汽车尾气治理用三效催化剂中铂钯替代的研究进展

铂族金属的最大工业用途是汽车尾气净化催化剂,排放法规的日趋严格、汽车产销量的快速增长等因素,导致应用于尾气净化催化剂的钯、铑供需矛盾日益突出。本文从单Pt催化剂、Pt-Rh催化剂和Pt-Pd-Rh催化剂等方面综述了含铂三效催化剂技术的最新研究进展,总结了铂、钯替代或共用的理论和技术可行性,同时分析了存在的不足,并展望未来重点研究方向。

生物碳基纳米钯铜催化剂的优化制备及脱硝研究

针对目前高效处理水体硝酸盐污染的技术瓶颈,以毛竹生物碳为载体基材,通过湿化学-浸渍还原的手段制备生物碳基纳米钯铜双金属催化剂(Nano-PdCu-BC),并以其为粒子电极,协同传统的二维电化学反应器,搭建三维粒子电催化反应体系去除水体中的硝酸盐污染物.探究了催化剂制备的前驱液浓度、初始硝酸盐氮浓度、电流强度、催化剂投加量和初始pH值对电催化还原NO_(3)-N的影响.结果显示,通过浸渍还原的方法可以将钯铜双金属成功负载在毛竹生物碳载体上,获得纳米钯铜双金属催化剂.在前驱液为0.60g/LPdCl_(2)和0.15g/LCuCl_(2)的溶液组合,初始硝酸盐氮(NO_(3)-N)浓度为100mg/L、电流强度为220mA、初始pH值为7,催化剂投加量为0.80g/L的条件下,反应180min后硝酸盐氮去除率可达99.68%,N_(2)选择性约为44.25%;Nano-PdCu-BC电催化还原NO_(3)-N的反应符合一级反应动力学,反应动力学常数k值为0.034/min;经3次循环使用后,NO_(3)-N去除率仍维持在95%以上,N_(2)选择性保持在40%以上;揭示了纳米钯铜双金属催化剂电催化还原硝酸盐的机理,纳米零价Cu位点吸附NO_(3)-N后被氧化为CuO,提供电子促进NO_(3)-N还原为NO_(2)-N,协同纳米零价Pd,通过为吸附激活原子氢H*间接还原NO_(3)-N,达到将NO_(3)-N还原为NH_4和N_(2)的目的.

氮掺杂碳纳米管负载钯基催化剂在间二硝基苯加氢中的应用

制备Pd负载在氮掺杂碳纳米管(NCNTs)载体上的Pd/NCNTs催化剂,并将其用于间二硝基苯催化加氢生成间苯二胺的反应。研究NCNTs的不同制备方法对Pd/NCNTs催化剂催化性能的影响。结果表明,Pd纳米颗粒可以更均匀地分散在NCNTs载体上,可与载体形成强相互作用。当NCNTs中的氮含量越高且吡啶氮占比较高时,Pd/NCNTs催化剂的加氢活性越高。在间二硝基苯催化加氢反应中,Pd/NCNTs催化剂相较于Pd/CNTs催化剂的加氢活性提高了69%。

过渡金属调节酸性位点促进钯催化剂C-H键裂解能力提高甲烷完全燃烧性能

甲烷作为主要大气污染物之一,因其具有稳定的四面体分子结构,给其在温和条件下的催化氧化消除带来巨大挑战。旨在通过引入过渡金属(Cr、Mo、W)改性Pd基催化剂的酸性位点,促进C-H键的裂解,以增强甲烷催化氧化性能。通过XRD、Raman、H2-TPR、NH3-TPD等多种表征手段对催化剂的氧空位、酸性及氧化还原性能进行了系统探究。结果表明:过渡金属改性使得Pd催化剂的酸性位点显著增加,且过渡金属改性的PdM催化剂具有更高的氧空位数量;Mo改性的PdMo催化剂表现出更优异的氧化还原性能,而Cr和W改性的PdCr及PdW催化剂的氧化还原性能稍有下降;甲烷氧化反应结果表明,酸性位点适中的PdMo催化剂具有最优异的甲烷氧化性能,其T90温度较Pd催化剂降低约150℃,且表现出更好的反应稳定性;然而,酸性位点数量较多或较少的PdCr及PdW催化剂表现出较低的甲烷氧化活性,说明催化剂的酸性位点数量和氧化还原性能共同决定了其甲烷氧化性能。该结论为设计制备用于甲烷完全氧化的低温高效催化剂提供了思路。

树脂载钯双功能催化剂的制备及其催化碳四烯烃临氢叠合反应

基于碳四烯烃叠合反应工艺,设计并制备了酸性树脂(KC110、Amberlyst35)载钯双功能催化剂,用于一步法催化1,3-丁二烯选择性加氢和异丁烯叠合反应。借助电子微区探针分析(EPMA)、N 2物理吸附-脱附(BET)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对其物化性质进行表征,并进一步考察了双功能催化剂在碳四烯烃临氢叠合反应过程中的催化性能。结果表明:0.10%Pd/KC110双功能催化剂负载的钯纳米颗粒主要分布在树脂大孔表层结构,平均粒径为3~10 nm,且树脂载体本身的酸性和孔结构保存完好;在反应温度为25℃、压力为1.4~1.6 MPa、质量空速为2.7 h-1、氢气/丁二烯摩尔比为1.5的条件下进行0.10%Pd/KC110催化碳四烯烃临氢叠合反应,1,3-丁二烯可以完全脱除,异丁烯转化率高于81.5%,叠合产物中碳八选择性为75.1%。

钯基催化剂在电催化加氢脱氯技术的应用与挑战

电催化加氢脱氯(EHDC)技术是一种新型的高效、安全、绿色的水处理技术。钯(Pd)催化剂作为较有效的EHDC催化剂由于其易失活和价格昂贵的原因限制其工业应用。本文分析了调控Pd的形态结构(分散度、颗粒大小、晶面)、尺度效应(单原子催化剂、双原子催化剂)和电子结构调控对提升Pd的EHDC性能的研究进展,提出提升Pd对污染物的有效吸附能够提升EHDC性能。探讨了其他因素(工作电位、共存离子、pH等)对其活性的影响。对EHDC技术未来应用进行了展望,以简单方式制备Pd单原子催化剂,实现100%的原子利用率,显著降低Pd的成本,耦合可再生能源技术降低能源成本,推动工业化应用是未来的一个研究方向。

钯纳米催化剂上过氧化氢直接合成理论研究

利用密度泛函理论研究了二氧化钛载体和氧化程度对钯纳米催化剂在过氧化氢直接合成中催化性能的影响。利用极小跳跃全局搜索方法得到了不同氧化程度的Pd_(n)/TiO_(2)和(PdO_(0.5))_(n)/TiO_(2)(n=4、12和19)的全局最稳定结构。计算了氧化程度对H、O、H_(2)、O_(2)、OH、OOH和H_(2)O_(2)在Pd/TiO_(2)催化剂上吸附性质的影响。结果显示,负载型Pd_(12)和Pd_(19)团簇氧化后对H_(2)、H、O和OH的吸附能有所降低。研究了Pd_(n)/TiO_(2)和(PdO_(0.5))_(n)/TiO_(2)上过氧化氢直接合成的反应机理,发现在Pd_(4)/TiO_(2)和Pd_(19)O_(10)/TiO_(2)上,直接合成过氧化氢的决速步骤是O_(2)的第一次加氢,而在Pd_(4)O_(2)/TiO_(2)、Pd_(12)/TiO_(2)和Pd_(12)O_(6)/TiO_(2)上,决速步骤是OOH的加氢。

工业装置蒽醌加氢钯催化剂活性下降原因分析及处理措施探讨

简单介绍了过氧化氢生产工艺,重点介绍了可能造成钯催化剂活性下降的原因,如工作液水分高、氧化铝粉覆盖、钯催化剂结块等,通过增加工作液除水设备、增加活性氧化铝旁滤系统、使用高性能钯催化剂等工艺调整措施,可以使钯催化剂活性逐渐恢复。

基于钯表面涂覆的三元催化剂性能强化分析

在三元催化剂中,通过引入贵金属钯(Pd)表面覆盖保护剂的方法,以硝酸氧锆作为保护剂,抑制贵金属Pd在高温条件下的团聚裂化,以此提高三元催化剂的抗裂化性能。试验结果表明:相较于传统催化剂,CO、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)的催化剂起燃温度(T50)分别降低了15.9 K、11.5 K、9.9 K;CO、HC、NOx排放量分别降低了5.3%、4.9%、9%。

基于不同载体钯基催化剂氧化VOCs的研究综述

在众多VOCs治理策略中,催化燃烧技术凭借低能耗、低起燃温度、广泛适用性、高效处理能力和无二次污染排放等多方面优势,成为当前应用极为广泛的解决方案。而催化燃烧技术的关键在于研发出既高效又能控制成本的催化剂。本研究综述聚焦于基于不同载体的钯基催化剂在氧化挥发性有机化合物(VOCs)方面的应用。详细探讨了负载型金属催化剂的制备方法以及各种载体材料对钯基催化剂性能的影响,阐述了当前该领域面临的挑战和未来发展方向,旨在为进一步深入研究和开发高效钯基催化剂用于VOCs氧化提供有价值的参考。

废钯催化剂浸出液中钯的硫化沉淀试验研究

湿法工艺是废钯催化剂的主流回收工艺,作为经典的传统湿法工艺,焙烧-浸出-置换-提纯工艺既有显著优势,也存在不足。试验采用HCl-NaClO_(3)体系对废钯催化剂进行浸出,研究硫化沉淀的影响因素,揭示PdS的沉淀规律,完善工艺参数,实现技术优化,为产业化应用提供可靠的理论基础。研究表明,硫化沉淀法可以代替产渣量巨大的铁置换法,钯沉淀率可以达到99.99%,尾液的贵金属含量达到相关排放标准,浸出液中的钯实现高效富集。

含钯废催化剂湿法回收富集工艺的研究现状

为降低我国资源对外依存度,国内钯的供应重心逐渐向含钯二次资源的回收利用转移。基于此,本文结合炭载体、氧化铝载体和堇青石载体等常见载体的含钯废催化剂预处理方法,综述湿法回收富集工艺现状。根据载体的不同特性,预处理后的废催化剂采用不同方式进行富集,富集方法包括载体溶解法、活性组分溶解法、全溶解法、置换法、离子交换法和溶液萃取法等。

火试金-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定贵金属催化剂中铂、钯含量

贵金属催化剂是一种能改变化学反应速度而本身又不参与反应的新材料,涉及精细化工、基础化工、环保、新能源等领域,由载体和活性组分构成。贵金属催化剂的催化活性组分以钯(Pd)、铂(Pt)、钌(Ru)、铑(Rh)、铱(Ir)、金(Au)等为主,多以Al2O3、SiO_(2)和活性炭为载体。火试金法是经典的贵金属富集方法。试验将火试金法与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)相结合,加入银作为保护剂,富集Pt、Pd形成合粒,王水溶解贵金属合粒后采用ICP-AES测定溶液中Pt、Pd含量。试验结果表明,采用组合方法测定催化剂中Pt、Pd含量,可以消除ICP-AES直接测定催化剂中Pt、Pd时存在的基体干扰,测定结果准确度高,精密度好,加标回收率保持在98.4%~101.2%,方法操作简便快速,可作为催化剂中Pt、Pd测定方法。

甲地孕酮乙酸酯合成用钯炭催化剂研究

甲地孕酮乙酸酯属于甾体类化合物,是重要的孕激素类药物。研究以6-亚甲基孕酮乙酸酯作为原料在Pd/C催化剂和助剂等作用下,发生结构B上的环外双键异构化反应生成甲地孕酮乙酸酯。实验主要探究催化剂质量、反应时间、反应温度、反应转速、环己烯质量及乙酸钠质量对合成甲地孕酮乙酸酯的影响,同时在最佳合成反应条件下研究不同盐溶液后处理的催化剂对反应效果的影响。

钯炭催化剂合成孕烯醇酮醋酸酯的性能研究

孕烯醇酮醋酸酯是合成孕激素类黄体酮药物重要的中间体。其合成工艺是以无水乙醇为溶剂,在5%Pd/C催化剂和H 2的作用下,双烯醇酮醋酸酯结构中16位上的碳碳双键(C=C)发生加氢反应,生成孕烯醇酮醋酸酯。实验结果表明,合成孕烯醇酮醋酸酯的最佳条件是:催化剂的用量为0.4 g,反应温度为45℃,反应时间为120 min,反应器转速大于500 r·min^(-1);载体经3%硝酸预处理,5%过硫酸铵改性,再经2.5%氯化镁改性,制得的催化剂反应性能最好。

钯-铂重整催化剂中铂含量测定的干扰因素及消除方法

按照NB/SH/T 0570-2017检测标准,使用分光光度法测定了Al2O3基钯-铂重整催化剂中的铂含量,考察了络合物放置时间、氧化铝、共存元素钯等因素对铂含量测定的影响,并采取共存离子掩蔽法消除了钯的存在对铂含量测定产生的干扰。结果表明:氯铂酸锡络合物的最佳放置时间为1 h,基体氧化铝对铂元素的测定没有影响,钯的存在使得铂含量测定结果偏大;在每100 mL待测溶液中添加2.5 mL的1,2-环己二胺四乙酸(质量分数1.0%),可消除钯对铂含量测定的干扰;在优化条件下,测定HH-8及HH-9催化剂试样中铂质量分数平均值分别为0.237%,0.179%,相对标准偏差小于3%,方法检出限为0.16 mg/L,加标回收率为97.3%~101.0%。

某环保公司废钯炭催化剂回收利用项目通风设施设计

文章从全面通风、局部通风和事故通风三个方面对某环保公司废钯炭催化剂回收利用项目中可能产生化学有害因素的环节进行通风防护设计。设计结果表明,项目采取的通风设施符合相关规范的要求,局部通风的实际风量能够满足设计风量的要求,事故通风的实际风量能够满足通风换气次数不低于12次的要求,预计项目实施后能够起到防护的作用。

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定尾气净化用金属载体催化剂中的铂、钯和铑含量

如何精准地测定汽车尾气催化剂的贵金属含量(铂、钯、铑),对于控制贵金属的成本、回收贵金属及控制催化剂的性能具有重要意义。试验采用电感耦合等离子体原子发射光谱法来测定尾气用净化金属载体催化剂中的铂(Pt)、钯(Pd)和铑(Rh)含量。具有而言,含有尾气净化用金属载体催化剂的试样采用盐酸进行预处理,然后加入聚环氧乙烷溶液降低胶粒对过滤的影响,过滤产物在马弗炉(300℃)内进行炭化处理,并加入20 g Na_(2)O_(2),经过沉淀凝聚实现富集分离。最后,采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对分离的铂、钯、铑的含量进行测定。在样品测定过程中,Pt、Pd和Rh的加标回收率分布范围表现良好,分别为97.1%~109.0%、91.0%~101.8%和93.2%~102.2%。该方法具有快速定量分析、检出限较低、精密度良好、动态范围宽的特点,为贵金属检测行业的标准制定奠定了数据理论支撑。

泡沫镍负载石墨烯/钯复合催化剂制备及电催化偏二甲肼研究

为了解决电化学方法处理偏二甲肼(Unsymmetrical Dimethylhydrazine,UDMH)污染时,常用的碳基电催化剂贵金属含量较高、价格昂贵的问题,采用化学浸渍法制备泡沫镍负载石墨烯/钯复合催化剂,分析了氧化石墨烯浓度、PdCl2浓度和pH值对催化剂性能的影响,运用扫描电子显微镜、X射线能谱和X射线衍射表征了催化剂的表面形貌和结构特征。将复合催化剂应用于构建UDMH-质子交换膜燃料电池,测试了电池的性能。结果表明:大比表面积的氧化石墨烯浓度变化是影响复合电极电催化性能的主要因素;在氧化石墨烯浓度为1 mg/mL、PdCl2浓度为0.2 mol/L、pH=3的条件下,UDMH氧化峰电流密度最大;所制备的燃料电池可获得最大开路电压0.9 V、最大功率密度0.61mW/cm^(2)的性能输出。

混合碳四全加氢镍系催化剂的制备与性能评价

使用共沉淀法和挤条成型工艺小试制备了混合碳四全加氢镍系催化剂,考察了反应压力、体积空速、氢烃体积比等加氢工艺条件对催化剂性能的影响;采用打片成型工艺进行催化剂中试放大制备,并对其性能进行了评价。结果表明:在入口温度为室温,反应压力为2.0 MPa,氢烃体积比为300,进料体积空速为2.0 h^(-1)的优化加氢工艺条件下,小试催化剂可以将混合碳四原料中单烯烃质量分数降低至1.0%以下;与小试催化剂相比,中试放大催化剂堆积密度和径向抗压碎力分别提高73%,302%;中试放大催化剂与进口钯系催化剂在789 h评价周期内的不饱和烃转化率分别为94.26%,89.72%,前者比后者具有更优的低温加氢活性和加氢稳定性。