CuO/CeO2/γ-Al2O3催化剂表面相互作用及Denox活性

作为“三效催化剂”的“储氧”组分,CeO2助剂既起到γ－Al2O3载体的作用,也能促进活性组分的分散。因此催化剂表面CeO2的状态及其与被载组分之间相互作用的研究已引起人们的广泛兴趣。但迄今,CeO2在γ－Al2O3表面上的分散容量以及其与催化剂活性组分相互作用的实质还存在很多争议。本文通过改变CeO2的担载量,研究了γ-Al2O3表面上CeO2的形态对CuO的分散状态、还原性能以及催化活性的影响,并结合嵌入模型,对实验结果进行了讨论。     

CuO／CeO_2／γ－Al_2O_3催化剂的结构及氧物种

应用ＸＲＤ、ＥＳＲ及ＸＰＳ方法研究了ＣｕＯ／ＣｅＯ２／γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂的体相及表面结构，并对催化剂表面氧物种进行了表征．实验结果表明，ＣｅＯ２使Ｃｕ２＋还原为低价钢离子和增加钢化合物的分散性．催化剂中ＣｅＯ２含量高时，表面有Ｏ２－和Ｏ－物种，而ＣｅＯ２含量低时，只有Ｏ２－物种．     

乙烷氧化脱氢制乙烯CeO2-NiO/A2O3催化剂上氧物种的研究

在镍基催化剂上进行了乙烷氧化脱氢制乙烯的研究.结果表明,浸渍法制备的催化剂性能最佳.以浸渍法引入CeO2后,催化剂的低温反应活性显著提高.采用O2-TPD-MS、TPR和XPS等表征技术对催化剂进行了表征,结果显示:在ODE反应中,在低温下起主导作用的是"非化学计量氧"(O2-、O-和O22-);在高温下起主导作用的是晶格氧;CeO2的添加减弱了NiO与载体-γAl2O3间的强相互作用,提高了镍物种在载体上的分散度,高分散于催化剂表面的微晶NiO的量明显增加,此物种有利于催化剂的低温活性;影响了催化剂表面氧物种的分布,表面的晶格氧的相对浓度提高了,非化学计量氧的相对浓度降低了.     

低温红外光谱研究CuO/γ-Al2O3上CO和NO选择性吸附

The low temperature infrared spectroscopy was applied to investigate the adsorp-tion of NO and CO on CuO/γ-Al_2O_3. The measured infrared bands were asigned. The results of alternate adsorption and coadsorption of NO and CO exhibited that Cu~(2+) and Cu~+ sites coexist on the surface of oxidized CuO/γ-Al_2O_3 and the selective ad-sorption of CO/Cu~+ and NO/Cu~(2+) was observed.     

Pd/γ-Al2O3三效催化剂中CeO2助剂的作用

 研究了以浸渍法制备的以氧化铈为助剂的Pd／CeO2－Al2O3催化剂,对丙烯和一氧化碳氧化及一氧化氮还原反应的三效催化活性．主要考察了钯及CeO2助剂含量对催化剂三效转化活性的影响,并对部分催化剂进行了X射线光电子能谱（XPS）及氧饱和吸附后NO吸附的程序升温脱附－质谱（TPD－MS）表征．结果表明,在Pd含量（不大于1．0％）较低时,增加Pd含量可明显提高催化剂的活性．适量的CeO2能使Pd催化剂具有较好的热稳定性及富氧条件下的转化活性,过量的CeO2会降低催化剂的热稳定性．CeO2助剂使Pd／CeO2－Al2O3催化剂中的Pd2＋较易被还原为Pd0,并促进Pd上NO的解离吸附．     

CuO/Al2O3催化剂中毒与氧吸附

The effect of CuSO4 on the property of catalyst CuO/Al2O3 hasbeen investigated. The TPD-MS results showed that the amount of oxygen adsorbed on the surface of CuSO4-CuO/Al2O3 increased with CuSO4 content in the catalyst and the oxygen desorbed only at temperature above 900 K. TPSR results showed three adsorption sites of NO on the surface of CuO/Al2O3, respectively at 398, 643 and 683 K. The active site at 683 K was for NO decomposition and it was poisoned seriously when there was CuSO4 in the CuO/Al2O3. For CuSO4-CuO/Al2O3 the amount of N2O formed from NO decomposition reduced probably due to the increase of oxygen species in the catalyst.     

富氧条件下Au/γ-Al2O3催化剂上的CO氧化反应

用脉冲反应研究了Au／γ-Al2O3催化剂上的CO氧化反应，结果表明在催化剂的表面首先发生CO和O2的吸附，然后吸附态的CO和O2之问反应生成CO2；在催化剂的表面CO的吸附强度大于O2的吸附强度，O2单独存在时不能在催化剂表面发生吸附．升高反应温度和提高含氧量都能提高CO的转化活性．     

CuO-Ag2O/γ-Al2O3催化剂的TPR特性及氧化活性研究

采用程序升温还原技术(TPR)研究CuO-Ag2O/γ-Al2O3双组分及其单组分催化剂的还原特性以及热处理温度对其还原性能的影响。发现不同负载量的Cuo-Ag2O/γ-Al2O3催化剂的还原特性有明显差异, 反映出催化剂表面存在着不同种类的铜物种。Ag2O的存在, 使催化剂的TPR峰位与单组分CuO/γ-Al2O3的TPR曲线产生明显差异, 还原峰发生位移, 随Ag2O添加量的增加, 位移增大。对苯的完全氧化反应结果表明, 催化剂的氧化活性次序为:CuO-Ag2O/γ-Al2O3>CuO/γ-Al2O3>Ag2O/γ-Al2O3。热处理温度升高, 使催化剂表面铜物种分散状态及其还原性能发生变化。从500~900℃, 存在一个使铜物种达到最佳分散态的温度。讨论了负载于γ-Al2O3载体上的CuO-Ag2O双组分及其单组分催化剂在还原过程中金属与载体, 金属与金属间的相互作用以及热处理温度对其还原性能的影响。     

ZrO2对CuO／γ—Al2O3催化剂CO氧化性能的影响

用流动反应法、TPR、TPO和TG等技术研究了ZrO2的改性和CuO负载量对Cuo／y－Al2O3催化剂的氧化性能及还原行为的影响．实验结果表明，在低负载量（wCuO=15%以下）时，ZrO2对γ-Al2O3的改性可明显提高CuO／γ-Al2O3催化剂的CO氧化活性．ZrO2的存在可增加活性铜物种在载体表面的富集和有效地促进CU2+物种的氧化还原循环，增加CuO催化剂表面上铜物种的可还原量，从而促进CuO催化剂的氧化活性．     

CeO2和La2O3改性Pd/γ-Al2O3甲醇低温分解催化剂的研究 Ⅱ. La2O3对Pd/CeO2/γ-Al2O3催化剂的结构和性能的影响

 在Pd／CeO2／γ－Al2O3中进一步添加La2O3,并考察了其催化甲醇分解性能．结果表明：La2O3的加入抑制了副产物二甲醚的生成;随着La2O3含量的增加,催化剂活性先降低后升高,w（La2O3）＝10％时甲醇转化率达到极大值（约91．4％）．XRD,BET,NH3－TPD,XPS,H2－TPR和FT－IR等表征结果表明：La2O3自身在γ－Al2O3载体上的分散性很好,并且促进了CeO2在γ－Al2O3载体上的分散及其体相氧的还原,使Pd的分散度进一步提高,并使Pd和CeO2之间的相互作用进一步增强,从而提高了催化剂催化甲醇分解的活性．     

CeO2对CuO／Al2O3分散状态及催化性能的影响

用色谱－液反流动法技术,考察了ＣｕＯ催化剂对ＣＯ的性及添加ＣｅＯ２对催化活性的影响,并运用ＸＲＤ,ＴＰＲ和ＸＰＳ技术,研究了催化剂的物相结构和还原牧场 生。实验结果表明,ＣｅＯ２的添加增加了ＣｕＯ的分散性,使ＣｕＯ的特征衍射峰消失,从而改善了催化剂的氧化活性。     

焙烧温度对CuO/γ-Al2O3和CeO2-CuO/γ-Al2O3催化剂NO还原活性的影响

用浸渍法制备了CuO/γ-Al2O3催化剂和CeO2改性的CeO2-CuO/γ-Al2O3催化剂,考察了焙烧温度对CuO/γ-Al2O3和CeO2-CuO/γ-Al2O3催化剂C3H6还原NO反应活性的影响,以及CeO2的添加量对CeO2-CuO/γ-Al2O3催化剂C3H6还原NO反应活性的影响。结果表明,在200 ℃～500 ℃的焙烧温度范围内,焙烧温度对CuO/γ-Al2O3催化剂的活性影响很小；在500 ℃～800 ℃的焙烧温度范围内,随着焙烧温度的升高CuO/γ-Al2O3催化剂的活性急剧下降,由XRD物相测定结果可知,归因于对反应表现惰性的尖晶石CuAl2O4相的生成。当焙烧温度为500 ℃时,CeO2的添加对CuO/γ-Al2O3催化剂的活性影响很小；当焙烧温度为800 ℃时,CeO2的添加对CuO/γ-Al2O3催化剂有明显的助催化作用,当Ce和Cu的摩尔比为1∶10时,NO转化率较为理想。     

Pd/γ-Al2O3三效催化剂中CeO2-ZrO2-La2O3的作用

用浸渍法制备了CeO2-ZrO2-La2O3复合氧化物,用XRD,TG-DTA,拉曼光谱、H2-TPR和BET表面积测定等方法对合成的样品进行了表征,研究了在单钯Pd/γ-Al2O3催化剂中添加CeO2-ZrO2-La2O3对催化剂活性和热稳定性的影响.结果表明,在Pd/γ-Al2O3中加入三元复合氧化物有利于提高三效催化剂的热稳定性,有利于阻止γ-Al2O3在高温时的相变以稳定Al2O3结构,防止在高温条件下催化剂表面积的损失.在Pd的负载量为1 g*L-1条件下,测定了Pd/CeO2-ZrO2-La2O3/γ-Al2O3/蜂窝陶瓷催化剂对CO,C3H6和NO净化的三效活性,研究了催化剂的结构和三效催化活性之间的关系.结果表明,CeO2-ZrO2-La2O3的存在能明显提高Pd基催化剂对CO,C3H6和NO的三效净化活性,扩大催化剂的操作窗口,提高在富氧条件下对NOx的还原性能.     

K-MoO3/γ-Al2O3催化剂表面物种状态、组成和性能

应用XPS、XRD、ESR 和TPR技术分析了KCl助剂含量变化对MoO_3/γ-Al_2O_3催化剂表面物种状态、组成及其硫化还原性能的影响. K/Mo比小于0.8时, 钾离子完全和钼作用, 形成钾钼作用物种, 催化剂硫化后发生K~+表面富集, Cl~-游离并流失; K/Mo比0.8时, 钾钼作用达到饱和; K/Mo比大于0.8时, 多余的K~+和Cl~-结合以体相KCl形式存在. 钾钼作用减弱了Mo(Ⅵ)和载体之间的作用, 部分抑制了Mo(Ⅵ)的硫化还原. 钾钼作用物种硫化后可能产生CO合成醇的活性中心.     

CeO2稳定Ru/γ-Al2O3湿空气氧化催化剂的研究

用CeO2作添加剂，对以γ-Al2O3为载体、RuO2为活性组成分的Ru/Al2O3湿空气氧化催化剂掺杂改性，用分步浸渍的方法制备出Ru/CeO2/Al2O3三元复合氧化物催化剂。经XRD分析，证明CeO2进入了γ-Al2O3的晶格，并且有效抑制了高温时γ-Al2O3向α-Al2O3的相变及RuO2向γ-Al2O3晶格的渗入，在270℃、5.5MPa条件下，对苯酚的催化氧化降解结果表明，CeO2的加入可明显提高催化剂活性，其中Ru:CeO2:Al2O3(质量比)=0.6：6：100的催化剂性能最佳，反应30min，苯酚的去除率为96.0％。     

CuO/CeO2-Al2O3催化剂中CuO物种的原位XRD、Raman和TPR表征

采用原位XRD、激光Raman光谱和TPR(程序升温还原)技术研究了CuO(w,%)/CeO₂-Al₂O₃催化剂中CuO物种的存在形式及其CuO物种的迁移. 低温焙烧(300 ℃)催化剂, CuO以高分散和晶相两种形式存在于CeO₂-Al₂O₃载体表层. 随着焙烧温度的升高, CuO开始从表层向CeO₂内层迁移. 处于内层的CuO部分以晶相形式存在, 部分与Al₂O₃载体反应生成CuAl₂O₄. 高温有利于表层CuO向CeO₂内层迁移, 同时促进CuAl₂O₄生成. 结果表明结合原位XRD、激光Raman光谱和TPR技术可以有效地观察催化剂中CuO物种的存在形式和分布.     

CeO2和La2O3改性Pd/γ-Al2O3甲醇低温分解催化剂的研究 Ⅰ. CeO2改性Pd/γ -Al2O3催化剂的结构和性能

 用XRD,BET,NH3－TPD,TPR及XPS等手段对CeO2改性Pd／γ－Al2O3催化剂的结构和性能进行了表征,并考察了催化剂上甲醇低温分解的性能．结果表明,CeO2在γ－Al2O3载体上容易聚集,不能完全掩蔽其表面酸性,并较大程度地降低了载体的比表面积;CeO2的加入促进了Pd在载体上的分散,并且产生一种协同还原作用．Pd的高度分散及其与CeO2在γ－Al2O3上的相互作用是催化剂具有高活性的关键．     

不同CuO/CeO2催化剂上CO低温氧化反应

 分别用热解硝酸铈法和浸渍法制备了不同物性的CeO2粉体和相应的CuO/CeO2催化剂,并用XRD, HRTEM和TPR等对样品进行了表征,利用微反-色谱装置考察了其催化CO低温氧化的活性. 结果表明,热解温度影响CeO2的物性(形貌、粒度大小及分布等). 相同条件下,不同物性的CeO2载体上CuO的负载情况不同, 500 ℃热解获得的CeO2载体上非晶态CuO负载量最高,相应的CuO/CeO2催化剂活性也较高. 非晶态CuO一部分进入CeO2晶格,另一部分高度分散于CeO2表面上. 焙烧温度较低时(≤ 600 ℃), 催化剂活性受焙烧温度的影响较小,而高温(800 ℃)焙烧后,催化剂则因载体粒度增大和CuO烧结团聚等因素导致催化活性明显降低.