CuO-CeO2-ZrO2催化剂制备及其对CO选择性氧化性能的研究

采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备一系列CuO-CeO2-ZrO2复合氧化物催化剂,利用微反应-色谱装置对催化剂CO选择性氧化的催化性能进行了评价,并用XRD、TPR等对样品进行了表征。考察了不同柠檬酸/硝酸盐(c/n)配比对催化剂反应性能的影响。结果表明,当c/n为1.75时,催化剂表现出最佳的催化性能,在140℃～190℃温度区间,CO转化率在99%以上,且保持相对较高的选择性。实验结果还表明,催化剂的焙烧温度对催化活性也有很大的影响,550℃焙烧获得的催化剂表面非晶相CuO负载量最高,相应的催化剂活性也较高。

p-n异质结CuO-CeO2的制备及其丙酮气敏性能

以Ce(NO3)3·6H2O和Cu(NO3)2·3H2O为原料、NaOH为沉淀剂,用水热法制备了CuO-CeO2复合材料。采用XRD、SEM、TEM、UV-Vis、XPS和比表面积及孔径分布测试技术对材料进行了表征。结果表明,与纯CeO2相比,CuO-CeO2具有较小的颗粒尺寸和较大的比表面积(38m^(2)/g)。CuO-CeO2对丙酮具有良好的气敏性能,对体积分数0.01%丙酮气体的灵敏度为95,与纯CeO2相比灵敏度提高约43倍,气敏性能的增强是由于CuO与CeO2复合后比表面积的增大及两者界面上形成的p-n异质结引起的。

花状结构Mn/CuO-CeO2的合成及对CO氧化反应的催化性能

通过构建CeO2与过渡金属氧化物的复合材料提高了CeO2的高温热稳定性并改善其催化活性.利用溶剂热法合成了不同组成的三维花状结构Mn/CuO-CeO2多元复合纳米材料.XRD分析结果表明,复合材料是以萤石相CeO2结构为主体的固溶体;SEM照片显示花状结构微球由无数纳米片组装而成,而每个纳米片的结构单元为尺寸约10nm的纳米颗粒.复合材料中CuO和MnOx的高分散性使各组分之间产生强的相互作用,所以催化剂的催化活性按照CeO2<CuO-CeO2<x Mn/CuO-CeO2的顺序依次升高.随着Mn掺杂量的增加,复合材料的催化活性先升高后降低,在nCe∶nCu∶nMn=25∶5∶2时催化剂表现出最佳催化性能:在CO氧化反应中,173℃时即能实现CO的完全转化,并且具有很好的催化稳定性.

CuO-CeO2/MOx-Al2O3催化剂催化CO氧化性能的研究

以拟薄水铝石为前驱体,经高温焙烧得到γ-Al2O3载体,利用Ce、La、Zr助剂对载体进行改性,然后采用等体积浸渍法制备CuO-CeO2/MOx-Al2O3催化剂,通过N2-吸附脱附、SEM、H2-TPR、CO氧化活性评价等方法,考察助剂种类以及添加量对催化剂结构及催化CO氧化性能的影响。结果表明,以CeO2为助剂,且添加量为15%(即mCeO2/mγ-Al2O3=15%)时,CuO-CeO2/CeO2-Al2O3催化剂具有较高的分散度,较多的表面CuO物种,较好的氧化还原性能,进而提高了催化CO氧化性能。在反应温度为100℃,反应压力为常压,气相体积空速为2000 h^-1,原料气中CO含量为3%的条件下,CuO-CeO2/CeO2-Al2O3催化剂上CO转化率达47.4%。

CuO-CeO_2-MnO_x/γ-Al_2O_3催化剂选择性催化还原NO

利用溶胶凝胶法制备CuO-CeO2-MnOx/γ-Al2O3催化剂颗粒,在固定床上测试其催化脱硝活性。CuO-CeO2-MnOx/γ-Al2O3催化剂在250℃～400℃脱硝效率保持在90%以上。活性组分氧化铈负载量的增多提高了催化剂在低温区脱硝活性。同时利用程序升温方法研究了催化剂对NH3和NO的氧化性能,随着温度升高NH3被过度氧化生成了NO和N2O。催化剂能将NO氧化生成NO2,但转化程度较低。脱附实验表明,NH3和NO在催化剂表面存在明显的吸附现象。较少的NH3吸附量和NH3过度氧化是高温下脱硝效率降低的主要原因。暂态实验显示,NH3以吸附态参与反应,而NO以气态或弱吸附态参与反应。

CuO-CeO_2的固相反应法制备及其催化CO低温氧化性能

采用固相化学反应法制备了一系列CuO-CeO_2催化剂,并用X-射线衍射(XRD)、程序升温还原(H_2-TPR)和氮吸附等技术对样品进行了表征,利用微反-色谱装置考察了其催化CO低温氧化反应的活性,研究了CuO含量和催化剂焙烧温度对CuO-CeO_2催化活性的影响。结果表明,随着CuO含量的增加,CuO-CeO_2的催化活性提高,至不小于15%时达到稳定;随焙烧温度的升高,CuO-CeO_2的催化活性先提高,至650℃时达到最大,之后又降低。CuO-CeO_2的催化活性与其CuO的还原性之间有较好的对应关系。

制备方法对CuO-CeO_2/ZrO_2催化CO氧化性能的影响

以ZrO2为载体、采用不同的浸渍次序制备了3种CuO-CeO2/ZrO2催化剂并在不同的温度(500,650和800℃)下进行焙烧,利用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H2-TPR和CO-TPR)及CO程序升温脱附(CO-TPD)技术对所制备的催化剂进行了表征,并采用色谱流动法考察了其催化CO低温氧化反应性能。结果表明,当焙烧温度为650℃时,3种催化剂的CO催化氧化活性均最佳,且三者的催化活性大小顺序为:CuO/CeO2/ZrO2>CuO-CeO2/ZrO2>CeO2/CuO/ZrO2。结合催化剂的表征和活性测试结果,我们认为高分散的CuO是CO的吸附中心,有利于CO的低温氧化反应,而大颗粒的CuO几乎对CO没有吸附作用,不利于CO的低温氧化反应。在3种催化剂中,CuO/CeO2/ZrO2催化剂具有最佳的低温还原特性和最大的CO2脱附峰面积,相应地具有最佳的催化氧化活性。

CuO-CeO_2-MnO_x/γ-Al_2O_3催化剂选择性催化脱除NO机理研究

利用溶胶凝胶法制备CuO-CeO_2-MnO_x/γ-Al_2O_3催化剂颗粒,在固定床上测试其催化脱硝活性。CuO-CeO_2-MnO_x /γ-Al_2O_3催化剂在200～450℃范围内脱硝效率保持在70%以上。利用程序升温方法研究了催化剂对NH_3的氧化性能,活性组分负载量增多,加强了催化剂对NH_3氧化性能。红外表征显示NH_3被吸附在催化剂的L酸位和B酸位。NO以多种硝酸盐物种在催化剂表面吸附。吸附态NH_3参与SCR反应,但吸附态NO物种仅部分参加SCR反应。

P123软模板对CuO-CeO_2结构及其CO催化氧化性能的影响

采用软模板水热法制备了不同Cu/Ce物质的量之比的Cu O-Ce O2(nCu∶nCe=1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3)催化剂。考察了nCu∶nCe和制备方法(软模板水热法和无模板共沉淀法)对Cu O-Ce O2催化剂低温催化氧化CO性能的影响,并采用XRD、N2-吸附脱附、TEM、H2-TPR和XPS等表征手段对催化剂的结构、氧化还原特性和表面化学状态等进行了分析。结果表明,随着nCu∶nCe的增加,Cu O-Ce O2催化剂的CO催化氧化活性先升高后降低。当nCu∶nCe=5∶5时,催化剂在100℃时CO转化率即达到90%以上。采用软模板水热法制备的Cu O-Ce O2催化剂大的比表面积、狭窄的孔道分布结构、活性Cu O物种高的分散状态和Cu O与Ce O2之间存在强相互作用是其具有优异的CO催化氧化活性的主要原因。

掺杂碱金属与碱土金属的CuO-CeO_2催化剂的漫反射红外光谱分析

CuO-CeO2系列催化剂是高效的CO选择性氧化反应的催化剂,通过原位漫反射红外光谱对掺杂碱金属和碱土金属氧化物的CuO-CeO2催化剂表面的吸附物种进行了研究。结果表明CuO-CeO2系列催化剂上,2 106 cm-1处出现CO的红外吸附峰。在反应气氛中,此峰的强度随着温度先升高后降低,说明Cu+是CO主要的活性吸附中心。低温下催化剂表面吸附的CO主要以可逆形式脱附出来,而高温下CO则以不可逆的形式脱附出来。催化剂表面在3 660 cm-1处出现尖锐的红外峰,归属于CeO2经还原产生的Ce-(OH)2偕式基团。在1 568,2 838和2 948 cm-1附近处出现甲酸根的红外谱峰,以及1 257和1 633 cm-1处出现碳酸根物种的红外峰。甲酸根物种是气相的CO与表面的羟基反应生成的产物,该物种的C—H键断裂生成碳酸根物种,这两物种均会降低催化剂的高温活性。Cu1Li1Ce9Oδ催化剂出现较强的CO2和甲酸根的红外峰,温度高于180℃时,该催化剂上还能看到微弱的CO红外峰,说明锂离子的给电子性质有利于提高Cu1Li1Ce9Oδ催化剂上CO的不可逆脱附,抑制氢的活化吸附,同时促进了甲酸根物种的生成。低温下Cu1Mg1Ce9Oδ和Cu1Ba1Ce9Oδ催化剂上CO的吸附量较多,但主要以可逆脱附形式脱附出来,对CO选择性氧化没有贡献。

CuO-CeO_2/ZSM-5催化剂的制备及其降解酸性大红GR的研究

采用浸渍法制备了Cu O-CeO_2/ZSM-5催化剂,通过XRD、SEM、BET等手段对催化剂物相及微观形貌进行表征,并通过对降解酸性大红模拟废水的降解实验,考察了反应温度、双氧水用量、溶液p H等因素对催化剂光催化活性的影响,并探讨了其光催化降解反应机制。结果表明:Ce的加入不仅可以使活性组分分散更均匀,还能降低光催化反应中电子-空穴对的复合速率,在反应时间为90 min,催化剂用量为0.2 g,反应温度为70℃,p H=4,双氧水用量为0.5 m L的条件下,光降解效果最佳,COD去除率可达99.82%。

MnO_2-CuO-CeO_2复合催化剂的制备及处理化工集装罐清洗废水的应用

针对非均相贵重金属催化剂成本高,非均相过渡金属催化剂性能良好、成本低,但使用寿命短、易流失的特点,研制高效复合MnO2-Cu O-CeO2非均相过渡金属催化剂.采用正交实验对催化剂制备过程中的n(Cu)∶n(Mn)、Ce的摩尔分数、焙烧温度、焙烧时间进行探讨,确定最佳制备条件,并对其结构和组成通过扫描电镜分析、X射线衍射分析及热重分析进行表征.用该催化剂催化氧化模拟苯酚废水,对催化剂用量、氧化剂H2O2用量、反应温度、反应时间进行优化,确定最佳反应条件并利用其进行降解化工集装罐清洗废水的应用研究.研究表明催化剂MnO2-Cu O-CeO2的最佳制备条件为:n(Cu)∶n(Mn)=4∶6、Ce的摩尔分数为10%、焙烧温度为600,℃、焙烧时间为4,h.催化氧化法处理苯酚废水的最佳工艺参数:催化剂用量0.8,g/L、H2O2用量与COD比值为3、反应温度170,℃、反应时间1,h.化工集装罐清洗废水COD去除效果显著,COD去除率达到95%左右.

活性组分负载量对CuO-CeO_2/Cord.整体式催化剂性能的影响

蜂窝状的堇青石载体经20%的草酸溶液沸煮预处理后,采用共浸渍法制备了CuO-CeO2/Cord.整体式催化剂,分别考察了不同活性组分CuO-CeO2负载量对催化剂性能的影响,并运用X射线衍射(XRD)、程序升温还原技术(TPR)对样品进行了表征。测试结果表明不同的活性组分负载量对催化剂性能均有一定影响,当CuO-CeO2负载量为15%时催化剂表现出了最好的活性和选择性。

浸渍方法对CuO-CeO_2/Cord.整体式催化剂性能的影响

用20%的草酸溶液预处理大小适当的堇青石载体,采用分步浸渍法与共浸渍法分别制备了Cu OCe O2/Cord.整体式催化剂。利用气相色谱仪对催化剂的性能进行了测试,并且利用X射线衍射(XRD)等技术手段对样品进行了表征。结果表明,采用共浸渍法制得的催化剂活性更优,且催化剂的选择性在150℃时仍能达到90%。

CuO-CeO_2-ZrO_2/HZSM-5催化CO_2加氢直接合成DME

采用共沉淀法制备了一系列不同n(Ce)/n(Zr)时的CuO-CeO2-ZrO2甲醇合成催化剂,运用X射线衍射(XRD)、N2物理吸附(BET)和H2程序升温还原(H2-TPR)等手段对催化剂进行了表征分析。将甲醇合成催化剂与HZSM-5分子筛按照一定质量比进行机械混合,CO2加氢直接合成DME双功能催化剂。在固定床反应器中,温度250℃、压力3MPa、H2/CO2=3/1以及空速1800h-1的条件下,对双功能催化剂进行了活性评价。结果表明,当n(Ce)/n(Zr)=1/1时,CO2转化率最高;当n(Ce)/n(Zr)=1/3时,DME的选择性最好,Ce的加入并未有效降低CO的含量。

三维有序大孔CuO-CeO_2催化剂的制备、表征及其CO催化氧化性能

以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为硬模板制备了一系列具有三维有序大孔(3DOM)结构的Cu O-CeO_2催化剂,考察了CuO负载量和三维立体结构对CuO-CeO_2催化剂CO催化氧化性能的影响.结果表明,催化剂20CuO-CeO_2-S的催化活性最好,且明显优于等体积浸渍法制备的催化剂.这可能是由于三维有序大孔结构催化剂中CuO能更好地分散所致.

介孔CuO-CeO_2复合催化剂的制备及催化性能研究

以硝酸铜和硝酸铈为前驱体,阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和非离子表面活性剂聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷(P123)为双模板,通过改进的模板法成功制备了高比表面积、粒径均匀、分散度良好的介孔CuO-CeO_2复合催化剂,并通过扫描电镜、透射电镜和X射线衍射等手段进行表征,并考察了甲苯的催化降解性能。结果表明:反应温度70℃、CTAB∶P123=15∶1、Cu∶Ce=1∶5下制备的介孔CuO-CeO_2复合催化剂具有优异的纳米特性,CuO活性物种在CeO_2基体上高度分散且催化剂有效比表面积最大,对甲苯的催化降解性能较高。

CuO/γ-Al_2O_3和CuO-CeO_2-Na_2O/γ-Al_2O_3催化吸附剂的脱硝性能

利用改进的溶胶凝胶法制备CuO／γ-Al2O3和CuO-CeO2-Na2o／γ-Al2O3催化吸附剂颗粒，在固定床上测试其催化脱硝活性。2类催化吸附剂250-400℃范围内脱硝效率稳定在70％以上。在350℃时效率稳定在最高值。利用程序升温方法研究了2类催化剂对NH3和NO的氧化性能，发现NH3在高于400℃下急剧氧化生成N2、NO和N2O，是脱硝效率下降的主要原因。CuO／γ-Al2O3催化剂能将NO氧化生成N02，NO在催化剂上的吸附对脱硝过程有重要作用。改进的CuO-CeO2-Na2o／γ-Al2O3催化剂能使NH3在高温400℃下不被氧化，也促进了NO在催化剂表面的吸附，从而提高了催化剂脱硝效率。催化反应的机理为NO吸附在催化剂表面，氧化生成吸附态的NO2，再与吸附催化剂上的NH3反应。

CuO-CeO_2/AC吸附燃煤烟气中元素汞的实验研究

通过活性炭负载CuO和CeO2来制备吸附剂,采用固定床吸附方式,在不同反应条件下对吸附剂的吸附性能进行测试,筛选出去除效率最好的吸附剂,并通过BET和XRD对吸附剂的理化性质进行分析。结果表明,CuO和CeO2的加入大大改变了原活性炭的比表面积和孔结构,改善了活性炭的吸附性能。CuO-CeO2/AC中CuO和CeO2质量比不同,对汞的去除效率也不同,在1∶2时去除效率最好;CuO-CeO2/AC中所负载的CuO和CeO的总量为5%时,能大大促进汞的吸附效率,增长有效吸附时间;CuO-CeO2/AC对汞的吸附性能随反应温度的增加呈先增加后减小的趋势,在80℃时达到最大值。

碳纳米管负载CuO-CeO_2催化剂用于CO选择性氧化

分别以碳纳米管(CNTs)和68%浓HNO3处理的CNTs为载体,采用超声辅助的浸渍法制备负载型Cu O-CeO_2复合氧化物催化剂,用于富氢气中CO选择氧化。采用XPS和LRS对预处理前后CNTs管的结构与表面性质进行研究。采用XRD和H2-TPR对催化剂结构进行表征。结果表明,经浓HNO3处理的CNTs载体表面含氧官能团—COOH相对含量提高了约68%,且表面缺陷增多,有助于催化剂活性组分的沉积和分散。以此负载的Cu O-CeO_2催化剂上Cu O物种具有较好的分散性,晶粒尺寸较小,催化剂表现出强的低温氧化还原能力,且表面CO氧化活性位增多,对CO选择性氧化具有低温高活性,T50低至90℃,反应温度低于140℃保持高选择性,且CO完全转化反应温度窗口拓宽宽至30℃。