制备条件对Ru/Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2催化剂上CO_2甲烷化反应性能的影响

采用均相法制得Ce0.8Zr0.2O2载体,并以其为载体等体积浸渍制得一系列负载型Ru催化剂。在0.1 MPa、GHSV为10000 h-1、H2/CO2为3.5(物质的量比)的条件下,对催化剂进行评价。借助TG-DSC、BET、H2-TPR等技术对所制备的载体和催化剂进行表征,结果表明,500℃焙烧的载体具有适中的比表面积和孔径并形成了Ce-Zr固溶体,与载体形成弱相互作用的Ru能够显著提高催化剂的活性,适宜的还原方式能促进活性组分的均匀分布。采用500℃焙烧的载体浸渍Ru Cl3溶液,干燥后在400℃焙烧,并使用水合肼和H2两次还原后的催化剂活性最高,在290℃时,H2转化率可达到93.57%。     

钾改性Mn/Ce_(0.65)Zr_(0.35)O_2催化剂催化氧化甲苯（英文）

碱金属作为助剂,能够调变催化剂的电子和结构性能,从而改善催化剂的活性。本工作中,我们研究了碱金属K的添加对Mn Ox/Ce_(0.65)Zr_(0.35)O_2催化剂氧化甲苯的性能影响。结果表明,掺杂碱金属K可以明显提高催化剂的催化活性;当K与Mn的摩尔比为0.2时,催化剂Mn/Ce_(0.65)Zr_(0.35)O_2-K-0.2表现出最好的活性。在体积空速为12000 h-1时,其完全转化温度T90为242°C。同时采用X射线粉末衍射、紫外/可见拉曼、程序升温还原与吸脱附、光电子能谱及红外原位等表征技术研究K的添加对催化剂Mn Ox/Ce_(0.65)Zr_(0.35)O_2性能影响。结果表明,适量K的添加可以提高催化剂的氧化还原性能,增加催化剂表面缺陷位并提高晶格氧的移动性,同时增加了催化剂表面活性氧物种浓度,从而提高催化剂催化氧化甲苯的能力。     

尿素研磨燃烧法合成Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2固溶体对乙硫醇催化分解的研究

采用尿素研磨燃烧法快速制备Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2固溶体催化剂,考察不同焙烧温度下Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2固溶体常压下催化分解乙硫醇的活性。利用XRD,TEM,BET,H2-TPR,XPS和Raman等方法对催化剂的物化性质、表面结构进行研究。结果表明:Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2固溶体对乙硫醇催化降解有较好活性。在一定范围内升高焙烧温度有利于更多Zr4+进入Ce O2晶格,从而增加氧空位浓度,但过高的温度会使催化剂颗粒团聚,并降低催化剂表面吸附氧的相对含量,导致催化剂比表面积降低。600℃焙烧的Ce0.8Zr0.2O2固溶体表现出对乙硫醇催化分解最佳活性,得益于催化剂表面Ce3+浓度、氧空位浓度与比表面积的协同作用。一方面,这些表面Ce3+浓度与催化剂氧空位浓度,有利于氧迁移,对催化分解反应有促进作用,另一方面催化剂比表面积越大,越有利于反应物吸附、暴露更多活性位点,进而增加催化活性。     

Ni/MWCNT及镧改性Ni/MWCNT催化CO2甲烷化反应的性能

以多壁碳纳米管(MWCNT)为载体, 通过浸渍法制备了负载型镍催化剂和稀土镧改性的镍催化剂, 并对其二氧化碳甲烷化的催化性能进行了研究. 借助比表面积测试、程序升温还原(TPR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段研究了稀土镧的添加对Ni/MWCNT催化剂结构和表面组成、催化剂还原性能以及CO₂甲烷化反应性能的影响. 结果表明: 稀土镧改性的Ni/MWCNT较Ni/MWCNT催化剂具有更好的CO₂甲烷化活性, 镧组分的加入提高了催化剂表面的镍物种浓度和分散度, 弱化了氧化镍与载体MWCNT之间的相互作用, 促进了氧化镍的还原, 同时提高了表面镍物种的电子密度, 增加了对反应物的吸附能力, 从而提高了其CO₂甲烷化活性. 制备过程中稀土镧的添加次序对催化性能有较明显的影响, 其活性顺序为先浸渍镧后浸渍镍制备的催化剂活性明显好于先浸渍镍后浸渍镧制备的催化剂.     

由钯纳米溶胶制备Pd/Ce_(0.5)Zr_(0.5)O_2催化剂及其表征研究

采用超声膜扩散还原法制备出金属Pd纳米溶胶,然后从Pd纳米溶胶出发,采用不同方法制备出系列纳米Pd/Ce0.5Zr0.5O2催化剂。采用TEM观察Pd纳米粒子的形貌,采用N2吸/脱附,XRD,TPR和ICP对Pd/Ce0.5Zr0.5O2催化剂进行表征,并考察比较了各催化剂对CO+O2的催化活性差别,结果表明:先制备Pd纳米溶胶,再负载于载体上的方法制得的催化剂金属负载量较低,但是其活性最高,CO在150℃就能完全转化,金属分散度较高,活性Pd物种还原温度低,催化剂的CO低温活性与H2还原温度和金属分散度有关。这种催化剂制备方法为在提高催化剂活性的同时降低贵金属用量提供了可能。     

钯前驱体对汽车尾气处理Pd/Ce_(0.67)Zr_(0.33)O_2催化剂催化性能的影响(英文)

分别以Pd(NO3)2,Pd(NH3)4(NO3)2和H2Pd Cl4为钯前驱体制备了Pd/Ce0.67Zr0.33O2(CZ)催化剂.以硝酸钯为钯前驱体制得的Pd/CZ(NO)催化剂具有较高的储氧量,存在较多的小的钯簇,其钯与载体间相互作用较强,因此在三种新鲜催化剂中对HC和CO的消除表现出了最好的催化活性.以硝酸四氨钯为钯前驱体制得的Pd/CZ(NH)催化剂具有较高的钯分散度,存在较多的大的钯簇,同时存在金属态和氧化态的钯,从而对NO和NO2的消除表现出了较好的催化活性.以氯钯酸为钯前驱体制得的Pd/CZ(Cl)催化剂由于钯分散度较小,钯与载体间作用较弱,存在的CeOCl抑制了氧空穴的生成,因此对各种反应物的催化活性都较低.但Pd/CZ(Cl)催化剂表现出了较好的热稳定性,这是由于老化处理消除了残余的氯物种并且促进了钯与载体间的作用.     

O_2在α-U(001)面吸附的密度泛函理论研究

采用广义梯度密度泛函理论结合周期性平板模型,计算了O2在α-U(001)表面吸附的几何和电子结构,并对H2、O2的吸附特性进行了对比分析。结果表明:O2分子在α-U(001)面上呈强解离化学吸附,吸附能为9.54～10.22eV,O-O距离较大的D+D-II构型最为稳定;吸附后表层U原子向上迁移,同时伴随着褶皱的产生;解离O原子与表面U原子的相互作用主要是离子键合,伴随着较弱的源于U5f/6d-O2p轨道杂化的共价键合;O原子的扩散能垒小于0.3eV,易于在U表面扩散迁移;O2分子在U表面的吸附强度较H2分子要大得多,对U表面结构的影响也更加显著。     

Ni(100)表面吸附SO2的密度泛函研究

以原子簇Ni14为模拟表面,采用DFT/B3LYP方法研究了二氧化硫(SO2)分子在Ni(100)表面的吸附构型、能量、电荷及态密度。结果表明,SO2分子通过S原子平铺吸附在Ni(100)的桥位最有利,计算结果与实验相符。电荷密度及态密度分析表明,Ni原子的d轨道与SO2分子的空p轨道之间存在明显的s-p作用和电荷转移,这一作用可能导致SO2分子发生解离。     

关于限域离子液体吸附CO_2的密度泛函理论(DFT)的研究

近年来,温室效应日趋严重,因此吸收CO_2的材料受到了广泛的关注.采用了密度泛函理论(DFT)研究以SiO_2为载体的限域离子液体对CO_2的吸附.对比纯净离子液体(ILs)以及限域离子液体与CO_2的相互作用情况,在这两种状态下两种体系的吸附情况大不相同.从几何结构、相互作用以及电荷分析等方面对ILs、 SiO_2以及ILs/SiO_2复合结构进行研究.计算结果表明,载体、离子液体和CO_2之间都存在较强的相互作用.离子液体的负载不仅改变了SiO_2载体的结构,而且受载体的影响阴阳离子之间的相互作用力也发生了改变.计算结果为进一步深入限域离子液体对CO_2的吸附打下了理论基础.     

NO在Mn_2O_3(110)表面吸附的密度泛函理论研究

基于第一性原理密度泛函计算方法研究了NO在Mn_2O_3(110)面的吸附行为,计算了Mn_2O_3(110)面吸附NO和O_2的吸附构型的结构参数、吸附能和电子结构.结果表明,在Mn_2O_3(110)表面上,NO倾向于吸附在Mn top位,吸附前后的结构总能变化在-0.61~-1.29 eV之间,NO吸附后Mn吸附位周围的配位结构发生变化,使得Mn的电子向NO转移.进一步研究了吸附O_2后的Mn_2O_3表面再进一步吸附NO的行为,发现了ONOO*结构的形成.NO和O_2在表面共吸附形成ONOO*结构时的吸附能(-1.23和-1.39 eV)高于单纯吸附NO时的吸附能,此时Mn的电子向ONOO*结构转移,NO和O_2投影态密度的电子峰广泛交叠,说明成键原子之间有强共价键作用.     

噻吩在Ni(111)表面吸附的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法,运用平板模型对噻吩分子在Ni(111)表面的水平吸附进行了结构优化和能量计算.结果表明,hcpA位的吸附最稳定,以bridgeB吸附最不稳定;噻吩吸附在表面上时,S原子向上翘起,4个C原子与边面Ni原子的作用更紧密,表面原子与噻吩的匹配程度决定了吸附的强度和吸附后S—C键的活泼性;噻吩以bridgeA吸附时分子与表面之间的电子给予与反馈最多,分子最活泼,而hcpA位吸附后噻吩分子轨道上电子的能量变稳定,分子并不活泼.     

K-Ce_(0.5)Zr_(0.5)O_2催化碳颗粒物燃烧性能

用等体积浸渍法制备了不同K负载量的xKNO3-Ce0.5Zr0.5O2系列催化剂,用程序升温氧化反应(TPO)考察催化剂对碳颗粒物(soot)燃烧的催化活性.并采用XRD、BET、FT-IR、XPS等技术对KNO3负载催化剂进行表征.结果表明KNO3负载量对催化剂的比表面、表面化学环境有显著的影响;KNO3能使催化剂对soot的催化燃烧活性有较大提高,且存在最佳负载量,当x=0.5时,催化剂的活性最好,碳颗粒物的起燃温度(T)i和峰顶温度(Tp)分别为290℃和360℃.在反应过程中,KNO3熔融状态的形成和K2CO3的生成,使催化活性明显提高.     

Ni/SSZ-13催化剂的CO2甲烷化反应性能研究

采用浸渍法制备了Ni/SSZ-13催化剂,并研究了催化剂的CO2甲烷化反应性能.通过N2物理吸附-脱附、X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱等表征分析方法对催化剂的质构特性及物理化学性质进行了研究.结果表明,Ni/SSZ-13催化剂在250℃开始表现出CO2甲烷化催化活性;在450℃,Ni/SS...     

簇模型ZnO(100)面上吸附CO_2的密度泛函理论研究

采用电荷自洽方法, 以嵌入原子簇Zn4O4为模型, 使用量子化学的密度泛函理论, 研究了二氧化碳在六方ZnO非极化的(1010)面的可能吸附态。计算表明, CO2垂直底物表面吸附, 氧原子只能与Zn原子配位, 并且吸附能为很弱的1.8 kJ/mol;吸附质分子平行于底物表面时, 得到了5种平衡吸附构型, 其中采用CZn配位和η2O, O二齿配位时, 吸附很弱, 经BSSE校正后的吸附能在8.8~6.6 kJ/mol。 采用η2C, O方式分别与O和Zn配位时, 吸附能为31.1 kJ/mol; C原子与表面O配位时计算得到了唯一的一个化学吸附态, 吸附能为139.6 kJ/mol, 与实验结果一致。     

CeO_2/Ni/Mo/SBA-15甲烷二氧化碳重整催化剂的表征和催化性能(英文)

考察了CeO2修饰及未修饰的Ni/Mo/SBA-15催化剂在CH4-CO2重整上的催化性能并采用N2吸脱附、CO2程序升温脱附、H2程序升温还原、傅里叶红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱对催化剂进行了表征.结果表明,在常压,800oC条件下,经过100h在线评价后,Ni/Mo/SBA-15和CeO2/Ni/Mo/SBA-15催化剂仍具有高的反应活性和规整的六方介孔结构,其中CeO2修饰的CeO2/Ni/Mo/SBA-15催化剂表面没有积炭形成,表明CeO2的加入促进了Ni物种在SBA-15介孔分子筛表面的分散,从而阻止了Ce/Ni/Mo/SBA-15催化剂上Ni的烧结和积炭.     

原子簇Ni2Fe2P结构稳定性的密度泛函理论研究

利用DFT(密度泛函理论)方法在B3LYP/Lan12dz水平下对原子簇模型Ni₂Fe₂P的二十余种可能构型分别在二、四重态下进行优化计算,分析比较了优化结果的能量、结合能、吉布斯自由能变化和过渡态.结果表明:原子簇Ni₂Fe₂P十种异构体没有虚频,有可能稳定存在于非晶态合金中;其中以具有二重态的构型1的能量最低,结合能、吉布斯自由能变化及过渡态能垒最大,最为稳定;四重态中异构体1',2',3'和4'共存的可能性比较大.     

负载型Ni-La_2O_3甲烷化催化剂的研究

用浸渍法制备负载型Ni-La_2O_3甲烷化催化剂,并在其中添加少量的贵金属(Ru 或Pd)。发现组份间存在着促进甲烷化反应的协同效应。认为主要催化活性组份为Ni;贵金属能增强组份间的氢溢流,Pd 含量为0.5%时具有最大的甲烷化活性。La_2O_3有增加金属Ni 分散度的作用,其含量低于6%时,催化活性随La 含量增加而上升。对Al_2O_3和SiO_2载体作了比较,推荐一种经1000℃热处理的AL_2O_3载体。在组成为4.0%Ni-2.3%La_2O_3-0.5%Pd/Al_2O_3的催化剂上,280℃时CO 的初始转化率达100%,CH_4的时空产率为16.4摩尔/小时·公斤(催化剂),气体产物中CH_4含量为93%,反应20小时后,活性逐渐趋于稳定,CO 转化率为76%。研究了在反应过程中催化剂活性的变化和碳沉积现象;以Al_2O_3为载体的催化剂的失活速率和积炭速率均低于以SiO_2为载体者,失活后,经空气烧焦可以再生.     

密度泛函理论研究十二烷硫醇在Au(111)面上的吸附

采用第一性原理方法研究了十二烷硫醇(C₁₂H₂₅SH)分子在Au(111)面上未解离和解离吸附的结构、能量和吸附性质,在此基础上分析判断长链硫醇分子在Au(111)面吸附时S―H键的解离, 以及分子链长度对吸附结构和能量的影响. 计算了S原子在不同位置以不同方式吸附的系列构型, 结果表明在S―H键解离前和解离后,均存在两种可能的表面结构, 直立吸附构型和平铺吸附构型; 未解离的C₁₂H₂₅SH分子倾向于吸附在top位, 吸附能为0.35-0.38 eV; H原子解离后C₁₂H₂₅S基团倾向于吸附在bri-fcc位, 吸附能量为2.01-2.09 eV. 比较分析未解离吸附和解离吸附, 发现C₁₂H₂₅SH分子未解离吸附相较于解离吸附要稳定, 未解离吸附属于弱化学吸附.局域电子态密度和差分电荷密度分析进一步验证了S―H解离后S原子与表面之间成键的数目增加, 而且键合更强. 同时我们发现长链硫醇的吸附能量较短链硫醇的吸附能量略大, S原子与表面Au原子之间的距离略小.     

溶胶凝胶法由细菌纤维素制备CuCe_(0.75)Zr_(0.25)O_x复合氧化物及其低温催化降解甲苯性能

以绿色廉价的天然椰果细菌纤维素(BC)为造孔剂,采用溶胶凝胶法制备了CuCe_(0.75)Zr_(0.25)O_x复合氧化物催化剂,通过TG/DTG、N2低温物理吸脱附、XRD、H_2-TPR、O_2-TPD和Raman等手段对催化剂进行了表征,并对其在固定床上挥发性有机物(VOCs)降解的催化性能进行了研究。结果表明,利用BC精细的纤维网状结构和亲水性能与活性金属盐溶液形成凝胶,可有效制备介孔结构的复合氧化物催化剂。制备过程中,凝胶形式和成胶温度对催化剂降解甲苯的活性有较大影响;采用醇凝胶形式在70℃时制备的ACCZ-70催化剂完全降解甲苯的温度为205℃,明显低于已有文献报道的催化剂,这主要归因于该催化剂具有良好的低温还原性和高达0.81的氧空穴浓度。而采用水凝胶制备的催化剂降解甲苯时,在120-140℃存在吸附现象。     

CH_4/CO_2重整制合成气Ni/Ce_xZr_(1-x)O_2催化剂性能研究

以水热法合成的介孔铈锆固溶体为载体,采用浸渍法制备了Ni/CexZr1-xO2催化剂,使用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)和热重-差示扫描量热分析(TG-DSC)等测试手段对催化剂进行了表征。通过对比以ZrO2,CeO2,Ce0.6Zr0.4O2和Ce0.33Zr0.67O2为载体的Ni基催化剂性能,发现铈锆固溶体独特的氧化还原性质可以提高活性组分的分散度,增强催化剂的抗积炭性能,从而提高催化剂对甲烷二氧化碳重整制合成气的选择性。