Ce改性对Cu/SSZ-13催化剂抗钾中毒的影响机理研究

采用等体积浸渍法制备了Ce-Cu/SSZ-13、Ce-K-Cu/SSZ-13和K-Cu/SSZ-13催化剂,通过模拟气试验平台研究了Ce-Cu/SSZ-13、K-Cu/SSZ-13和Ce-K-Cu/SSZ-13催化剂的氨气选择性催化还原(NH_(3)selective catalytic reduction,NH_(3)-SCR)性能,并且利用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、比表面积(brunauer emmett teller,BET)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectrometer,XPS)和NH_(3)程序升温脱附(NH_(3)temperature programmed desorption,NH_(3)-TPD)等表征手段评价碱金属钾(K)对Ce-Cu/SSZ-13催化剂理化性质的影响规律。结果表明,碱金属K的引入使得Cu/SSZ-13催化剂的NH_(3)-SCR性能下降,导致催化剂出现中毒失活现象。与K-Cu/SSZ-13催化剂相比,Ce-K-Cu/SSZ-13催化剂的NOx脱除效率显著提高,T_(80)(NO_(x)转化率达到80%的温度区间)温度窗口扩宽到220℃~580℃,催化剂表面酸性位点和活性中心Cu^(2+)物种数量增加,表明Ce对Cu/SSZ-13催化剂的改性可以提高NH_(3)-SCR性能,且对催化剂K中毒失活具有一定的抑制作用。

Ce改性对活化稀土尾矿催化剂NH3-SCR脱硝性能的影响

白云鄂博稀土尾矿主要成分为赤铁矿、氟碳铈矿、萤石、石英和磁铁矿,其中稀土元素Ce和过渡金属Fe、Mn等是催化剂所需活性元素。本文利用浸渍法对活化稀土尾矿进行Ce改性,借助SEM-EDS、XRD、BET、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR、XPS等表征手段探究Ce改性对活化稀土尾矿催化剂性能的影响。结果表明,Ce改性活化稀土尾矿催化剂以介孔结构为主,Ce元素在催化剂表面高度分散;Ce元素与Fe元素之间存在协同作用,两者之间存在氧化还原电子对,促进了不同价态Ce、Fe离子之间的转化,增强了催化剂的氧化还原能力,提高了催化剂的酸性位点数量和酸性能,有利于NH_(3)的吸附与活化,从而使催化剂的脱硝效率提高。活化稀土尾矿经15%Ce改性后,脱硝效率由70%提升至82%,N_(2)选择性在90%以上,反应温度窗口拓宽至275~450℃。

Ce改性MgO催化硬脂酸甘油三酯甘油解制备单甘酯的研究

为提高产品中单甘酯(简称MAGs)的含量,采用自制Ce改性MgO催化剂催化硬脂酸甘油三酯甘油解制备单甘酯。以氧化镁和硝酸铈为原料,采用水热合成法先制备MgO载体,再采用等体积浸渍法制备Ce改性MgO催化剂。设计了反应时间、反应温度、催化剂用量三因素三水平的正交试验,并考察了Ce的添加量对粗产品中单甘酯含量的影响。利用BET,XRD和CO_(2)-TPD对催化剂进行表征。实验结果表明,在选定影响MAGs含量的三个试验因素中,反应温度显著性水平最高,当Ce添加量为0.3%,催化剂用量为0.5%(占甘油和硬脂酸甘油三酯总质量),甘油与硬脂酸甘油三酯摩尔比为2∶1,反应温度为220℃,反应时间为2 h时,粗产品中单甘酯含量达42.0%。表征结果表明,Ce含量小于0.3%时,Ce的添加对催化剂比表面积、孔容、孔径影响不大,但催化剂碱性增强,当Ce含量大于0.5%时,催化剂的比表面积、孔容、孔径和碱性均明显下降。

Ce改性ZSM-5分子筛载Pd催化剂的CeO_2-Pd协同作用研究

采用XRF、XRD、SEM和CH4-TPR表征手段,研究了Ce改性ZSM-5分子筛载Pd催化剂在CO、CH4氧化过程中的CeO2-Pd协同作用。结果表明,经Ce改性后ZSM-5分子筛的载Pd量提高;Pd/Ce-ZSM-5催化剂对CH4的起始吸附温度降低;Pd/Ce-ZSM-5催化剂中Ce主要以CeO2形态存在。Pd是CO的催化氧化活性物种,CeO2-Pd协同作用可促进CO的氧化。Pd和PdO均是CH4的催化氧化活性物种,CeO2的供氧-储氧特性有助于Pd→PdO的转化,CeO2与Pd的相互作用使Pd/Ce-ZSM-5催化剂具有高的CO和CH4催化氧化活性。

Ce改性CuZnAl催化剂上仲丁醇脱氢制备甲乙酮

采用共沉淀法制备了CuZnAl催化剂,并通过浸渍法将不同含量Ce引入到CuZnAl催化剂中,将其用于仲丁醇(SBA)脱氢制甲乙酮(MEK),研究了Ce改性对其催化性能的影响。结果表明,Ce的引入可以促使CuZnAl催化剂中Zn物种和Al物种发生反应,生成尖晶石(CuAl2O4)结构,有利于提高其催化稳定性;同时引入Ce能降低催化剂晶粒尺寸、提高CuO和ZnO的分散度,并使催化剂中Cu^2+含量提高、还原温度降低、还原后催化剂中活性组分CuO含量增加。Ce改性后的8%-Ce-CuZnAl催化剂对仲丁醇脱氢具有良好的活性,在240℃、质量空速为5 h−1的条件下,SBA转化率达91.4%,MEK收率为87.74%;而且在100 h内催化活性稳定,SBA转化率保持在92%左右、MEK收率保持在88%左右。

MgO改性VO_x/SiO_2催化剂上正丁烷氧化脱氢反应性能

研究VO_x/SiO_2催化剂上正丁烷氧化脱氢制丁烯的反应性能,考察VO_x负载量和助剂MgO对VO_x/SiO_2催化性能的影响。结果表明,综合考虑反应物转化率和目标产物正丁烯和1,3-丁二烯选择性,VO_x的最佳负载量为3%;助剂MgO的加入可以提高丁烯和1,3-丁二烯的选择性,抑制正丁烷的裂解,提高C_4烯烃的总收率。

焙烧温度对Ce改性草酸二甲酯合成催化剂性能的研究

采用浸渍法合成了经不同温度焙烧的Ce改性Pd-Ce/α-Al_2O_3催化剂,通过XPS、XRD和TEM等方法对催化剂进行表征,采用固定床管式反应装置考察了焙烧温度对催化剂CO催化偶联合成草酸二甲酯的影响,并讨论活性组分在催化剂表面的分散、表面Pd含量及Pd^0的比例与催化剂性能的关系。结果发现,经850℃焙烧的催化剂活性最好,反应温度120℃时,MN(亚硝酸甲酯)转化率达到88.6%,这归因于其表面活性成分具有较好的分散性,具有更高表面Pd含量及Pd^0比例。

Ce改性CoMo/Al2O3选择性加氢脱硫催化剂的表征及其催化硫醇硫生成性能

针对Ce改性CoMo/Al2O3选择性加氢脱硫催化剂,通过XRD、H2-TPR、Py-IR、XPS、HRTEM表征分析和活性评价,考察了CeO2含量对其表面物相结构性质和生成硫醇硫反应性能的影响。结果表明:Ce改性CoMo/Al2O3催化剂载体表面的Ce以Ce3+价态存在;其与Al2O3形成CeAlO3或类似结构的物相,减弱了金属Mo和载体的相互作用,促进了Mo的硫化,使催化剂表面MoS2晶簇的堆垛层数和晶片长度均有增加,有利于II型CoMoS活性相的形成,具有较多的不饱和活性位(CUS),增大了L酸酸量;Ce的引入减少了反应过程中硫醇硫的生成;将催化剂表面酸分布和CoMoS活性相含量与生成硫醇硫反应性能进行关联,发现硫醇硫生成量与L酸的强酸酸量和弱酸酸量的比值(A(Ls)/A(Lw))以及CoMoS活性相含量相关,(A(Ls)/A(Lw))越大,CoMoS活性相含量越多,则硫醇硫生成量越少。

Ce改性Pd基整体式催化剂的结构特征及其甲烷催化燃烧性能

分别以拟薄水铝石和添加Ce的拟薄水铝石制备铝溶胶,经过堇青石(Cord)表面涂覆和Pd溶液浸渍,得到浸渍法和溶胶法Ce改性的Pd/γ-Al2O3/Cord整体式催化剂。采用XRD、SEM和XPS等对催化剂进行表征,评价其甲烷催化燃烧反应性能,并考察Ce的不同添加方式对催化剂结构和反应性能的影响。结果表明,适量Ce的添加可提高Pd基整体式催化剂的甲烷催化燃烧性能,溶胶法优于浸渍法。随着Ce添加量的增加,浸渍法改性的Pd基催化剂催化性能有所降低,溶胶法则呈现先升高后降低的趋势。溶胶法中Ce的添加物与γ-Al2O3涂层充分融合,提高了涂层的热稳定性和活性组分的分散度,0.5Pd/γ-Al2O3(3.0Ce)/Cord催化剂催化性能最优。

Ce改性Fe-Mn/TiO2低温SCR脱硝催化剂硫中毒机理

以Ce改性Fe-Mn/TiO2低温选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂为研究对象,通过活性测试和一系列表征技术对其低温抗硫性能及中毒机理进行探究。实验结果表明:当烟气中通入SO2体积分数在0.02%以下时,Fe0.1Ce0.07Mn0.4/TiO2催化剂呈现出良好的抗硫性,且停止通入SO2时催化剂的脱硝活性可恢复至初始水平;当通入SO2的体积分数增加至0.04%时,催化剂会发生不可逆失活。表征结果显示:(NH4)2SO4在催化剂表面的沉积和活性组分锰氧化物的硫酸化(生成MnSO4)是催化剂硫中毒的主要原因;中毒后的催化剂比表面积显著降低,氧化还原能力减弱;催化剂Lewis酸的酸性大幅度减弱是催化剂活性降低的重要原因。

Ce、Sm改性Cu_2O/MgO催化环己醇脱氢制环己酮的研究

采用浸渍还原法以水合肼为还原剂制备Cu2O/MgO催化剂,以环己醇脱氢制环己酮为探针反应,考察了Ce、Sm的添加对Cu2O/MgO催化性能的影响;采用程序升温还原(TPR)、二氧化碳程序升温脱附(CO2-TPD)和X射线衍射(XRD)等手段对催化剂进行了表征。研究结果表明,Ce-Cu2O/MgO、Sm-Cu2O/MgO的催化性能优于Cu2O/MgO。其原因是Ce、Sm的添加使Cu2O分散度变大,导致催化剂中活性组分与载体的相互作用力增强,Cu2O更稳定;同时增加了催化剂的弱、中碱中心强度并削弱了其强碱中心强度,从而有利于反应的进行。

Au/LaCo_(1-x)Ce_xO_3催化剂的制备及其对CO催化氧化性能的研究

为进一步提高催化剂活性,用Ce对LaCoO3载体进行改性,并采用溶胶-凝胶法制备系列LaCo1-xCexO3（x=0-0.5）载体。其中,x=0.1和0.2时,载体为钙钛矿结构。采用沉积-沉淀法制备Au/LaCo1-xCexO3（x=0.1、0.2）催化剂,通过XRD、BET和H2-TPR等方法对催化剂进行催化活性评价及稳定性表征测试。结果表明,Au/LaCo0.9Ce0.1O3和Au/LaCo0.8Ce0.2O3催化剂能够在90℃将CO完全转化,在此温度进行的连续20h和30h的寿命实验中,CO转化率保持100%,催化活性和稳定性均优于Au/LaCoO3催化剂。表明掺杂Ce改性载体,能够提高催化剂活性和稳定性。

改性含稀土元素氧化物催化剂的反应活性研究

通过考察稀土氧化物催化剂对气相法甲苯选择性制备苯甲醛的反应活性,研究了添加的其它元素的化学作用,结果表明加入钼、钒、银和磷等对催化性能有较大的改善,当Ce/P/Mo为10/1/5时,得到甲苯转化率为37.8%,苯甲醛选择性42.4%;当Ce/P/Mo为5/1/5时,甲苯转化率为40.7%,苯甲醛选择性38.8%。

Ce添加量对Cu-Ce/MgO催化合成气制低碳醇性能的影响

采用共浸渍法制备不同Ce含量(相对于MgO的摩尔分数为0~15%)的Cu-Ce/MgO催化剂,采用X射线衍射(XRD)、N_2物理吸附(N_2-adsorption)等手段对催化剂的结构进行表征,并在连续流动微型固定床反应器中考察其催化CO加氢合成低碳混合醇的反应性能.结果表明,不同含量的Ce助剂的添加对催化剂的物理结构、表面物相以及醇的选择性和产物分布都产生一定的影响.当Ce的负载量为10%时,催化剂样品的比表面积达到最大(64.23m2·g^(-1)),CO的转化率较高(42.3%),醇的选择性最高(43.7%),CHx的选择性最低,催化剂的活性最高.

水热老化对Ce基催化剂PM氧化性能的影响研究

基于浸渍法制备了不同Mn、K、Ag和Zr掺杂的Ce基催化剂,利用热重实验对水热老化处理前后Ce基催化剂的PM氧化性能进行了评价,通过对比综合燃烧指数S和燃烧稳定度指数R_(w),分析了新鲜/水热老化Ce基催化剂的催化活性变化规律,揭示了基于Mars-Van-Krevelen机制的PM氧化过程。结论表明,与PU相比,Ce基催化剂提高了PM氧化性能,不同金属改性的Ce基催化剂活性从高到低为Ag>K>Mn>Zr。随着掺杂量增加,仅K/CeO_(2)催化剂的综合燃烧指数S及燃烧稳定度R_(w)下降。水热老化处理后,Zr/CeO_(2)催化剂表现出最好的抗水热老化性能,综合燃烧指数S及燃烧稳定度R_(w)保持稳定(<5%),Ce基催化剂抗水热老化性能从高到低为Zr>Mn>Ag>K。

Ce对V-Mo/Ti脱硝催化剂抗K中毒性能的影响研究

为增强工业V-Mo/Ti脱硝催化剂的抗K中毒性能,对其进行Ce改性。采用XRD、SEM、N_(2)-吸附脱附、H_(2)-TPR、XPS、NH_(3)-TPD、NH_(3)-DRIFTS等表征手段,分析了催化剂的物理性质和化学性质。使用固定床微型反应器,研究了Ce对V-Mo/Ti催化剂脱硝性能、抗K中毒性能的影响。结果显示:Ce的引入,增加了V-Mo/Ti催化剂的脱硝活性。同时,减轻了V-Mo/Ti催化剂因K中毒所引起的比表面积、还原性能、O_(α)/(O_(α)+O_(β))比率、酸性的下降。V-Mo-Ce-K/Ti催化剂的脱硝活性明显优于V-Mo-K/Ti催化剂,即Ce有效增强了V-Mo/Ti催化剂的抗K中毒性能。