提下用Mn元素取代Ce元素,考察其材料表征结果与催化降解甲苯性能之间的关系,研究发现加入的Mn元素将与Cu元素结合形成新的表面活性中心,并在CeO2的作用下高度分散,有利于催化剂上氧的移动性,从而提高催化剂催化氧化甲苯活性。结果显示,当Cu/Mn/Ce摩尔比为1∶1∶3时所合成催化剂催化氧化甲苯的性能最佳,T90为193℃。

过氧化氢氧化苯酚铜锰复合氧化物催化剂的制备

采用固相法制备了新型催化剂铜锰复合氧化物催化剂。利用高效液相色谱法对苯酚过氧化氢氧化反应产物进行分析,以苯酚转化率和苯二酚收率为评价指标,对催化剂进行了评价。结果表明,催化剂性能随铜与锰物质的量比、焙烧温度、焙烧时间和研磨时间等因素的增大呈先升高再降低的趋势,并与络合剂的还原性有关。确定最佳工艺条件为:室温下,按锰与铜物质的量比1:2将Cu_2(OH)_2CO_3、MnCO_3和适量H_2C_2O_4·2H_2O混匀,置于研钵匀速研磨10 min,马弗炉400℃焙烧2 h。最佳条件下,苯酚转化率为63.7%,苯二酚收率为59.1%。

纳米铜锰复合氧化物固相反应法的制备与表征

以乙酸铜、乙酸锰与草酸为原料,采用固相化学反应法制备了纳米铜锰复合氧化物前驱物,利用均匀设计考察了微波功率与加热时间、热分解温度及时间对产物粒径的影响。研究表明热分解温度对产品粒径的影响最大。最小粒径产物的制备条件是：微波功率540 W,微波加热时间15 min;热分解温度370℃,热分解时间2 h。XRD和TEM分析结果表明,此产品主要物相为Cu1.5Mn1.5O4,结构属立方晶系,空间群为Fd3m,平均粒径16.9-19.0 nm。应用TG-DTG和DSC技术研究了纳米铜锰复合氧化物的热分解过程以及热分解动力学,采用Ozawa积分法和Coats-Redfern积分法得前驱体的热分解机理函数均为G（α）=[-ln（1-α）]^2/3。

沉淀反应温度对铜锰复合氧化物结构和催化性能的影响

采用共沉淀法制备铜锰复合氧化物,运用XRD、TPR、BET和常压微反评价装置对所合成样品进行了物相结构和催化性能的研究。XRD分析表明,沉淀反应温度在25~90℃时所合成铜锰复合氧化物前驱体均由Cu2＋1O/Mn3O4组成,但随着温度的升高,其晶体组成Cu2＋1O/Mn3O4比逐渐提高,晶粒逐渐减小,这些前驱体经550℃焙烧后均转化为Cu1.5Mn1.5O4,且晶粒大小基本相同。TPR分析结果表明,所制备催化剂为单一组成的铜锰复合氧化物,当沉淀反应温度〈45℃时,随沉淀反应温度提高样品的还原温度升高,当沉淀反应温度从45℃提高到65℃,还原温度变化不大,只略有下降;而当沉淀反应温度〉65℃时,还原温度继续升高。BET结果表明,虽然室温下（25℃）所制催化剂前驱体的比表面积较大,但焙烧后却大幅度下降,反而小于45℃以上样品的比表面积;而当沉淀温度在45℃以上时,焙烧前后样品的比表面积相差不大,样品的比表面积均在36.5-39 m2/g,说明当沉淀温度提高到45℃以上时,焙烧后样品的比表面积与沉淀温度关系不大。沉淀温度45℃是Cu-Mn沉淀物织构发生明显变化的拐点,在此温度下,沉淀反应体系的反应、传递及沉淀物的转化达到最佳匹配,有利于变换反应活性中心和耐热性微、介观结构的形成。

铜锰复合氧化物对CO-O_2、CO-NO_x催化反应的研究

主要研究了非贵金属催化剂铜锰复合氧化物(以CuMn2O4尖晶石为主相,并伴有铜、锰氧化物)对汽车尾气主要成分CO、NOx的净化效果.分别测试了铜锰不同配比下的催化性能,并对最优铜锰配比进行了不同条件下的测试,如温度、含氧量(用空气过量系数λ表示)、水蒸汽以及空速对催化性能的影响,尤其关注催化剂对消除NOx的效果.活性测试采用在一定实验条件下经催化的尾气,用AVL五组分汽车尾气分析仪测试,比较接近实际汽车尾气的测试情况.实验中发现:催化剂在低空速情况下,即使在富氧条件下(λ≥1.2),NOx的转化率仍可达到60%以上,但随着空速增加,NOx转化率迅速下降.在贫氧条件下(λ<0.90)水蒸汽的存在对NOx的转化无影响,但在富氧条件下(λ>1.1)水蒸汽使NOx转化活性下降.这两个因素可能是导致此类催化剂至今尚不能付诸实际应用的主要原因.