首页 | 官方网站   微博 | 高级检索  
相似文献
 共查询到20条相似文献,搜索用时 859 毫秒
1.
制备了系列甲烷化学链燃烧用CeO2/Co3O4复合氧载体,采用XRD、H2-TPR、甲烷程序升温和恒温反应对氧载体进行了表征与评价。研究了不同CeO2的负载量对复合氧载体的结构、氧化还原性、产物选择性的影响。结果表明,氧化铈的添加不仅降低了氧载体的初始反应温度,还延长了有效反应时间,但铈添加量过高会降低产物CO2选择性,使甲烷向部分氧化进行。CeO2(30%)/Co3O4氧载体在650 ℃经20次循环后甲烷转化率和CO2选择性均未明显降低,表现出较高的活性和化学链循环稳定性。  相似文献   

2.
采用沉淀法将ZIF-67负载到CeO2上,制备了具有多重活性位点的非均相催化剂ZIF-67/CeO2,并研究其催化CO2和甲醇直接反应生成碳酸二甲酯(DMC)的性能。采用X射线衍射、N2吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱研究了ZIF-67/CeO2的各种理化性质。结果表明,ZIF-67的引入使ZIF-67/CeO2催化剂产生更多的氧空位。在考察的ZIF-67/CeO2系列催化剂中,0.3-ZIF-67/CeO2(0.3为Co、Ce物质的量之比)在具有高的比表面积的同时还能保持介孔结构,具有丰富的酸碱位点,并且具有较高的CO2吸附容量,表现出最好的催化性能。在反应温度为140℃、压力为4.5 MPa的条件下反应4 h,DMC收率可达到3.79 mmolDMC·gcat-1。  相似文献   

3.
利用太阳能在温和条件下实现CO2还原反应,不仅可以缓解过度消耗化石能源造成的能源危机,还可以改善诸如温室效应和海洋酸化等环境问题.光热协同催化可以有效降低催化反应温度,具有较大的应用前景.本文利用Ru与暴露TiO2{001}晶面的TiO2载体产生的金属-载体相互作用,经过高温氢气煅烧后,获得具有丰富表面氧空位的Ru/TiO2催化剂.活性测试结果表明,具有丰富表面氧空位的Ru/TiO2表现出优异的CO2甲烷化活性,反应过程中甲烷的TOF值在300°C时可以达到22 h-1,但该催化剂却表现出较差的稳定性,在反应10小时后,甲烷的TOF值逐渐降低到19 h-1.将紫外光引入到Ru/TiO2热催化甲烷化体系中,甲烷的TOF值增加到30 h-1,且兼具高稳定性.热催化反应过程中逐渐消失的表面氧空位和部分氧化的Ru是活性降低的主要原因.在光热协同反应中,光生电子的产生稳定了Ru表面的电子密度,同时也再生了催化剂上表面氧空位,这有效地提高了反应的活性和稳定性.程序升温原位红外和X射线光电子能谱实验结果表明,当催化剂表面具有丰富的表面氧空位时,CO2可以有效地在Ru纳米粒子上解离成CO中间体,随后吸附在Ru上的CO中间体解离成表面碳物种,并加氢产生甲烷.在热催化反应过程中,Ru纳米粒子逐渐被氧化成Ru Ox物种,且表面氧空位被CO中间物种覆盖,降低了催化反应的稳定性.当紫外光引入到上述反应中,催化剂的表面氧空位可有效提高光生载流子的分离能力.TiO2载体产生的光电子转移至Ru表面,稳定了金属Ru纳米粒子的价态.另外,载体产生的光生空穴加速了H2质子化,提高了催化剂对氢气的活化迁移能力,促进了CO中间体的加氢甲烷化反应,进而再生表面氧空位.因此在紫外光照下,兼顾提高了热催化CO2甲烷化的活性和稳定性.值得注意的是,当Ru负载于暴露少量TiO2{001}晶面的TiO2载体上时,产生了强金属-载体相互作用并抑制了H2在催化剂上的吸附活化,不利于产生表面氧空位.因此暴露少量TiO2{001}晶面的Ru/TiO2催化剂也不利于光生载流的产生和分离,这导致热催化或光热协同催化反应活性较低.  相似文献   

4.
采用等体积浸渍法制备MgO和CeO2负载的一系列不同镍含量催化剂,对其进行了二氧化碳甲烷化催化性能评价。研究结果表明NiO/CeO2基催化剂具有优异的低温催化活性,其中80%NiO/CeO2催化剂,在18 L/(g·h)、H2/CO2=4和350℃反应条件下甲烷产率为67%。探究了镍含量对NiO/MgO和NiO/CeO2催化剂活性的影响,结果表明,随着镍含量增加,二氧化碳转化率、甲烷产率升高,在镍负载量为50%~80%时催化性能最佳。通过X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H2-TPR)、拉曼(Raman)、CO2-TPD表征探究不同载体和Ni晶粒大小对NiO/MgO,NiO/CeO2催化剂催化活性的影响。本研究可为设计具有优异低温催化性能的二氧化碳甲烷化催化剂提供参考。  相似文献   

5.
采用沉淀法和浸渍法制备了具有氧空位的CeO2纳米材料和甲醇水蒸气重整制氢CuO/CeO2催化剂,探索不同焙烧气氛对CeO2纳米材料结构、性质和甲醇水蒸气重整制氢性能的影响。采用SEM、XRD、BET、H2-TPR、N2O滴定和XPS等手段对催化剂进行了表征。结果表明,CuO/CeO2催化剂的催化活性与催化剂的Cu比表面积大小、Cu-Ce的相互作用强弱、表面缺陷和表面氧空位的多少有关。其中,在氢气气氛下焙烧所得的CeO2负载CuO后的CuO/CeO2-H催化剂催化活性最佳。在反应温度为250℃,水醇物质的量比为1.2时,甲醇气体空速为800 h-1,甲醇转化率达到了100%,重整尾气中CO含量为0.87%。  相似文献   

6.
CH4与CO2干重整反应对于环境保护和天然气资源的合理利用具有重要意义。SiO2和Al2O3是适用于甲烷干重整反应的两种典型的催化剂载体。为了阐明这两种载体对催化剂性能的影响,本研究采用等体积浸渍法制备了Ni/Al2O3和Ni/SiO2催化剂,并利用BET、TEM、H2-TPR、XRD、TG和Raman等技术对还原和反应后的催化剂进行了表征。结果表明,由于载体的性质不同,Ni基催化剂在甲烷干重整中的催化性能也不同。Ni/SiO2催化剂的初始活性较高,但由于其金属-载体相互作用较弱,催化稳定性较差,在800℃下反应15h其催化活性急剧下降;较弱的金属-载体相互作用使得Ni/SiO2催化剂上的Ni颗粒较大,有利于积炭前驱物种的生成,导致催化剂快速失活。而对于Ni/Al2O3催化剂,金属-载体相互作用较强,Ni颗粒较小,但由于Ni与Al2O3生成了NiAlxOy物种,有效活性位减少,其催化活性相对较低,但催化稳定性较好,干重整反应进行50h其活性保持稳定;Ni与Al2O3之间较强的相互作用有利于形成小且稳定的Ni粒子,能减少积炭,因而具有优异的催化稳定性。  相似文献   

7.
采用等容浸渍法引入少量CeO2助剂制备了CoMoSx/CeO2-γ-Al2O3催化剂。通过X射线衍射(XRD)、高角环形暗场像-扫描催化剂的形貌结构、还原性、吸附性能及反应过程等进行了表征,利用固定床反应器研究了其催化CO还原SO2的催化性能及稳定性。结果表明:少量CeO2的引入可以降低反应温度,随着CeO2含量的增加,CoMoSx/CeO2-γ-Al2O3催化剂的催化活性先增剂具有优异的稳定性;等容浸渍法制备的催化剂表面的金属元素分散良好;CeO2的引入提高了催化剂的硫化程度和低温还原进行。  相似文献   

8.
甲醇水相重整是一种在相对温和条件下.的有效产氢路径。采用分步浸渍法制备Pt/CeO2和Pt-MOx/CeO2(M=Fe、Cr、Mg、Mn)系列催化剂,并对其反应性能进行了研究。采用XPS、XRD、TEM、CO-TPD、NH3-TPD、CO2-TPD等表征手段对催化剂的金属价态、氧空位数量、金属粒子分布、CO吸附性能和催化剂的酸/碱性等性质进行表征和分析。通过关联结果表明,MOx的加入削弱了Pt-CeO2间的相互作用,促进了价态较低的Ptδ+的生成,这有助于C-H键的裂解,促进甲醇的转化。Pt-MgO/CeO2上的产氢量最高(164.78 mmol),CO和CH4选择性相对较低,而Pt-CrOx/CeO2上的CH4选择性最高(2.21%)d对于Pt/CeO3和Pt...  相似文献   

9.
采用溶胶凝胶法制备了CeO2-ZrO2固溶体载体涂层, 再经浸渍法制备了高空速下性能较好的甲醇水蒸气重整制氢xCuO/CeO2-ZrO2/SiC整体催化剂. 采用X射线衍射(XRD)、比表面积测试(BET)、H2程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行了表征, 结果表明, 催化剂活性主要与Cu比表面积、活性组分与载体之间相互作用以及氧空穴量有关. 其中5%CuO/CeO2-ZrO2/SiC整体催化剂的Cu比表面积较大, 活性组分CuO与CeO2-ZrO2固溶体氧化物之间相互作用较强, 氧空穴量较多, 因此表现出较好的催化性能. 在反应温度为360 ℃、水醇物质的量比为1.2、甲醇水蒸气气体空速为4840 h–1的条件下, 甲醇转化率为89.9%, 产氢速率为1556 L•m–3•s–1. 与传统颗粒催化剂相比, SiC基整体催化剂的产氢速率更高, 更适用于高空速下的甲醇水蒸气重整制氢反应, 有利于小型化制氢反应器的集成.  相似文献   

10.
CeO2-MnOx催化剂形貌对低浓度甲烷催化燃烧反应性能的影响   总被引:1,自引:0,他引:1  
采用水热合成法制备了船形、扁球形及纳米片CeO2-MnOx复合氧化物。并运用低温N2吸脱附、XRD、SEM、TEM、H2-TPR、拉曼光谱、XPS等表征技术对不同形貌CeO2-MnOx复合氧化物的结构与其低浓度CH4催化燃烧反应性能之间的关系进行了关联。结果表明,CeO2-MnOx复合氧化物的形貌与其催化性能密切相关。其中,扁球形CeO2-MnOx复合氧化物的氧空位、Ce3+含量及表面吸附活性氧物种最多,其CH4催化燃烧反应活性最高,540℃时,可将CH4完全转化;其次是船形CeO2-MnOx复合氧化物催化剂,540℃时其CH4转化率为94.05%;与前两者相比,纳米片CeO2-MnOx复合氧化物催化剂的氧空位及表面吸附活性氧物种较少,活性较差,相同反应温度下,其CH4转化率仅为89.68%。  相似文献   

11.
采用浸渍法制备了单一载体(Al2O3、ZrO2、CeO2)和ZrO2、CeO2改性的Al2O3复合载体的Ni催化剂,考察了在甲烷部分氧化制备合成气反应中的催化性能。通过N2-物理吸附、H2程序升温还原、X射线衍射、NH3程序升温脱附和程序升温氧化等技术对催化剂进行了表征。结果表明,在单一载体催化剂中,Ni/Al2O3具有较大的比表面积,其初始反应活性较高,但该催化剂表面易形成大量的积炭而快速失活。Ni/ZrO2和Ni/CeO2催化剂比表面积较小,活性金属Ni在其表面分散性差,催化剂具有较低的CH4转化率。而CeO2和ZrO2改性的Al2O3复合载体催化剂,具有较大的比表面积,反应活性明显高于单一载体催化剂。CeO2-Al2O3复合载体催化剂具有最高的反应活性和较好的反应稳定性。同时表明,含CeO2催化剂反应后表面积炭较少,CeO2的储放氧功能增强了催化剂对O2的活化,提高催化剂活性的同时,可以抑制积炭的生成。  相似文献   

12.
采用原位生长法制备水滑石衍生Ni-La/Al2O3催化剂,并用于CO2甲烷化反应,以研究La掺杂量对所得催化剂形貌结构及催化性能的影响。利用电感耦合等离子体发射光谱、X射线衍射、氢气程序升温还原、低温氮气吸附-脱附、扫描电镜和透射电镜对催化剂的形貌结构进行分析。结果表明,适宜的La掺杂量能够提高活性金属Ni在载体中的分散性,减弱Ni与载体的相互作用,并且改善催化剂的孔隙结构,提高催化剂的比表面积。CO2甲烷化性能表明,当Ni负载量(质量分数)为30%、La掺杂量(质量分数)为10%时,催化剂30Ni-10La/Al2O3具有较优的催化性能;350℃时其CO2转化率及CH4产率分别达到91.9%和91.5%,并且连续测试60 h后催化性能基本保持不变。  相似文献   

13.
使用三效催化剂是国六天然气车(NGVs)尾气实现高效净化的有效手段,增强甲烷(CH4)重整反应是提高三效催化剂对CH4转化活性的有利途径之一。国六天然气车排放法规对催化剂的耐久里程提出了更高的要求,这就要求该CH4重整催化剂必须具有优异的热稳定性。本文分别以铈锆复合物、二氧化铈(CeO2)和二氧化锆(ZrO2)为载体,通过不同的金属-载体相互作用制备三种热稳定性不同的Pt催化剂。结果显示,以CeO2为载体制备的Pt催化剂对CH4蒸气重整反应显示出优异的活性和热稳定性,这是由于Pt与CeO2发生强相互作用,老化过程中Pt发生再分散,最终Pt在CeO2表面生成热力学稳定的Pt2+,因此老化后Pt还能保持较高的分散性。以铈锆复合物为载体制备的Pt催化剂,由于电子转移生成以PtO2为主的铂物种,经老化后发生一定程度的分解和团聚,Pt分散度下降,活性降低。而...  相似文献   

14.
以不同方法制备了系列Fe2O3/Al2O3氧载体,采用XRD、H2-TPR、CH4-TPR、O2-TPD和BET等分析技术对氧载体进行了表征。研究了不同Fe2O3负载量氧载体的甲烷化学链燃烧性能,考察了不同制备方法对Fe2O3/Al2O3氧载体结构、反应性和产物选择性的影响。结果表明,Fe2O3负载量对氧载体活性及产物中CO2选择性的影响较大,负载量较低时氧载体活性较低且引起甲烷部分氧化产物CO含量增加。制备方法亦对氧载体与甲烷的反应活性有所影响,整体上共沉淀法制备的质量分数60%Fe2O3/Al2O3氧载体具有较高的氧化活性和化学链循环稳定性。其在反应温度850℃、反应时间15 min、30次循环后甲烷转化率及产物中CO2选择性均未见明显降低。  相似文献   

15.
本研究采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了一系列不同载体负载的LaCoO3/MO2催化剂(M=Zr、Ti、Ce),研究考察其催化氧化甲苯与NO的性能及关键机制。结果发现,以CeO2为载体的LaCoO3/CeO2催化剂表现出最佳的催化氧化性能,其甲苯的t90为245℃,同时在300℃时NO转化率可达68%。通过BET、XRD、H2-TPR和XPS对各负载型钙钛矿催化剂的理化性质进行表征。结果表明,负载型钙钛矿催化剂拥有更大的比表面积,从而有效提供了更多的吸附位点,同时负载型钙钛矿催化剂具有更活跃的晶格氧和更好的氧化还原性能。其中,LaCoO3与载体CeO2在接触界面上观察到Co离子与Ce离子之间存在着相互作用,形成晶格缺陷,这有利于氧空位的形成。利用原位漫反射红外光谱进一步探寻了反应机理,LaCoO3/CeO2催化剂上NO氧化符合Langmuir-Hinsh...  相似文献   

16.
利用介质阻挡放电等离子体法制备了5Ni-5La/SiO2催化剂,并用于甲烷干重整反应.在常压, 700℃,空速为4.8×104 mL·g-1·h-1时,等离子体法所制催化剂催化甲烷干重整反应的CH4和CO2的转化率分别为81.2%和88.4%,且在30 h内保持稳定;而传统催化剂的CH4和CO2初始转化率分别为81%和88.4%, 30 h后下降到58.8%和68.6%.研究结果表明,介质阻挡放电等离子体法制备的催化剂具有更高的分散性和更强的金属与La2O3的相互作用.等离子体处理增加了Ni周围的电子密度,增强了CO2在催化剂表面的吸附能力和活化能力,促进了HCOO-中间体的生成,有利于反应正向进行.  相似文献   

17.
吴倩  高庆平  孙丽梅  郭焕美  台夕市  李丹  刘莉  凌崇益  孙旭平 《催化学报》2021,42(3):482-489,中插48-中插52
电化学水分解制氢作为重要的生产氢能的新能源技术,包括氢气析出反应(HER)和氧气析出反应(OER).然而,OER进行的是多步电子转移过程,动力学过程缓慢且过电位高,严重制约了电解水制氢的发展.因此开发低成本、高效稳定的非贵金属催化剂替代贵金属催化剂(RuO2,IrO2)来降低过电位,减少能源消耗十分必要.Ni3S2由于其高导电性、高活性、低成本等优点,具有作为贵金属催化剂替代品的广阔应用前景,但其OER性能仍需进一步提高.对已有的有效OER催化剂进行表界面调控是提高催化剂性能的一种有效策略.CeO2中的Ce3+和Ce4+价态之间可以灵活过渡,使其具有良好的电子/离子导电性、可逆的表面氧离子交换和较高的储氧能力.CeO2的多价性使其有机会与其它基质产生强烈的电子相互作用,良好的电子/离子导电性和较高的储氧能力是提高催化剂析氧活性的有利因素.因此,用CeO2对Ni3S2进行修饰是提高其析氧活性的有效途径.基于此,本文运用水热和电沉积相结合的方法将CeO2修饰到Ni3S2纳米片上,制备得到生长于泡沫镍上的Ni3S2-CeO2纳米片阵列(Ni3S2-CeO2/NF),并运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等手段进行了表征,以三电极系统测试了其电催化析氧性能及稳定性,并通过密度泛函理论计算进行了验证.XRD结果表明,复合材料中确实存在Ni3S2和CeO2.通过SEM发现,泡沫镍基底上均匀分布着Ni3S2纳米片阵列;电沉积CeO2后,Ni3S2-CeO2仍保持其纳米片特性,但表面变得粗糙.Ni3S2-CeO2的TEM结果也证实了纳米片结构的形成,高分辨率TEM图像清晰的显示出Ni3S2和CeO2之间具有明显的界面.XPS结果表明,Ni3S2-CeO2的Ni 2p的结合能与Ni3S2相比出现负位移.与纯CeO2的Ce 3d谱图相比,Ni3S2-CeO2杂化体系中Ce4+的比例明显增加,表明Ce的价态发生了重排,部分电子转移给了Ni元素.这些结果均说明Ni3S2与CeO2之间存在着较强的电子相互作用.相应的电催化测试结果显示,在1.0 M KOH中,当电流密度达到20 mA cm–2时,Ni3S2/NF需提供356 mV的过电位,Ni3S2-CeO2/NF只需264 mV的过电位,仅次于RuO2/NF.而且,Ni3S2-CeO2/NF在中性条件下也显示出了较理想的析氧活性.Ni3S2-CeO2/NF的Tafel斜率明显低于CeO2/NF和Ni3S2/NF,表明其具有良好的OER反应动力学.循环伏安法和计时电位法结果均表明,Ni3S2-CeO2/NF具有良好的电化学稳定性.电化学阻抗谱测试结果表明,与Ni3S2/NF和CeO2/NF相比,Ni3S2-CeO2/NF明显具有更小的半圆直径,说明其电荷转移阻抗更小,进一步表明CeO2的修饰有助于催化过程中电子的快速转移.在非法拉第区域的循环伏安扫描曲线以及拟合扫描速度对电容电流曲线结果显示,Ni3S2-CeO2/NF的最大电容值大于CeO2/NF和Ni3S2/NF,表明其暴露了更多的活性位点,具有更大的电化学活性表面积;而且,Ni3S2-CeO2/NF在400和500 mV时的电催化析氧转换频率明显高于Ni3S2/NF和CeO2/NF,进一步说明Ni3S2-CeO2/NF具有更高的本征催化活性.密度泛函理论计算表明,由于*OH,*O和*OOH与Ni3S2-CeO2中的Ni和Ce原子相互作用的存在,使得反应中间产物与Ni3S2-CeO2之间的结合强度较纯Ni3S2或CeO2强,使其显示出了更高的OER性能.在经过24 h连续电解后,SEM和TEM结果均表明,Ni3S2-CeO2/NF材料仍保持了其纳米片形貌.稳定性测试后的XPS结果表明,Ni 2p对应的峰强度降低,而与氧化镍物种对应的峰强度增强;S元素在Ni3S2-CeO2表面的信号强度明显降低.根据文献报道,在强烈的氧化环境下,过渡金属硫化物会部分转化为氧化物或氢氧化物,这通常被认为是OER过程的实际催化物种.  相似文献   

18.
采用共沉淀法制备了CuO/ZnO/CeO2/ZrO2甲醇水蒸气重整催化剂,探讨了陈化时间对催化剂性能的影响.结果发现,延长陈化时间能增加催化剂的表面铜原子数和改善催化剂的还原性能,但与此同时也降低了催化剂的储放氧性能.延长陈化时间,CuO/ZnO/CeO2/ZrO2催化剂的氢产率随表面铜原子数的增加而成线性增长.另一方面,重整尾气中的CO含量也随着储放氧能力的下降而增加.综合考虑产氢率和重整尾气中CO含量,最佳陈化时间为2h,此时,CuO/ZnO/CeO2/ZrO2催化剂表现出了最佳性能.  相似文献   

19.
采用一步水热法制备了不同形貌的CeO2,通过控制CeO2的表观形貌实现其表面特定晶面((200)或(110))的暴露,从而有效调控材料表面Ce3+, Ce4+和活性氧的浓度,提升材料中氧空位的浓度,增强CeO2的低温可还原性能和表面晶格氧的移动能力。其中,暴露(111)晶面的球状CeO2具有最快的低温反应速率和最佳的低温催化活性(T90=368℃),加速1,2-二氯乙烷分子中C-Cl的活化转化,使1,2-二氯乙烷快速转化为碳酸盐和羧酸盐类物质,进而进一步深度氧化并完全转化为CO2和H2O等无害物质。  相似文献   

20.
Ce是一种用途十分广泛的稀土金属,其丰度也是稀土元素中最高的。其金属氧化物CeO2由于具有优异的储放氧性能,其晶格中存在的大量氧空位可以直接作为活性位点,能够捕捉气相中的O2,产生大量的活性氧物种,表现出良好的催化性能,在各催化体系中作为载体和活性组分被普遍使用。分别从CeO2独特的氧空位性质,CeO2氧空位的形成途径,氧空位的表征技术以及氧空位在催化反应中的作用等方面的最新研究进展进行了综述。最后对CeO2氧空位在氧化还原、有机物污染降解等反应过程中的应用进行了总结和展望。  相似文献   

设为首页 | 免责声明 | 关于勤云 | 加入收藏

Copyright©北京勤云科技发展有限公司    京ICP备09084417号-23

京公网安备 11010802026262号