Cu的负载方法对CuSAPO-34脱除柴油车尾气中NOx的影响

采用X射线衍射、扫描电镜、原子吸收、程序升温还原、X射线吸收近边吸收谱、X射线光电子能谱、氮吸附等手段对水热合成(HS)、等体积浸渍(PVI)与离子交换(IE)法制备的CuSAPO-34样品进行了表征,并评价了老化前后催化剂上C₃H₆-SCR与NH₃-SCR脱除模拟柴油车尾气中NO_x的反应活性.结果表明,IE法制得的催化剂活性最高,尤其在C₃H₆-SCR低温阶段;PVI法制得的催化剂活性最差.制备方法影响CuSAPO-34催化剂的比表面积、孔径分布和活性组分价态从而改变其催化活性.各催化剂均存在Cu⁺和Cu²⁺,但比例明显不同.HS样品以Cu²⁺为主,另两种样品则含较多的Cu⁺.老化不仅部分破坏了分子筛的形貌、降低了分子筛的比表面积,尤其是表面Cu含量,而且有部分Cu生成了CuSO₄,使得老化后催化剂的脱硝活性降低.PVI法制得的催化剂老化后活性下降幅度最小,表明该分子筛抗老化能力较强.     

富氧条件下 Mn/ZSM-5 选择催化 CH4 还原 NO

 考察了富氧条件下 Mn/ZSM-5 催化剂上 CH₄ 选择催化还原 NO 反应, 并采用 H2程序升温还原、SO2程序升温表面反应和 NO程序升温脱附等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, 催化剂活性与制备方法和 Mn 负载量密切相关. 离子交换法制备的 Mn/ZSM-5 催化剂活性明显优于浸渍法制备的催化剂; NO 转化率随着 Mn 负载量的增加而增加, 至 2.06% 时达到最大值 (57.3%), 然后随着 Mn 负载量的增加而降低. 采用离子交换法或较低 Mn 负载量 (≤ 2.06%) 抑制了催化剂中非化学计量的 MnO_x (1.5 < x < 2) 物种的形成, 减缓了 CH₄ 的氧化燃烧反应, 因而 CH₄ 还原 NO 的选择性提高. 在含 SO₂ 体系中, Mn/ZSM-5 活性在 550 ^oC 以下时明显下降, 但在 600 ^oC 以上基本不受影响. 这是由于在 550 ^oC 以下时 SO₂ 在 Mn/ZSM-5 表面形成了稳定的吸附硫物种, 覆盖了部分活性位, 导致催化剂活性降低; 而在 600 ^oC 以上时含硫物种基本脱附完全, 因而对催化剂活性影响不大.     

Co掺杂提高ZnIn2S4光催化剂可见光下的产氢性能

采用溶剂热法制备出Co掺杂的ZnIn₂S₄催化剂.用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱等技术对其进行了表征. XRD 和XPS结果表明, Co成功地掺杂到ZnIn₂S₄晶格内. 随着Co掺杂量增加, 样品的吸收边发生红移, 同时ZnIn₂S₄的微球形态会遭到破坏. 光催化反应实验结果表明Co²⁺掺杂提高了ZnIn₂S₄光催化性能, 掺杂量为0.3%(w)时表现出最佳催化性能. 并对可能的催化机理进行了讨论.     

微量Li助剂对Co/AC催化剂合成高碳醇性能的影响

采用等体积浸渍法制备了含微量Li 的15Co_xLi/AC 催化剂,考察了微量Li 助剂对15Co/AC催化剂上CO加氢合成高碳醇性能的影响. 采用X射线衍射、程序升温还原和程序升温表面反应技术对15Co_xLi/AC 催化剂进行了表征,结果表明,微量Li 的添加可以提高催化剂上CO加氢活性、生成C₅₊烃的选择性、合成醇的选择性以及高碳醇的分布. 这主要是由于微量Li 助剂与Co物种形成了弱相互作用,促进了催化剂Co物种的分散,形成较小Co晶粒,促进了Co₂C的形成.     

一例多钒酸盐杂化材料的制备及高效催化烯烃环氧化

以2-(2-吡啶基)咪唑(pIM)、Co²⁺和NaVO₃为原料,在水热条件下,制备了新的钒氧簇化合物[Co(pIM)V₂O₆] (1)。采用X射线单晶衍射、粉末X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和元素分析等方法对化合物进行了表征。单晶解析表明,该化合物由VO₄四面体和CoO₃N₂四方锥通过氧原子共边、共角连接成二维结构。基于钒氧簇在催化氧化体系中的高效活性,1作为非均相反应的催化剂,在以H₂O₂为氧化剂的催化烯烃环氧化反应中表现出优秀的催化性能,催化剂能够多次重复使用且活性基本保持不变。此外,磁化率研究表明1中存在反铁磁相互作用。     

以钴羰基簇合物为前驱体制备的钴基催化剂上F-T反应性能简

以含羧酸配体的钴羰基簇合物Co₂（CO）₆HCCCOOH,Co₃（CO）₉CCH₂COOH,Co₄（CO）₁₀HCCCOOH 为前驱体,γ-Al₂O₃为载体,通过浸渍法制备了一系列催化剂;同时以Co（NO₃）₂作为前驱体制备了参比催化剂. 对制备的催化剂进行了费托反应性能评价,并用透射电子显微镜、氨程序升温脱附和傅里叶变换红外光谱等手段对催化剂进行了表征. 结果发现,不同前驱体制备的催化剂对载体上Co的分布具有明显影响,进而影响催化剂活性. 反应结果表明,不同前驱体制备的催化剂上CO转化率及C₅₊选择性顺序为Co₃（CO）₉CCH₂COOH > Co₂（CO）₆HCCCOOH > Co₄（CO）₁₀HCCCOOH > Co（NO₃）₂.     

焙烧温度对MnOx-CeO2-WO3-ZrO2催化剂上NH3选择性还原NO的影响

采用共沉淀法制备了MnO_x-CeO₂-WO₃-ZrO₂催化剂,考察了催化剂焙烧温度对O₂和H₂O存在下NH₃选择性催化还原（NH₃-SCR） NO的影响,并利用低温N₂吸附、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）和CO脉冲反应对催化剂进行了表征. 结果表明在NH₃-SCR反应中,催化剂的低温活性随焙烧温度的提高而降低,这是由于催化剂表面化学吸附氧和酸性位减少引起的;催化剂的高温活性随焙烧温度的提高先增加后减小,这与催化剂表面最易释放氧数量的变化趋势相反. 700 ℃焙烧的催化剂具有良好的低温活性和最宽的反应温度窗口,在空速为90000 h^-1的条件下,该催化剂的起燃温度（50% NO转化率）为189 ℃,且反应温度在218-431 ℃范围内,NO转化率可达到80%-100%.     

固相浸渍法和湿浸渍法制备CuO/CeO2催化剂及其CO氧化性能的对比研究

采用固相浸渍法和常规湿浸渍法制备了一系列CuO/CeO₂催化剂,并结合X射线衍射（XRD）、氢气-程序升温还原（H₂-TPR）、激光拉曼光谱（LRS）、原位漫反射红外光谱（in situ DRIFTS）、X射线光电子能谱（XPS）等手段考察了制备方法对催化剂结构性质及其在CO氧化反应中性能的影响. XPS和H₂-TPR结果表明,固相浸渍法更有利于得到高分散的铜物种,并促进CuO物种的还原. LRS结果表明,相比于湿浸渍法,固相浸渍法能产生更多氧空位,而这些氧空位可以活化参与反应的O₂. CO氧化活性测试结果表明,当铜负载量相同时,固相浸渍法制备的催化剂相比于湿浸渍法表现出更好的催化性能. 结合多种表征结果发现,催化剂CO氧化性能与其表面氧空位和Cu⁺-CO浓度紧密相关,提出了CuO/CeO₂催化剂在CO氧化反应中可能的协同作用机制.     

Co2+含量对CoAl-LDHs焙烧产物结构、组成及其生长碳纳米管的影响

采用成核晶化隔离法将Co²⁺引入层状双金属氢氧化物(LDHs),得到了含不同Co²⁺/Al³⁺物质的量的比为1∶1,2∶1,3∶1的二元钴铝碳酸根型LDHs(CoAl-LDHs)。通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜-能量散射谱(SEM-EDS)、拉曼光谱(Raman)、程序升温还原(TPR)及X射线光电子能谱(XPS)等方法对CoAl-LDHs焙烧产物的结构、组成及其化学气相沉积(CCVD)催化生长多壁碳纳米管(CNTs)进行了研究。结果表明：CoAl-LDHs前体中钴的含量可以明显改变焙烧产物的组成分布和还原性能,并最终影响CNTs的生长,其中以n_Co²⁺/n_Al³⁺比为2/1的LDHs作为催化剂前体可以得到管径均匀和石墨化程度高的CNTs,这与还原得到的纳米活性Co颗粒均匀分散有关。     

富氧条件下Co/ZSM-5催化剂对C3H8选择还原NOx的性能

采用多种物理化学手段研究了在模拟的轻型柴油车尾气中不同Co担载量及Cu掺杂的Co/ZSM-5催化剂的Co组分分散状态、可还原性、NO吸附脱附性质对C₃H₈选择性催化还原NO_x性能的影响。结果表明,浸渍法制备的Co/ZSM-5催化剂上既有外表面上的Co³⁺和Co²⁺物种,也有孔内的Co²⁺离子。富氧条件下Co/ZSM-5催化剂上C₃H₈选择性催化还原NO_x的活性主要与ZSM-5载体孔外表面分散的CoO_x物种中的钴离子可还原能力和NO吸附脱附性能密切相关。Co/ZSM-5催化剂上适宜的Co担载量约为4.0wt%,低担载量时随Co担载量增加,表面CoO_x物种中钴离子可还原能力增强,C₃H₈选择性催化还原NO_x的低温转化活性增加;高担载量时,随Co担载量增加,单位Co离子的NO吸附量的减少以及催化剂表面活性中心数的减少,导致了Co/ZSM-5催化剂NO_x的转化率和催化剂比速率（k）的下降。孔外表面Co₃O₄晶体的存在使催化剂表面产生较强的NO吸附,并在高温时有利于C₃H₈的氧化燃烧,使C₃H₈选择性催化还原NO_x的活性降低。     

富氧条件下Co/ZSM-5催化剂对C_3H_8选择还原NO_x的性能

采用多种物理化学手段研究了在模拟的轻型柴油车尾气中不同Co担载量及Cu掺杂的Co/ZSM-5催化剂的Co组分分散状态、可还原性、NO吸附脱附性质对C3H8选择性催化还原NOx性能的影响。结果表明,浸渍法制备的Co/ZSM-5催化剂上既有外表面上的Co3+和Co2+物种,也有孔内的Co2+离子。富氧条件下Co/ZSM-5催化剂上C3H8选择性催化还原NOx的活性主要与ZSM-5载体孔外表面分散的CoOx物种中的钴离子可还原能力和NO吸附脱附性能密切相关。Co/ZSM-5催化剂上适宜的Co担载量约为4.0wt%,低担载量时随Co担载量增加,表面CoOx物种中钴离子可还原能力增强,C3H8选择性催化还原NOx的低温转化活性增加;高担载量时,随Co担载量增加,单位Co离子的NO吸附量的减少以及催化剂表面活性中心数的减少,导致了Co/ZSM-5催化剂NOx的转化率和催化剂比速率(k)的下降。孔外表面Co3O4晶体的存在使催化剂表面产生较强的NO吸附,并在高温时有利于C3H8的氧化燃烧,使C3H8选择性催化还原NOx的活性降低。     

Ce0.5Zr0.5O2修饰的Ni/SiC、Fe/SiC和Co/SiC催化燃烧甲烷性能

以铈锆固溶体（Ce_0.5Zr_0.5O₂）修饰的高比表面积SiC为载体,采用两步浸渍法制备了Ni、Fe和Co基催化剂,研究了其在煤层气催化燃烧脱氧中的催化活性和稳定性. 利用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、比表面积（BET）、热重分析（TGA）和H₂程序升温还原（H₂-TPR）对催化剂进行了表征. 分析结果表明,Ni、Fe和Co部分进入Ce_0.5Zr_0.5O₂固溶体晶格内部,导致催化剂体相形成更多的缺陷;同时Ce_0.5Zr_0.5O₂固溶体有助于加速金属氧化物和金属之间氧化还原过程的进行,促进了氧吸附、传输和对甲烷的活化. 另外,SiC和Ce_0.5Zr_0.5O₂固熔体良好的抗积碳性能,有效避免了催化剂在富甲烷反应气氛中因积碳而失活,从而使三种催化剂均具有优良的催化燃烧脱氧活性和稳定性. 其中,Co/Ce_0.5Zr_0.5O₂/SiC活性最高,可在320 ℃活化催化甲烷,并在410 ℃实现完全脱氧.     

Catalytic Performance of Spherical MCM-41 Modified with Copper and Iron as Catalysts of NH3-SCR Process

Spherical MCM-41 with various copper and iron loadings was prepared by surfactant directed co-condensation method. The obtained samples were characterized with respect to their structure (X-ray diffraction, XRD), texture (N₂ sorption), morphology (scanning electron microscopy, SEM), chemical composition (inductively coupled plasma optical emission spectrometry, ICP-OES), surface acidity (temperature programmed desorption of ammonia, NH₃-TPD), form, and aggregation of iron and copper species (diffuse reflectance UV-Vis spectroscopy, UV-Vis DRS) as well as their reducibility (temperature programmed reduction with hydrogen, H₂-TPR). The spherical MCM-41 samples modified with transition metals were tested as catalysts of selective catalytic reduction of NO with ammonia (NH₃-SCR). Copper containing catalysts presented high catalytic activity at low-temperature NH₃-SCR with a very high selectivity to nitrogen, which is desired reaction products. Similar results were obtained for iron containing catalysts, however in this case the loadings and forms of iron incorporated into silica samples very strongly influenced catalytic performance of the studied samples. The efficiency of the NH₃-SCR process at higher temperatures was significantly limited by the side reaction of direct ammonia oxidation. The reactivity of ammonia molecules chemisorbed on the catalysts surface in NO reduction (NH₃-SCR) and their selective oxidation (NH₃-SCO) was verified by temperature-programmed surface reactions.     

表面助剂改性对Cu/ZnO/Al2O3甲醇合成催化剂性能的影响

采用共沉淀-后浸渍方法制备了表面助剂改性的Cu/ZnO/Al₂O₃ (CZA)甲醇合成催化剂, 在固定床反应器上以合成气为原料分别考察了三种助剂(Zr、Ba和Mn)对CZA催化剂性能的影响; 以Zr为助剂时反应温度的影响; 并进行了催化稳定性试验. 利用粉末X射线衍射(XRD)、低温氮气吸脱附(N₂-sorption)、氧化亚氮(N₂O)反应吸附技术、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温吸脱附(H₂-TPD)、扫描电子显微镜(SEM)和高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)技术对催化剂进行了表征.结果显示: 以Zr或Ba作为助剂能够明显提高CZA催化剂耐热前后的甲醇时空收率(STY); Mn的引入降低了CZA催化剂的耐热前活性; Zr的引入降低了CZA催化剂最高活性温度点, 增强了CZA催化剂的催化稳定性; 还原态CZA催化剂表面Cu⁰和ZnO都能吸附活化氢气, Cu⁰与ZnO的强相互作用有利于提高催化剂的性能, 耐热后催化剂性能的降低归因于Cu晶粒的长大. 在实验和表征结果基础上,提出了CZA催化剂上合成气制甲醇的“双向同步催化反应历程”.     

Mn-Mo-W-O_x脱硝催化剂活性组分的配伍优化

采用等体积浸渍法制备系列Mn-Mo-W-O_x/堇青石和Mn-Mo-W-O_x/TiO_2催化剂,用于选择性催化还原NO.通过Mn、Mo、W 3种元素不同配比对催化剂配伍进行优化,确立Mn-Mo-W-O_x最佳配比.采用XRD、N_2-BET、PyIR、SEM以及XPS等表征分析催化剂的固相结构、比表面积、酸量、表面形貌和表面元素.结果表明:当Mn/Mo/W元素摩尔比为10∶0.5∶1,载体为TiO_2时,催化剂的催化性能最优.适量Mo掺入Mn-W-O_x催化剂可以增大其比表面积,提高催化剂表面L酸酸量以及Mn~(4+)离子浓度,从而有效提高了催化剂高温活性.载体替换为TiO_2时催化剂的比表面积和酸量明显提高,从而增强了催化剂的脱硝性能.     

陈化体系组成对Ce0.65Zr0.35O2储氧材料性能的影响

采用共沉淀法制备了Ce_0.65Zr_0.35O₂(CZ)储氧材料, 在传统的水陈化体系中引入了乙醇, 研究了乙醇的加入对CZ储氧材料性能的影响. 对所制备样品进行了傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、N₂吸附-脱附、储氧量(OSC)和H₂程序升温还原(H₂-TPR)的表征, 并考察了以CZ储氧材料为载体制备的单钯催化剂的三效性能. 结果表明, 乙醇引入陈化体系对样品的结构和性能有显著影响. 以醇水共存体系陈化制备的CZ储氧材料颗粒小、堆积松散、孔径分布宽、孔容大, 具有优异的储氧性能和热稳定性, 经1000 °C焙烧后, 比表面积为29.3 m²·g^-1, 储氧量仍高达520 μmol·g^-1. 以此为载体制备的单钯催化剂, 空燃比操作窗口宽, 对C₃H₈、CO、NO的转化明显优于水陈化体系制备的储氧材料所制备的催化剂.