La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)催化剂对NO选择性生成NH_(3)的影响

为了实现碳中和目标,降低内燃机碳排放,稀薄燃烧技术成为了当前重要的研究方向.该技术不仅能提高发动机燃油热效率,还能有效降低CO_(2)排放.但是稀薄燃烧往往会伴随着大量氮氧化物的产生,为了解决该问题,采用LNT-SCR耦合的NO_(x)净化技术,此时LNT的作用是将排气中部分NO_(x)转化为NH_(3),为下游的SCR提供还原剂.基于此,制备了LNT催化剂,研究催化剂对NO选择性生成NH_(3)的影响.采用溶胶-凝胶法制备了La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)系列钙钛矿氧化物,并通过分步浸渍法得到了La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)负载型催化剂.利用XRD、H_(2)-TPR、NO-TPD等表征手段研究了钙钛矿氧化物的晶相结构,以及负载型催化剂的还原特性、NO_(x)吸附-脱附性能等物化性质,并且通过H_(2)选择性催化还原NO实验探究了催化剂掺杂Ce对NO转化成NH_(3)的影响.结果表明,Ce掺杂催化剂具有良好的NH_(3)产物选择性,并且显著提高了NO转化率.温度是NO转化和NH_(3)产物选择性生成的决定性因素,而H_(2)和NO体积比是NO转化和NH_(3)产物选择性生成的关键性因素.其中,La_(0.95)Ce_(0.05)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)在低温下催化活性表现最佳,在350℃、H_(2)和NO体积比为5.0时NH_(3)产物选择性为65%,NO转化率为100%.此外,所制备的La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)都形成了钙钛矿型结构,而且Ce掺杂催化剂的大部分Ce离子可以进入到LaMnO_(3)结构中.在催化剂适量掺杂Ce后,H_(2)消耗总面积增大、还原峰的峰值温度降低,表明掺杂Ce改善了催化剂的还原特性;同时NO吸附和脱附面积增大,表明Ce掺杂改变了催化剂的NO_(x)吸附-脱附性能.

V-MoO_(x)对FeTiO_(x)/TiO_(2)催化剂上NH_(3)-SCR反应活性的影响

氮氧化物(NO_(x))是当前重要的大气污染物之一,其主要治理技术有选择性催化还原(SCR)、吸附法等,其中前者应用最为广泛。随着中低温SCR脱硝技术在钢铁、水泥、垃圾焚烧等行业的应用,NO_(x)排放得到有效控制。催化剂是SCR技术的核心,以FeTiO_(x)/TiO_(2)催化材料为主要研究对象,考察该催化剂及负载V_(2)O_(5)和MoO_(3)后的V-Mo/FeTiO_(x)/TiO_(2)催化剂的SCR性能,通过多项表征技术研究催化剂结构与性能的关系,为脱硝催化剂性能优化提供参考。结果表明:V-Mo/FeTiO_(x)/TiO_(2)催化剂因其较好的氧化还原性能、较多的弱酸性位点,在200-400℃范围内具有较高的催化活性;催化剂吸附NH_(3)前后的IR结果表明,负载钒钼后的催化剂L酸位点和B酸位点强度均高于负载前的催化剂,吸附NO_(2)前后的IR结果表明FeTiO_(x)/TiO_(2)催化剂表面的活性位点被大量硝酸盐物种覆盖。

Fe和Cu分子筛催化剂同时催化NO_(x)还原和N_(2)O分解

采用离子交换法制备了Fe-Beta和Cu-SSZ-13催化剂并采用不同混合方式制备了复合催化剂,考察了催化剂同时催化NO_(x)还原和N_(2)O分解的性能.以实现NO_(x)和N_(2)O同时高效去除、拓宽活性温度窗口为目标,优选出了上Fe下Cu分层填充、Fe-Beta和Cu-SSZ-13质量比为4:1的Fe_(0.4)Cu_(0.1)催化剂,进一步考察了进气组成对NO_(x)、N_(2)O和NH_(3)转化率的影响,并采用N_(2)吸脱附、XRD、NH_(3)-TPD、UV-Vis DRS和H_(2)-TPR等手段对催化剂理化特性进行了表征.结果表明,Cu-SSZ-13和Fe-Beta分别具有更优的催化NO_(x)还原和N_(2)O分解性能.采用Fe_(0.4)Cu_(0.1)催化剂、[NH_(3)]/[NO_(x)]为1时考察的温度范围内NH_(3)仅还原NO_(x),而N_(2)O通过分解去除,450℃时NO_(x)和N_(2)O转化率分别为93.4%和100%.高温(>350℃)下NH_(3)被O_(2)氧化导致NO_(x)转化率随温度升高而降低;高温(≥350℃)下N_(2)O分解形成的氧物种可使NO_(x)在进气中无O_(2)条件下实现高效还原.进气中含2%H_(2)O对高温(450℃)下Fe_(0.4)Cu_(0.1)表面NO_(x)的还原和NH_(3)的氧化无显著影响,但对N_(2)O的转化存在一定的可逆抑制作用.Cu-SSZ-13表面存在大量孤立的Cu^(2+)离子,可为NH_(3)-SCR反应提供充足的活性中心.Fe-Beta表面同时存在能够催化NO氧化的孤立Fe^(3+)离子和催化N_(2)O分解的Fe_(x)O_(y)物种.采用上Fe下Cu分层填充的混合方式时Fe-Beta表面NO氧化过程会消耗N_(2)O分解形成的氧物种,从而有利于低温(≤450℃)下N_(2)O的转化.但由于N_(2)O分解的温度范围内NO_(x)转化率本身较高,NO氧化对于脱硝的促进作用不显著.

Pd基MoO_(x)催化剂中金属与载体的相互作用及其对Heck反应的影响

钯(Pd)催化的Heck反应是合成中构建碳-碳键的有效方法之一。金属-载体相互作用(MSI)对于非均相催化剂在某些工业过程中由于金属活性位点暴露或堵塞而显著提高或降低催化性能具有重要意义。本文合成了Pd基MoO_(x)催化剂,利用XRD、XPS、Raman等表征研究了在不同氧化还原处理条件下,钯纳米粒子与氧化钼层的金属-载体相互作用(MSI)在碘苯和丙烯酸甲酯的Heck反应中的性能影响。研究发现Pd/MoO_(3)在氢气条件下的部分还原导致MoO_(x)物种迁移到Pd-NPs的表面并形成包封结构,涂层可能通过空气煅烧重新暴露,MSI导致Pd/MoO_(3)在Heck反应中的催化性能降低。本研究证明了平衡金属-载体相互作用在实际催化剂设计中的重要性,以实现贵金属催化剂在催化Heck反应中的更高利用率。

波长色散X射线荧光光谱在石油炼制与化工催化剂研究中的应用

阐述了X射线荧光光谱(XRF)技术的发展历程,概述了XRF原理和分析过程;从X射线管、探测器、测角仪等方面介绍了波长色散XRF(WD-XRF)组件及最新技术发展情况,阐述了XRF技术在催化剂分析中的应用及重要性。简述了XRF定性和定量分析方法;介绍了2种常用的样品制备方法——粉末压片法和熔融法;概述了前处理过程对XRF定量分析结果准确性的影响。从催化裂化催化剂、加氢催化剂、重整催化剂、分子筛等方面分类总结归纳了波长色散XRF在炼油化工催化剂分析中的应用情况及进展,并对未来XRF技术的发展进行了展望。

多晶X射线衍射Rietveld方法在石油炼制与化工催化剂研究中的应用

在石油化工领域,多晶X射线衍射Rietveld方法(简称Rietveld方法)是一种有效且应用广泛地研究催化剂晶体结构的分析方法。简要介绍了Rietveld方法的基本原理、判据及常用的软件,并结合实例重点从催化剂定量相分析和分子筛骨架外阳离子的定位2方面综述了近年来Rietveld方法在石油炼制与化工催化剂研究领域中的应用,总结了利用Rietveld方法进行定量相分析和测定晶体结构的步骤、注意事项及适用范围,最后对Rietveld方法在与电子衍射、计算化学和原位表征相结合以及软硬件技术升级等方面的发展前景进行了展望。

多晶X射线衍射在石油炼制与化工催化剂研究中的应用

在石油化工领域,多晶X射线衍射是一种最有效、应用最广泛的研究催化材料晶体结构的分析方法。简要介绍了X射线衍射技术的基本原理。重点从物相定性/定量分析对催化材料组成确定、相对结晶度的现行标准及其对分子筛水热环境下结构变化的研究、晶胞参数的现行标准及其对催化活性中心的辨识、晶粒大小测定方法及其对反应扩散的影响等多个方面综述了近年来X射线衍射基础方法在石油炼制与化工催化剂研究中的应用,并阐明了这些方法的注意事项及适用范围。此外,介绍了中石化石油化工科学研究院有限公司在该领域取得的研究进展。并对X射线衍射技术在技术升级、机器学习、原位表征及联用技术等4个方面的发展进行了展望。

巴斯夫将在德国路德维希港增加X3D■催化剂成型技术的产能

巴斯夫将扩大X3D■技术产能,这是一种基于3D打印的新型催化剂增材制造技术。该装置将以工业规模生产催化剂,并预计于2026年投入运营。X3D■技术标志着催化剂设计和生产的一次重大突破。采用该技术生产的催化剂不仅具有优异的机械稳定性,而且具有透空式结构,大大降低了反应器的压降并增加表面积。这些优化提升了催化剂的性能,助力客户实现更高的装置效率,客户可以从反应器产量的增加、产品质量的提升和能耗的降低中受益,从而实现绿色转型的目标。X3D■技术的一个关键优势是其多功能性,可广泛应用于多种催化材料,包括贵金属和非贵金属催化剂以及载体。这种灵活性使巴斯夫能够根据客户的特定需求定制催化剂,精细调整填充模式、纤维直径和方向等参数。巴斯夫高级副总裁、工艺催化剂全球业务部负责人Detlef Ruff表示:“巴斯夫始终致力于引领化工催化剂行业的创新。X3D■代表着催化剂生产技术的重大突破。客户在获得生产效能提升的同时减少碳足迹。”巴斯夫副总裁、定制催化剂与新业务开发负责人Jens Perregaard表示:“多年来,巴斯夫已成功地在商业化装置中使用X3D■催化剂,取得了非凡的成就。这项技术有望以极高的效率和更快的市场响应速度,为绿色和传统价值链塑造未来。”

溶剂对Fe-MnO_(x)催化剂的超低温NH_(3)-SCR影响研究

针对制备过程中溶剂环境的差异对Fe-MnO_(x)催化剂的影响问题,采用一步共沉淀法制备Fe-MnO_(x)催化剂,探究了合成该催化剂过程中不同的溶剂环境对催化剂活性的影响,发现以甘油作为溶剂环境制备的催化剂有最佳的低温活性和抗硫能力。通过一系列的表征分析后发现,在甘油环境下制备的催化剂具有规则的颗粒形貌和颗粒尺寸、最大的比表面积、丰富且均匀分布的孔道结构、最高的Mn^(4+)、Fe^(3+)和Oα的含量,因而在50℃,GHSV=30000/h的条件下,表现出80%以上的NO_(x)脱除率和更好的抗硫能力。

丙烷直接脱氢反应中CrO_(x)基催化剂的研究进展

丙烯是化工生产中不可缺少的一种大宗商品。随着天然气和页岩气的开发,丙烷作为其中重要的成分,越来越受到人们的关注。丙烯可经由丙烷的脱氢反应制备。本文介绍了丙烷的直接脱氢过程,讨论了在催化过程中,影响CrO_(x)基催化剂的催化活性、稳定性和抗结焦能力的因素,介绍了合成的CrO_(x)基催化剂的表征手段,指出了目前CrO_(x)基催化剂在丙烷直接脱氢反应中的关键问题,并对新型CrO_(x)基催化剂的开发进行了展望。

VOCs和NO_(x)协同消除催化剂的研究进展

挥发性有机化合物(VOCs)和氮氧化物(NO_(x))是细颗粒物(PM_(2.5))和臭氧的重要前驱体,对环境和人类健康造成严重威胁。采用催化技术协同消除VOCs和NO_(x)被认为是一项极具应用潜力的多污染物治理策略,有望实现PM_(2.5)和臭氧的协同减排。近年来,研究人员对协同催化的催化剂进行了多方面的探索,对协同催化的反应机理也进行了深入研究。综述了目前有关VOCs和NO_(x)协同消除催化剂的研究进展,从钒基催化剂、锰基催化剂和分子筛催化剂的角度,详细论述了不同类型催化剂在协同催化VOCs和NO_(x)方面的最新研究成果。讨论了催化剂的结构和理化性质对催化性能及反应途径的影响。分析了协同催化的反应机理以及各组分对催化反应的影响,深入探讨了VOCs和NO_(x)协同催化在实际应用中可能存在的问题和不足,对未来多污染协同催化剂的开发提供了建议。

钨掺杂对MnCeTiO_(x)催化剂脱硝性能的影响及其机理

氮氧化物(NO_(x))排放会对生态环境和人类健康构成严重威胁。选择性催化还原技术(selective catalytic reduction,SCR)能够高效去除氮氧化物,已被广泛应用于固定源和移动源烟气脱硝领域。MnCeTiO_(x)催化剂是一种具有较好脱硝性能的SCR催化剂。采用共沉淀法制备了一系列W掺杂的MnCeTiO_(x)催化剂,考察了W掺杂对催化剂脱硝性能和抗硫中毒性能的影响。采用X射线衍射、X射线光电子能谱、原位漫反射傅里叶变换红外光谱等表征手段对MnCeTiO_(x)和W_(0.15) MnCeTiO_(x)催化剂的晶体结构、表面元素价态和表面反应活性物种进行了表征分析。探讨了W掺杂提高MnCeTiO_(x)催化剂脱硝性能和抗硫性能的反应机理。结果表明:W掺杂一方面有利于提高催化剂表面Ce^(3+)和Mn^(3+)物种的相对含量,另一方面使催化剂表面参与SCR反应的活性物种更加丰富,从而提高了催化剂脱硝性能和N_(2)选择性。W掺杂也有利于抑制NH_(4)HSO_(4)物种在催化剂表面的生成和沉积,从而提高了催化剂的抗硫中毒性能。

X荧光光谱法测定催化剂中的镍和钼

本文研究了用化学试剂人工合成标样,熔融法制样,散射背景校正基体效应,X射线荧光光谱法同时测定加氢催化剂中镍和钼的方法,并获得了较好的效果。

La_(1-x)Ce_xFeO_3钙钛石高变催化剂的XPS研究

采用X射线电子能谱(XPS)实验技术,对具有钙钛石结构的稀土铁复合氧化物高变催化剂进行了研究。结果表明:在La1-xCexFeO3钙钛石结构中,铈的价态为正四,镧的价态为正三,而铁为正二、正三混合价态,三价铁和二价铁的摩尔比与稀土镧铈的摩尔比具有很好的一致性;在钙钛石ABO3结构中,A位镧、铈能有效控制B位铁的价态。铁具有混合价态是La1-xCexFeO3催化剂具有较高变换催化活性的主要原因。La1-xCexFeO3表面上存在α吸附氧和β晶格氧两类氧种,随铈含量的增加,表面吸附氧增加。

用X射线荧光光谱法测定催化剂中铂钯含量

X射线荧光光谱法是一种无损检测的方法,对于粉末样品,可以通过直接压片的方式进行测量,无需对样品进行消解。它具有分析速度快、测定范围广、自动化程度高的特点。采用X射线荧光光谱法,模拟样品制备的工艺条件和组分含量自制了一系列标样,绘制了标准曲线,并利用经验系数方程矫正基体效应,测定了催化剂中钯、铂含量。通过与电感耦合等离子体发射光谱法和分光光度法进行实验方法的比对,得到的测试结果基本一致,表明此方法具有很好可靠性。

催化裂化废催化剂上镍形态的XRD研究

为了确定催化裂化废催化剂上镍的存在形态,采用X射线衍射法对氧化镍与氧化硅或氧化铝机械混合物及浸渍镍源的氧化硅或氧化铝载体、5个催化裂化新鲜剂和10个催化裂化平衡剂进行表征。结果表明:NiO与SiO2或Al_2O_3机械混合样品中Ni质量分数分别高于519g/μg或694g/μg时即可检测到NiO;与Al_2O_3载体相比,SiO_2载体在较低的镍污染量下即可检测出NiO,但Al_2O_3载体在污染Ni质量分数高于117 900g/μg时才能检测出NiO;不同类型的催化裂化新鲜剂在污染Ni质量分数高达15 000g/μg时仍无法检出NiO;对Ni质量分数在0.07%~2.50%范围内的典型催化裂化平衡剂均未检测到NiO的存在。

Ce_(1-x)Cu_xO_(2-x)/Al_2O_3催化剂的制备及其甲烷催化燃烧性能

以γAl2O3为载体,采用共浸渍法制备了负载型Ce1xCuxO2x/Al2O3催化剂(x=0～1)以及不同Ce0.2Cu0.8O1.2含量的Ce0.2Cu0.8O1.2/Al2O3催化剂,采用XRD、TPR等现代分析测试手段对催化剂的结构进行了表征,评价了催化剂的甲烷催化燃烧性能.结果表明,Ce1xCuxO2x/Al2O3催化剂中Ce和Cu的摩尔比显著影响催化剂的催化性能,在载体γAl2O3表面,Ce和Cu形成了固溶体,从而提高了Cu的分散性,改变了Ce和Cu的氧化还原性能,提高了催化剂的甲烷催化燃烧性能,并且Ce和Cu之间存在着协同作用.

分子筛催化剂结晶度和硅铝比的X射线分析

用Ｘ射线衍射法测定分子筛催化剂的硅铝比（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３）是通过准确测定分子筛晶体的点阵常数来完成的。分子筛晶格骨架中，硅氧四面体（ＳｉＯ４）中ＳｉＯ键长小于铝氧四面体（ＡｌＯ４）中ＡｌＯ的键长，分子筛晶体的组成不同，其晶胞的点阵常数将随之变化。点阵常数与硅铝比的变化关系可用经验公式表达。测定分子筛晶体的点阵常数采用内标法，该法比化学分析法要简便、快捷。由于分子筛催化剂的不稳定性，用Ｘ射线衍射法测定结晶度和硅铝比，必须对分析样品进行稳定性处理。为了保证测量精度，应严格控制测试条件，以减少各种因素的影响。用积分计数法测量结晶度，其结果优于峰高法和半高宽法。ＣＲＣ１分子筛催化剂随老化处理温度的升高和时间的增长而降低，分子筛的点阵常数则随之减小，硅铝比则随之增大。在老化温度为７５０℃以下进行处理时，结晶度和硅铝比的变化不太明显。

Cu_xCo_(1-x)/Al_2O_3/FeCrAl整体式催化剂上甲苯催化燃烧(英文)

以FeCrAl合金薄片为基底,Al2O3浆料为过渡胶体,不同摩尔比的Cu、Co为催化活性组分,制备了一系列CuxCo1-x/Al2O3/FeCrAl(x=0-1)新型整体式催化剂.采用X射线粉末衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),X光电子能谱(XPS)和程序升温还原(TPR)等手段对催化剂的结构进行了表征.在微型固定床反应器上评价了催化剂的催化甲苯燃烧性能.研究结果表明:在所制备的整体式催化剂上,当Cu含量比较低时,形成了Cu-Co-O固溶体;当Cu含量比较高时,可以测得CuO的衍射峰.催化剂表面颗粒大小和形貌与Cu、Co摩尔比密切相关.在催化剂表面,Co以Co2+和Co3+价态存在,而Cu主要以Cu2+价态存在.催化剂中的Cu可以改善Co的氧化还原性,从而有利于催化剂活性的提高.在所制备的催化剂中,Cu0.5Co0.5/Al2O3/FeCrAl催化剂具有最好的活性,甲苯在374oC可以完全催化燃烧消除.

便携式X射线荧光光谱测定车用三元催化剂中铂钯铑

采用粉末样品杯法制样,建立了用便携式X射线荧光光谱对车用三元催化剂中贵金属铑(Rh)、钯(Pd)、铂(Pt)含量进行实时、在线定量分析的方法。比较了6种实验室常用样品薄膜对测试结果的影响,通过透光率试验发现各样品薄膜对能量高于5.4keV(24 Cr以后元素)的X射线的透光率为100%,样品膜越薄其分析灵敏度就越好,实验时选用厚度为4.0μm的Ploy-4样品膜;研究了元素谱线之间的干扰重叠校正,采用背景扫描与α经验系数法相结合的方法进行基体校正,避免了因基体的变化对测定准确度的影响;讨论了X射线荧光光谱法中检出限的计算方法,采用Pt、Pd、Rh含量较小样品多次测试结果的标准偏差来计算检出限,铑、钯、铂的检出限分别为14.04μg/g、18.17μg/g、8.40μg/g。对一种车用三元催化剂粉末样品进行精密度考察,相对标准偏差(RSD)控制在4.0%之内;对8个车用三元催化剂实际样品进行分析,经与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)进行比对,测定结果基本一致,相对误差在10.0%之内,方法的准确度能够满足车用三元催化剂回收要求。