Co-Mg/Al类水滑石衍生复合氧化物上N2O催化分解的研究

恒定二价与三价阳离子比为3((nCo+nMg)/nAl=3), 采用共沉淀法制备不同Co含量的系列类水滑石前驱物CoxMg3-xAl-HT(x=0, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3), 经焙烧得到其衍生复合氧化物催化剂CoxMg3-xAlO. 采用XRD、BET、TG-DSC和TPR等表征手段考察了Co含量对材料前驱物及其衍生复合氧化物组成和结构等方面的影响, 研究了系列CoxMg3-xAlO催化剂的催化N2O分解性能; 同时探讨了反应条件, 如N2O浓度、空速、O2和H2O等因素对催化剂活性的影响. 结果表明, 所有前驱物材料均能形成完整的层状水滑石结构；经高温焙烧后形成了以Co-Al尖晶石为主相的复合氧化物, 且Co掺杂有助于尖晶石相的生成； Co含量对材料的热稳定性、比表面、可还原性和催化分解活性有显著的影响；含Co复合氧化物催化材料存在两个还原峰, 还原过程为Co3+→Co2+→Co；Mg有助于提高催化剂的热稳定性；随着Co含量增加, 催化剂比表面下降, 但比表面不是影响催化剂活性的主要因素； 500 ℃焙烧后的Co2.5Mg0.5AlO催化剂具有较好的N2O催化分解活性；提高前驱物的焙烧温度导致催化剂的活性下降；N2O浓度、空速及O2对催化剂活性的影响较小, 而H2O则对催化剂的活性有较大的影响.     

CuO/Ti0.5Zr0.5 O2催化剂上NO+CO反应活性的研究

以Ti0.5Zr0.5O2复合氧化物为载体，采用浸渍法制备了不同负载量的CuO／Ti0.5Zr0.5O2(TZ)催化剂，考察了催化剂对NO的反应活性，并用TPR、TG-DTA和NO-TPD等技术对催化剂进行了表征。结果表明，CuO的负载量和焙烧温度对催化剂的活性均有影响。30％CuO／Ti0.5Zr0.5O2(500℃，2h)在反应温度为400℃时NO转化率为100％。TPR结果表明，CuO负载量≤12％时，在TPR上出现了2个还原峰(即α和β峰)；而进一步提高CuO的负载量，出现了γ还原峰，推测α峰为高度分散Cu物种的还原，β峰为孤立的Cu物种的还原，γ峰则为晶相CuO的还原峰。TG-DTA图谱显示在725℃左右的放热峰是ZrTiO4晶化过程的完成。NO-TPD结果表明NO吸附在TZ上的热脱附过程中，出现2个脱附峰；而NO吸附在12％CuO／TZ上，500℃和750℃焙烧的催化剂上出现3个脱附峰；而在850℃和950℃焙烧的催化剂上只出现2个脱附峰，且NO在上述不同焙烧温度的催化剂上的脱附峰温均低于载体，这表明NO吸附在CuO／TZ催化剂上比吸附在Ti0.5Zr0.5O2上更容易脱出和分解。     

CO催化氧化中氧化铜对CeO2的调变作用

采用柠檬酸络合法制备并应用XRD、ICP和微反活性等方法研究了Cu－Ce－O催化剂体系,当体系中铜含量较少,焙烧温度较低时,以萤石矿型结构存在,CuO掺杂进入CeO2的晶格中;当铜含量较多,焙烧温度较高时,除了以萤石矿型结构存在外,还伴随有单斜晶系CuO的生成,焙烧温度高达1000℃时,体系无其它结构型式的晶相形成,研究发现少量的CuO使体系催化氧化CO的活性大大提高;只有极少量的CuO进入CeO2的晶格内部,该催化剂最佳配方是Cu／（Cu＋Ce）原子百分比为15％,700℃焙烧4h,其中起高催化氧化作用的是由CuO掺杂调变而成的萤石矿型复合氧化物,其组成为Cu0.06Ce0.94O1.94。     

含钯类水滑石衍生复合氧化物Pd/M3AlO(M=Mg,Co, Ni,Cu, Zn)催化剂上氯苯的催化氧化

采用共沉淀法制备了系列含Pd类水滑石材料, 类水滑石基体为M3Al-HT (M=Mg, Co, Ni, Cu, Zn), 经焙烧制备出含Pd类水滑石衍生复合氧化物催化剂. 通过X射线衍射(XRD), 热重-差热分析(TG-DTG), H2程序升温还原(H2-TPR), O2程序升温脱附(O2-TPD)和N2吸脱附等表征技术手段研究了不同二价金属元素对含Pd类水滑石衍生复合氧化物催化剂物理化学性质及其对挥发性有机污染物氯苯催化氧化性能的影响. XRD和TG-DTG结果表明, 不同二价金属元素, 除Cu外, 都能形成类水滑石层状结构, Pd在不同类水滑石前驱物中均能良好分散. 不同的二价金属元素对催化剂性能的影响不同, 其中Pd/Co3AlO催化剂表现出最高的氯苯催化氧化活性, 其起燃温度和全转化温度分别为182和283 ℃. H2-TPR和O2-TPD测试表明, Pd和类水滑石衍生复合氧化物存在着协同作用, Pd的引入促进了复合氧化物的还原, 从而影响氧化物的氧化还原性能. Pd/M3AlO系列催化剂的活性主要受催化剂的氧化还原性能及其表面活性氧物种的影响.     

镧掺杂水滑石材料的热分解过程研究

采用共沉淀法制备了系列La掺杂改性的含Cu类水滑石,高温焙烧得到其衍生混合氧化物材料,并用XRD,TG-DSC,FT-IR等对材料进行表征.结果表明,前驱物XRD图谱呈典型的水滑石衍射特征且颗粒结晶良好;经800℃焙烧后,掺杂La2O3含量为5.1%的样品仅有Mg1-xFexO晶相出现,说明La的掺杂提高了材料的高温稳定性,混合氧化物中的Cu离子呈高分散状态.     

Cu对Pt/Cu-Mg-Al-O催化剂上NOx储存性能的影响

固定二价与三价阳离子摩尔比为3∶1,采用共沉淀法合成系列Cu-Mg-Al水滑石,经500 ℃焙烧制成复合氧化物Cu-Mg-Al-O（wCuO(％)分别为0、5、10、20,简称w-CMAO, w=0、5、10、20）.通过浸渍法制备Pt/Cu-Mg-Al-O负载型复合氧化物催化剂.XRD结果表明Cu在催化剂及其前驱体中高度分散.采用等温NO_x储存实验研究催化剂对NO_x的储存性能, NO_x-TPD法考察储存的NO_x脱附情况.实验结果表明,尽管Cu取代减少了催化剂中MgO含量,但增强了催化剂的NO氧化活性,有效提高了催化剂的NO_x储存性能.同时TPD结果进一步表明当CuO掺杂量在w=(10～20)％ 时,可以明显降低催化剂上生成的硝酸盐的分解温度.     

钴铝复合氧化物同时催化去除碳烟和氮氧化物

以稳态共沉淀法合成的含Co类水滑石为前驱物, 制备了具有介孔结构的复合氧化物催化剂(CAO), 采用程序升温反应技术评价了催化剂同时去除碳烟和氮氧化物的性能, 并用ICP, BET, SEM和XPS等手段分析了材料结构和催化性能的关联. 结果表明, 催化剂呈现钴尖晶石相, 材料表面除了存在与金属键合的晶格氧外, 还有大量的吸附氧. Co/Al摩尔比和焙烧温度影响催化剂的活性, 当Co/Al摩尔比为4和焙烧温度为800 ℃时制备的4CAO-800是一种综合性能良好的催化剂, 具有较低的起燃温度(t_i=290 ℃), 生成N₂的选择性较高(S_N2/C=3.5%). 在同时去除碳烟和NO_x反应中, 碳烟的催化燃烧过程可能存在溢流机理和氧化还原机理协同作用.     

NiO/LaMnO3催化剂用于乙醇水蒸气重整反应

采用柠檬酸络合-浸渍法制备了NiO/LaMnO3钙钛矿型复合氧化物催化剂并将其应用于乙醇水蒸汽重整制氢反应, 考察了NiO含量、焙烧温度对催化剂性能的影响, 采用XRD、TPR和热分析等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, 该催化剂具有高活性、高选择性和良好的稳定性. 催化剂中的NiO含量和焙烧温度对催化性能有显著影响. 在原料气体积组成为20%(体积分数, φ) C2H5OH 和水以及80%(φ)N2, 其中水醇摩尔比为3:1, 空速为80000 mL·h-1·g-1 cat, 反应温度为400 ℃时, 15%(质量分数, w)的NiO/LaMnO3上, 乙醇转化率接近100%. 关联催化剂活性和TPR及XRD实验结果, 发现催化剂的高活性源于由催化剂前驱体中进入钙钛矿型复合氧化物晶格中的镍离子被还原所得的金属镍.     

镧掺杂粘土源含铜氧化物催化剂的制备、表征及催化性能

采用共沉淀和水热法合成了不同阴离子粘土前驱型复合氧化物催化材料,样品经XRD,FTIR,TPR,TG-DSC,SEM进行表征.同时考察了铜含量在掺杂和不掺杂稀土时对甲烷催化燃烧的影响,结果发现随含铜量增加催化活性增加;未掺杂La的催化剂在高温下出现失活现象,而掺杂型催化剂稳定性良好.同时,制备方法对催化剂的性能有显著影响,在不同制备前驱物pH的条件下,使用共沉淀和水热法合成的阴离子粘土材料,合成时的pH均对催化剂的活性影响较大;同时焙烧温度对催化活性有不同程度的影响.     

铝掺杂对铜铈复合氧化物催化一氧化碳氧化性能的影响

以金属硝酸盐为原料、碳酸钠为沉淀剂,采用共沉淀法制备了一系列Cu0.1Ce0.9-xAlxOy复合氧化物催化剂,并用低温氮气吸附/脱附、X-射线衍射(XRD)和氢-程序升温还原(H2-TPR)等对样品进行了表征,利用微反-色谱评价装置考察了催化剂对CO低温氧化反应的活性,研究了Al含量(x=0～0.3)和催化剂焙烧温度(350、500和650℃)对Cu0.1Ce0.9-xAxOy催化活性的影响。结果表明,随着催化剂中Al含量(x)的增加,Cu0.1Ce0.9-xAlxOy的催化活性先提高,至x=0.1时达到最大,之后又逐渐降低;当催化剂的焙烧温度为500℃时,Cu0.1Ce0.8Al0.1Oy的催化活性最大。Cu0.1Ce0.9-xAlxOy的催化活性与其CuO的还原性之间有较好的对应关系。     

La促进型六铝酸盐Ba1－xLaxFeAl11O19－δ催化甲烷燃烧性能

用碳酸铵水溶液共沉淀法制备了系列Ba_1－xLa_xFeAl₁₁O_19－δ六铝酸盐型催化剂,并以甲烷燃烧为探针反应考察催化剂的催化活性.La部分取代Ba提高了催化剂的催化甲烷燃烧活性,且随La取代量的增加,催化剂的起燃温度呈规律性变化,镧、钡之间存在最佳配比,活性最好的催化剂为Ba_0.2La_0.8FeAl₁₁O_19－δ,其催化甲烷燃烧的起燃温度仅有495 ℃（V_CH4:V_O2:V_N2=1:4:95）.XRD和SEM结果表明,不同含量镧掺杂的材料经1 200 ℃焙烧5 h后，呈现典型的六铝酸盐结构特征；不同温度的焙烧实验表明掺杂镧能够促进六铝酸盐相的形成.Diffuse UV-Vis表征表明催化剂中的铁呈＋3价,Diffuse UV-Vis, TPR和FT-IR结果表明Ba、La、Fe之间存在协同作用.     

Zn取代类水滑石衍生复合氧化物上N2O的催化分解

恒定二价与三价阳离子比为3((nZn+nMg)/nAl=3), 采用共沉淀法制备不同Zn含量的系列类水滑石前驱物ZnxMg3-xAl-HT (x=0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0), 经焙烧得到其衍生复合氧化物催化剂ZnxMg3-xAlO, 用于N2O的直接催化分解. 采用X射线衍射(XRD)、比表面积分析(Brunauer-Emmett-Teller)、热分析(TG-DSC)和傅里叶变换红外(FT-IR)光谱等表征手段考察了Zn含量对材料前驱物及其衍生复合氧化物组成和结构的影响, 研究了系列ZnxMg3-xAlO催化剂的N2O催化分解性能, 同时探讨了反应条件, 如N2O浓度、空速、O2和H2O等因素对催化剂活性的影响. 结果表明, 所有前驱物材料均能形成完整的层状水滑石结构; 经高温焙烧后形成了以Zn-Al尖晶石为主相的复合氧化物, 且Zn掺杂有助于促进尖晶石相的生成; Zn含量对材料的热稳定性、比表面积和N2O催化分解活性有显著的影响; 随着Zn含量增加, 催化剂比表面积下降, 但其不是影响催化剂活性的主要因素; 650 ℃焙烧后的Zn2.0Mg1.0AlO催化剂具有较好的N2O催化分解活性; N2O浓度、空速及O2对催化剂活性的影响较小, 而H2O则对活性有较大的影响.     

Cu取代对水滑石前驱物及其衍生氧化物性能的影响

The coprecipitation method was used to prepare a series of different oxides (CuO: 0, 5%, 10%, 15%, 20%, 30% and 40%) derived from Cu substituted Mg/Al mixed anionic clay precursors (hydrotalcites) at the ratio of M2+/M3+ =3. In order to study influences of Cu and Mg content upon the performance of these materials, such characterization techniques as X-ray diffraction, thermogravimetrical analysis, differential scanning calorimetry, temperature programmed reaction and Fourier transform infrared reflectance spectra, were used. The results showed that complete structure of hydrotalcite precursors could be formed when CuO≤30%. When CuO≥40%, Cu(OH)2 phase appeared. Homogeneous composite oxides can be obtained by high temperature calcination at CuO≤20%. When CuO>20%, CuO phase was isolated. The content of Cu and Mg had significant influences on thermal stability of materials. The reduction ability of materials was related to calcination temperatures and material composition.     

Characterization and catalytic activity of unsupported FeV and K-FeV catalysts for diesel soot combustion

A microstructural characterization by XRD, FT-IR and temperature programmed reduction (TPR) of unsupported FeV and K-FeV catalysts, prepared by solid-state synthesis, is reported. The formation of FexVyOz mixed phases of different compositions has been evidenced depending on the V/Fe ratio and calcination temperature. The catalytic activity of the samples in the combustion of diesel soot has been investigated with the aim to understand the role of FexVyOz mixed phases in the title reaction. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

CeO2-ZrO2催化材料对汽油车颗粒物的催化燃烧

采用共沉淀的方法合成了一系列不同CeO₂和ZrO₂质量比的催化剂（wCeO₂-（1-w）ZrO₂）并用于汽油车颗粒物的催化燃烧。采用程序控制以10 ℃·min^-1的升温速率,从室温升到850 ℃氧化测试催化剂的燃烧活性。同时,对催化剂进行了X射线衍射（XRD）、拉曼（Raman）光谱、氮气-吸脱附比表面（N₂-BET）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）分析、储氧能力（OSC）、氢气-程序升温还原（H₂-TPR）表征。经过800 ℃焙烧后,70%CeO₂-30%ZrO₂样品表现出最好的活性性能,其T_m（活性测试燃烧反应中燃烧产物浓度达到最大峰值铈所对应的燃烧温度）从空白样品的719 ℃降低到625 ℃。同时,70%CeO₂-30%ZrO₂样品也表现出优异的热稳定性能。催化燃烧性能与催化剂的结构、表面组成特性以及氧化还原性能有关。XRD和拉曼光谱表明富铈样品具有典型的立方相结构,富锆样品具有四方相结构。XPS表明不同催化剂的Ce中Ce³⁺的摩尔比例及表面氧与晶格氧的比例存在明显差异,其导致催化性能不同。同时,70%CeO₂-30%ZrO₂样品具有最大的储氧能力及最优异的还原性能。此外,焙烧温度的升高,70%CeO₂-30%ZrO₂样品在结构、表面组成和氧化还原能力并没有出现明显的下降和破坏,表明70%CeO₂-30%ZrO₂样品具有优良的热稳定性能。     

焙烧温度对Pd-Cu/凹凸棒土CO常温催化氧化性能的影响

以凹凸棒土(APT)作载体,采用等体积浸渍法制备了Pd-Cu/APT催化剂,以CO氧化为探针反应,在连续流动微反装置上,考察了焙烧温度对催化剂CO常温催化氧化性能的影响。通过N2-物理吸附、XRD、TG、FT-IR和H2-TPR等手段对催化剂的结构和性质进行了表征。结果表明,随焙烧温度升高,Pd-Cu/APT中载体逐步脱水,进而引起催化剂结构和织构变化,其中,Cu物种由Cu(OH)Cl逐渐向CuO转变,同时,高分散的Pd物种与Cu物种间相互作用先增强后减弱。经300℃焙烧的催化剂比表面积大,Cu物种以Cu(OH)Cl形式存在,且具有良好的分散状态,与Pd物种之间产生较强的相互作用,显著提高了其还原性能。在空速6 000 h-1、CO体积分数0.5%、水蒸气体积分数3.3%的反应条件下,常温可将CO完全转化800 min以上。焙烧温度高于或低于300℃均引起CO常温催化氧化性能的下降。     

Mixed metal oxide catalysts for the selective oxidation of ethylbenzene to acetophenone

MgAl and MgMAl oxides(M = Co,Ni and Cu) with a Mg:M:Al molar ratio = 4:1:1 were synthesized from the calcination of their corresponding layered double hydroxide(LDHs) precursors.Their catalytic activities were examined for the oxidation of ethylbenzene using tert-butylhydroperoxide(TBHP) as an oxidant.The oxidized product was mainly acetophenone.The catalytic activities were in the order of MgCuAl>MgNiAl～NiAl～MgCoAl～CoAl>CuAl>MgAl oxides.Reusability studies show that the catalysts are stable under the re...     

Diesel soot combustion catalysts: review of active phases

The most relevant information about the different active phases that have been studied for the catalytic combustion of soot is reviewed and discussed in this article. Many catalysts have been reported to accelerate soot combustion, including formulations with noble metals, alkaline metals and alkaline earth metals, transition metals that can accomplish redox cycles (V, Mn, Co, Cu, Fe, etc.), and internal transition metals. Platinum catalysts are among those of most interest for practical applications, and an important feature of these catalysts is that sulphur-resistant platinum formulations have been prepared. Some metal oxide-based catalysts also appear to be promising candidates for soot combustion in practical applications, including ceria-based formulations and mixed oxides with perovskite and spinel structures. Some of these metal oxide catalysts produce highly reactive active oxygen species that promote efficient soot combustion. Thermal stability is an important requirement for a soot combustion catalyst, which precludes the practical utilisation of several potential catalysts such as most alkaline metal catalysts, molten salts, and metal chlorides. Some noble metal catalysts are also unstable due to the formation of volatile oxides (ruthenium, iridium, and osmium).