贵金属催化剂低温催化氧化一氧化碳研究进展

随着“双碳”政策的不断推行以及人们环保意识的不断提高,一氧化碳(CO)作为典型的大气污染物,已成为工业废气和汽车尾气排放的主要控制对象。贵金属型CO氧化催化剂具有优异的低温活性、抗中毒抗性能,是CO催化氧化处理的最为有效的手段之一。基于贵金属型CO氧化催化剂的研究现状,重点围绕Pt、Pd、Au、Ag、Rh贵金属催化剂的贵金属调控技术和载体可控技术进行综述,总结了贵金属型CO氧化催化剂的性能优化策略和发展方向,为开发高性能的CO氧化催化剂提供指导。

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。

车载燃料电池用铂基催化剂的研究进展

能源危机和环境污染是车载燃料电池发展的主要驱动力。电催化剂的性能和成本是制约其实现商业化的关键因素之一。目前,车载燃料电池用催化剂主要是铂(Pt)基催化剂,文章对质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池和甲酸燃料电池三种车载燃料电池用铂基催化剂的研究进行综述,并对其存在的问题进行了分析和讨论。

Pd-Rh/AlCeZrO_x催化剂的制备及性能评价研究

采用溶胶-凝胶法制备了新型Pd-Rh/AlCeZrO_x催化剂。利用N2物理吸附、X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)、差热-热重分析(H2-TG)和氢气程序升温还原(H2-TPR)技术研究了不同焙烧温度条件下Pd-Rh/AlCeZrO_x催化剂的比表面积、物相结构、储氧量及氧化还原性能。结果表明,该催化剂热稳定性好,储氧量高。800℃焙烧4 h后,其比表面积和储氧量分别为176.88 m2/g和743.67μmol/g;1000℃焙烧4 h后,贵金属颗粒小于10 nm。分别在模拟天然气(CNG)车尾气和汽油车尾气氛围下的整体式小样性能评价表明,该催化剂可用于CNG车尾气的净化,其最佳空燃比(α)范围为0.978~1.025;也可用于汽油车尾气的净化,最佳空燃比α≈1。

水热晶化法制备RhCeZrLaNdOx催化剂及其性能研究

采用水热晶化法一步制备了RhCeZrLaNdO_(x)系列催化剂,测定其比表面积、储氧量和还原温度等性能参数,并进行结构和形貌表征,研究了制备过程中水热晶化温度和时间、表面活性剂等条件对催化剂性能、结构和形貌的影响。结果表明,以月桂酸作为表面活性剂,在160℃水热晶化4 h制备的催化剂具有较大的比表面积、较高的储氧量和较低的还原温度,微观结构为四方相的固溶体纳米颗粒。与传统浸渍法制备的Rh/CeZrLaNdO_(x)催化剂比较,水热晶化法制备的催化剂对CO还原NO具有更好的低温催化活性。

通过THC-OSC相关性研究筛选满足EOBD要求的临界催化剂

EOBD(Euro On-Board-Diagnostic欧洲车载诊断)系统的完成是一个复杂的过程,其中的排放超标报警临界值的设定需要整车厂、催化剂供应商、电控标定商等多方共同合作才可以实现,而对催化剂供应商来说,制备满足EOBD要求的临界催化剂或转化器又是完成EOBD系统标定工作的重要工作之一,本文从大量的实践总结和数据分析着手,通过研究THC(整车排放的碳氢化合物)-OSC(催化剂储氧量)之间的关系,最终确定临界催化剂OSC所处的范围和要求,从而可以快速有效地完成临界催化剂的制备,该方法在奇瑞S11车型上成功完成EOBD所需的临界催化剂的筛选工作。

汽车失效催化剂预处理方法研究

系统研究了原料粒度、品位、酸度、液固比、浸出温度、浸出时间、氧化剂用量及溶液电势、预处理方法对汽车失效催化剂中铂族金属浸出率的影响。结果表明,在粒度-0.074mm、液固比L/S=5/1、90-100℃、控制溶液电势1.0-1.2V氯化浸出8h,原料品位愈高,渣率愈低,浸出率愈高;随着盐酸和硫酸混合酸浓度的增加,铂族金属的浸出率急剧升高并且均高于单一的盐酸和硫酸介质。添加硫酸氢钠焙烧预处理（300℃,3h）能显著提高铂族金属尤其是铑的浸出率,铂、钯的浸出率大于99%,铑的浸出率大于97%。

活性炭载体的改性对钯炭催化剂性能的影响研究进展

活性炭载体的杂质成分和表面含氧官能团对钯炭催化剂的性能有显著影响。从改性活性炭载体的杂质成分,增加或去除表面含氧官能团的角度综述了近年来活性炭载体的改性对钯炭催化剂性能的影响。文献分析表明:活性炭载体的杂质成分一般会对钯炭催化剂的性能产生负面影响,但在氢化脱氯反应中却起到积极的作用;活性炭载体在液相和气相中氧化,能够增加表面含氧官能团的种类和数量,而惰性气氛下的热处理常被用于选择性的移去或去除一些官能团;表面官能团的数量和种类决定着贵金属钯前驱体的平衡吸附量,贵金属钯的分散度以及钯的粒径等,从而进一步影响所制备的催化剂的性能。

催化碳烟氧化用PtCe_(x)Zr_(1-x)O_(2)催化剂的制备及性能研究

采用水热晶化法一步制备了铈锆摩尔比不同的PtCe_(x)Zr_(1-x)O_(2)系列催化剂,测定其比表面积、储氧量、氢气还原温度等物化性能参数,并进行结构表征,研究催化剂组成中铈锆摩尔比(nCe/nZr)对催化剂结构和性能的影响。结果表明,当nCe/nZr=5:5时,制备得到的PtCe_(0.5)Zr_(0.5)O_(2)催化剂晶粒尺寸最小,储氧量较高,氢气还原温度低,微观结构为四方相和立方相2种晶型结构并存的固溶体。与传统贵金属浸渍负载方法制备的Pt/Ce_(0.5)Zr_(0.5)O_(2)催化剂相比较,水热晶化法一步制备的PtCe_(0.5)Zr_(0.5)O_(2)催化剂对碳烟的低温氧化具有更优的催化活性。

Pd/C催化剂及其冶金废料分解和测定的研究

研究了Pd/C催化剂及其冶金废料分解和测定的问题。预先灼烧试样除去碳等杂质,再用焦硫酸钾熔解,溶解处理后分别以络合滴定法和分光光度法测定Pd。灼烧损失空白Pd/C加标回收率为99.4%-100.5%,证明试样预先灼烧未引起Pd的损失。结果表明：对于Pd含量高达xx%的样品,尽管试样组成复杂也应采用丁二肟沉淀分离滴定法进行测定;对于Pd含量〈5%的样品,无论试样组成简单或复杂均应采用操作简便的光度法。

质子交换膜燃料电池改性铂基催化剂研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)由于其工作效率高、启动速度快、环境友好等优点而倍受青睐。所用催化剂中的核心组分(金属铂)的成本和催化性能是制约其实现商业化的关键因素之一。目前有关改性铂基催化剂应用于质子膜燃料电池的研究工作主要集中在2个方面:一是通过改性催化剂的结构降低铂用量;二是改性载体材料制备活性组分高度分散的高性能催化剂。综述了近年来质子膜交换燃料电池改性铂基催化剂的研究进展,并对PEMFC催化剂的发展做了展望。

稀土在直接甲醇燃料电池铂基催化剂中的应用及研究进展

直接甲醇燃料电池(DMFC)以其高效、低污染的特点而备受关注。铂基电催化剂被认为是DMFC阳极的有效催化剂。但由于在甲醇氧化过程中铂的活性中心容易被产生的中间产物如CO等吸附和堵塞,导致催化活性降低,稳定性差,严重制约了直接甲醇燃料电池推广应用。稀土元素由于其4f轨道独特的电子结构和相应的镧系收缩效应,在铂基电催化剂中可有效提高铂催化剂的活性和耐久性。本文简要总结近年来稀土氧化物作为铂基电催化剂的助催化剂、碳材料掺杂改性剂和载体在甲醇氧化反应中的催化活性和抗CO中毒能力应用研究,以及铂-稀土金属(Pt-RE)纳米合金催化剂对DMFC长期运行稳定性的影响;并对稀土元素在铂基电催化剂中的应用发展提出了展望。

Pd-Rh型老化催化剂与整车排放标定应用研究

制备了满足国六排放法规要求的Pd-Rh型快速老化催化剂,按照GB18352.6-2016进行WLTC循环试验,得到工况下的基本排放特性,并通过多次电控数据优化降低污染物排放。结果表明,在开发初期,对快速老化催化剂与电控数据进行充分匹配,能快速有效的评估催化器使用寿命,尽可能使得催化剂在整个使用周期内满足排放法规要求。

La改性Pd基催化剂催化甲烷氧化的抗水热性能研究

甲烷是第二大温室气体,其年度增温潜能是CO_(2)的26~28倍。天然气车排放尾气中的主要成分为未燃烧完全的甲烷和高浓度的水(高达20%),目前已有大量研究表明水会严重影响Pd活性组分的催化活性及氧化铝载体的催化稳定性,因此如何在高含水废气中处理这些甲烷一直是天然气车后处理催化剂的研究热点。本研究采用等体积浸渍法制备了改性载体(AlLa5、AlLa10和AlLa15),并用过量浸渍法将0.5%Pd负载到改性载体Al_(2)O_(3)-La和未改性载体γ-Al_(2)O_(3)上,同时考察了La的引入比例对催化剂催化甲烷氧化中的耐水热性能影响,用N_(2)物理吸脱附、CO脉冲吸附、XPS和XRD等方法对所制备催化剂进行表征。结果表明,La的加入明显提高催化剂在催化甲烷氧化中的耐水热性能,其中Pd/AlLa5表现出最优异的耐水热稳定性。

储氧量及空燃比对钯催化剂选择氧化CH_4和CO的影响

制备了Pd/AlLaZrTiO_x(Pd/A),Pd/AlCeZrLaO_x(Pd/CZ)和Pd/(AlLaZrTiO_x+AlCeZrLaO_x)(Pd/CZA)3种催化剂,用热分析仪测试其储氧值(OSC),用红外光谱仪测试在过量空气系数(α)分别为0.8、1.0和1.4时3种催化剂对CH_4和CO的选择氧化性能。结果表明,催化剂的储氧性能和空燃比氛围均对CH4和CO的选择氧化性能有较大影响。储氧能力较差的Pd/A和Pd/CZA催化剂在α=1(理论空燃比)时有利于CH_4的催化燃烧,在α=1.4(富氧条件)时对CO的完全氧化有利;储氧能力较好的Pd/CZ催化剂对CH_4的催化燃烧和CO的完全氧化均在α=1左右时比较有利。贫氧条件下,Pd/CZ催化剂有利于CH_4的催化燃烧和CO的完全氧化;富氧条件下,Pd/CZA催化剂有利于CH_4的催化燃烧和CO的完全氧化;在理论空燃比附近,Pd/A催化剂对CH_4的催化燃烧较好,Pd/CZ催化剂对CO的完全氧化较好。

活性炭预处理对Rh/C催化剂活性的影响

通过硝酸和高温2种不同方法处理活性炭与未处理的活性炭进行比较。以红外光谱,氮气吸附脱附测定活性炭表面基团、比表面、孔径孔容的变化。以XRD、TPR、SEM对3种不同催化剂进行表征,并通过对氯硝基苯加氢制对氯苯胺来检测催化剂的活性。结果表明,高温处理活性炭后其比表面和孔容略有升高,表面基团发生了改变,催化剂活性提高。

“双湿法”从汽车失效催化剂中回收铂族金属及有价金属

通过常规湿法浸出-预处理-再次湿法浸出的“双湿法”工艺,综合回收多种汽车失效催化剂（SAC）中的铂族金属（PGMs）及有价金属镧、铈和锆。采用X射线荧光法、分光光度法、ICP-AES法、扫描电镜及X射线衍射进行分析表征。结果表明,“双湿法”工艺可使铂、钯、铑的浸出率比常规湿法浸出分别提高了7%-30%、2%、18%-21%,PGMs的回收率大于95%,浸出渣率为30%-35%;镧、铈和锆同时得到有效回收,其中铈、锆的综合回收率大于92%。

汽车失效催化剂预处理技术

汽车失效催化剂的破碎、细磨、均匀化,取出代表性的样品并准确分析其中铂族金属的含量是所有研究工作的基础;汽车失效催化剂中铂族金属的赋存状态以及铈锆铝固熔体的包裹是影响铂族金属浸出率的主要因素。详细介绍了低温焙烧、还原、焙烧—还原、微波焙烧、氯化焙烧法、酸化焙烧、碱化焙烧、加压碱浸法等预处理方法,并对各种方法的优缺点进行了比较、分析,希望对从事相关领域研究的人员有所裨益。

老化温度对汽车临界催化剂性能的影响初探

临界催化剂的制备是汽车车载诊断(OBD)系统标定认证的难点。高温快速水热老化方式是国五工况下常见的OBD催化剂制备方式之一,但该方式制备的老化温度与催化剂整车性能之间关系尚不明确。将同批催化剂在不同温度老化,采用整车排放、台架储氧能力(OSC)和比表面积(BET)共3项指标的测试,研究了各指标与老化温度的关系。结果表明,在拐点温度之前各项性能变化较平缓,其后随温度升高劣化幅度急剧加大,3项指标的拐点温度稍有差异。通过催化剂OSC或BET的测定,预估拐点温度,可以快速定位临界催化剂样件烧制的温度范围,简化制备流程。

铑在三效催化剂中的应用

铑因其较优的抗老化性能、抗硫中毒能力和对氮氧化物良好的处理能力及优异的N2选择性,在三效催化剂中得到了大量应用。近年来由于Rh价格节节攀升,提高Rh的利用率,降低使用量是当前亟待解决的问题。基于40多篇文献的分析,从尾气净化反应中Rh的状态、催化剂载体优化、制备方法的影响和催化剂设计几方面综述了Rh基催化剂相关技术的研究现状。通过对载体、载体与Rh的相互作用、Rh与Pd和Pt的相互作用的优化,可以提高贵金属Rh的利用率。另外催化剂的结构设计对降低贵金属Rh用量也有很大作用,针对性地设计催化剂中贵金属的分布可以在保持或提升催化剂活性的前提下降低催化剂成本。