非贵金属氧化物在含水条件下对一氧化碳的催化氧化

CO的催化氧化是去除CO的一种环保有效的技术方法。影响CO氧化活性的因素有很多,如水汽含量、前驱体溶液、制备方法、焙烧温度和催化剂重量等。近来非贵金属氧化物受到众多科研工作者的关注,特别是Co基催化剂。虽然Co基催化剂在低温下对CO氧化有优异的催化性能,但在含水条件下易失活,因此提高含水条件下低温CO氧化的催化性能刻不容缓。重点综述了非贵金属(Co基、Cu基与Ce基)催化剂的研究进展,着重讨论了水因素对非贵金属催化剂对CO的催化氧化反应活性的影响。本课题组正在努力研究构造新型的抗水性聚合物薄膜以达到提升活性的目的,且已取得一定效果,并为今后的研究提出建议。     

镧对混合型贵金属尾气净化催化剂性能的影响

催化净化是解决汽车尾气污染的一项关键技术，本文以CO氧化为探针反应，考察了镧对混合型贵金属催化剂反应活性、耐热性能的影响，并探讨了镧的作用机理。结果表明：镧是混合型贵金属尾气净化催化剂的一种性能良好的助剂。     

金属氧化物负载纳米贵金属催化剂上的常温CO氧化性能研究

用XRD、BET和H2-TPR等表征手段对不同方法制备的系列金属氧化物负载纳米贵金属催化剂2%Au/ZnO-Fe2O3和2%Au-Pt/ZnO进行了研究,在常温常湿条件下考察了它们的CO氧化反应性能。结果表明,随着双金属氧化物载体组成的变化,2%Au/ZnO-Fe2O3催化剂的晶相结构、比表面积及氧化还原性质有明显差别,并且对常温常湿CO氧化的稳定性有较大影响;第二组分贵金属Pt的添加促进了2%Au-Pt/ZnO催化剂中类碳酸盐物种的累积和纳米金粒子的聚集,从而引起CO氧化反应稳定性降低。     

NiO/SiO2催化剂上CO氧化的反应机理研究

NiO/SiO2 是优良的非贵金属型CO氧化催化剂 ,EXAFS和TPR表征表明其活性中心为NiO .在此基础上进行的MonteCarlo模拟表明 ,在NiO/SiO2 上CO氧化遵循L H机理 .     

CO2加氢逆水煤气变换（RWGS）催化剂研究进展

化石能源的广泛使用，导致CO2肆意排放至大气环境，引发一系列严重的环境问题。CO2逆水煤气变换（RWGS）反应，是实现CO2资源化利用的有效途径。对RWGS反应催化剂研究情况进行了系统的总结和综述，详细地分析了Pd、Au、Pt、Cu、Fe和Mo基等催化剂的RWGS反应性能，对金属与载体间相互作用和掺杂元素的电子效应对催化RWGS反应性能的影响进行了系统的分析。Pd、Au和Pt等贵金属对CO2弱的结合能力和定向转化能力，需进一步提高贵金属催化剂对CO2分子的吸附和活化能力来提升其催化性能。非贵金属Cu、Fe和Mo基催化剂的低温活性较差，借助新的催化剂制备方法和策略，将进一步提升CO2分子的低温催化转化活性。研究结果证实，通过优化催化剂中活性组分与载体或助剂的相互作用，能实现对相应催化剂的RWGS反应性能进行调控。总结了非贵金属和贵金属催化剂上CO2 加氢机理，分析了非贵金属和贵金属催化剂RWGS反应性能间的差异，为开发制备新型的RWGS反应催化剂材料提供了可行思路和理论依据。     

便携式直接甲醇燃料电池

采用超薄无Teflon化催化层制备直接甲醇燃料电池空气电极,用电化学沉积方法制备甲醇氧化催化剂PtRu／C。提出较高电位下甲醇氧化的概念。所研制的直接甲醇燃料电池的催化电极贵金属催化剂的利用率提高,甲醇氧化过程催化剂CO中毒问题能够基本消除。     

负载型贵金属催化剂用于汽车尾气净化的实验研究

以金属氧化物及稀土元素为助剂 ,以蜂窝状堇青石陶瓷为载体的贵金属催化剂 ,用于汽车尾气中CO、烃类 (HC)氧化反应 ,经比较 ,Pd Ce Ba催化剂具有低起燃温度、高效、热稳定好的特点 .对CO、烃类 (HC)氧化的起燃温度和完全氧化温度分别约为 12 0、16 0和140、190℃ .稀土元素和碱金属在催化剂表面的富聚和在活性氧化铝涂层中的存在 ,对其它活性组分起到分散、隔离和稳定的作用 ,保证了催化剂良好的热稳定性     

高分散负载Pd催化剂上CO氧化性能

制备高分散的负载型催化剂是充分利用在自然界中储量极为有限的贵金属资源的重要手段.采用不同方法制备一系列负载Pd催化剂,考察了不同载体负载Pd催化剂的CO氧化性能.发现以乙酰丙酮钯为前驱体制得的Pd/TiO2催化剂活性远高于Pd/SiO2和Pd/Al2O3催化剂的活性,在室温下就表现出较好的CO氧化活性,且在无气相O2条件下CO可以与Pd/TiO2催化剂表面的氧物种(晶格氧)反应生成一定量的CO2.分散度测试、CO吸附的原位红外光谱和程序升温还原的结果表明Pd/TiO2催化剂上Pd物种以高分散Pd0形式存在,并与载体之间存在强相互作用,这可能是Pd/TiO2催化剂具有低温活性的主要原因.     

利用第一性原理对稀燃氮氧化物捕集器自抑制效应微观机理的研究

为了进一步探究稀燃氮氧化物捕集器（LNT）中NO_x吸附和还原过程产生自抑制效应的微观机理，构建了LNT催化剂Pt—M（M=Pt, Pd）/γAl₂O₃（100）构型的微观模型。根据第一性原理，计算了NO和CO在不同催化剂组合构型上的吸附过程及吸附构型，进行了电子结构分析，分析了贵金属组合和吸附构型对NO和CO吸附过程，电荷转移及成键的影响。计算结果表明：吸附构型对NO和CO在贵金属催化剂上的吸附强度影响显著，N/C-end构型是最稳定的吸附构型；NO和CO在贵金属催化剂上吸附成键过程相似，在催化位点数量有限时，催化剂上会发生NO与CO之间的竞争吸附，这是自抑制效应的主因；钯的加入会略降低NO在催化剂上的吸附强度，同时限制自抑制效应，提高还原过程效率。本研究为自抑制效应微观机理的完善提供了有效补充，为探究LNT催化剂的合理结构与组成提供了理论依据。     

柴油车氧化催化技术研究进展

 柴油车氧化催化剂(DOC)主要作用在于氧化尾气中的CO、碳氢化合物(HC)和NOx;此外,氧化过程产生一定的热量,有助于下游组分的起燃。本文综述了近年来柴油车氧化催化技术的研究进展。柴油车氧化催化器由壳体、减振层、载体及催化剂四部分构成,其中催化剂是整个催化器的核心部分,决定着DOC的主要性能指标。DOC常用的活性组分有铂、铑和钯等贵金属,助剂为铈、镧等稀土元素和铜、铁、铬、锰等过渡金属,以及碱金属和碱土金属氧化物。本文论述了柴油车氧化催化技术反应过程原理,包括CO氧化、HC氧化和NO_x氧化反应机理;对柴油车氧化催化剂的失活机制包括热失活和化学失活及再生机制进行了综述;最后对柴油车氧化催化技术的发展进行了展望。     

Bi掺杂的直接甲醇燃料电池阳极催化剂研究进展

发展可替代能源对缓解全球能源问题具有重要意义。直接甲醇燃料电池(direct methanol fuel cell,DMFC) 因其工作温度低、能量密度高以及污染物排放少等特性,正逐渐成为最有发展前景的便携式能源技术之一。目前,其商业化进程主要取决于甲醇氧化反应(methanol oxidation reaction,MOR) 的动力学快慢、催化剂的成本和寿命。Bi元素的掺杂可以极大地提高甲醇电催化氧化的性能,并且可以提高阳极催化剂抵抗CO中毒的能力。介绍了掺杂Bi的贵金属和非贵金属阳极电催化剂,以及贵金属掺杂Bi₂O₃、Bi₂WO₆ 等光辅助电催化剂;综述了它们提高甲醇电催化氧化性能的机制,并展望了阳极Bi电催化剂在DMFC中所面临的机遇和挑战。     

硝基苯催化加氢制二苯肼的研究—Pd—Bi/C催化剂的催化性能与溶剂效应

前文探导了以3％Pd/C为催化剂,催化氢化硝基苯,获得了良好产率的二苯肼.根据一般催化研究的实践经验,在贵金属催化剂中添加适当的非贵金属,由于催化剂活性小心电子结构的改变,有可能提高或改善催化剂的活性与反应的选择性.如在氢化或氧化反应中,人们制备了负载的Pd-Bi、Pt-Pb等催化剂。实验表明这是一类具有实用价     

催化燃烧方法净化丙烯腈废气的催化剂的实验研究

制备了用于催化燃烧净化含丙烯腈废气的金属氧化物－－贵金属、金属氧化物、贵金属三种类型的催化剂。初步评价了其对丙烯腈(ACN)的催化氧化效果,并与现有的国产负载贵金属催化剂进行了比较。实验结果表明,所制备的催化剂具有较好的催化氧化性能。     

CuH分解制备铜基催化剂及其催化CO氧化反应的活性研究

宏量制备CuH纳米粒子，并通过CuH纳米粒子在不同气氛下的热分解制备了具有不同组成和结构的铜基催化剂．CuH纳米粒子在N2中分解制备的催化剂表现出最好的CO催化氧化活性，而CuH纳米粒子在O2中分解制备的催化剂表现出最差的CO催化氧化活性．基于上述结果讨论了铜基催化剂在CO氧化反应中的结构-性能关系．     

Co3O4催化剂的制备、表征及其CO低温氧化性能

采用液相沉淀法制备了Co3O4催化剂，以CO氧化为探针反应，运用TG-DTG、XRD、TEM、XPS等手段进行表征．结果表明：Co2O4催化剂以单一的立方相结构存在，呈现出高分散状态，在室温乃至零度以下（-78℃）都具有较高的CO氧化活性和稳定性，在25℃可催化CO完全氧化500min以上．催化剂失活主要是由于催化剂表面吸附水造成的，微量Pd的加入可以明显提高催化剂的抗水性，失活的催化剂经过热处理活性可以完全恢复．     

多级孔TiO_2担载金钯纳米催化剂在CO氧化反应的应用

针对贵金属纳米粒子稳定性差,容易发生团聚造成催化活性低的问题,以多级孔TiO_2为载体,利用其介孔孔道限制贵金属纳米粒子团聚,采用浸渍法制备Au-Pd双金属纳米催化剂.通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等分析手段对催化剂进行表征,结果表明金钯纳米粒子均匀地分布在TiO_2载体上,尺寸约为3~5nm.选择CO氧化反应评价催化剂活性,考察催化剂制备过程中金钯比例对催化活性的影响.结果表明,在120℃的条件下催化剂Au_1-Pd_4/TiO_2达到最高的转化率90%,这归结于双金属间的电子协同效应,金原子从钯原子上吸电子,导致钯原子缺电子,而CO分子提供电子给钯原子,提高了催化活性.     

过渡金属原位掺杂Pt/TiO_2的喷雾燃烧制备及其CO氧化性能

CO催化氧化不仅是一种典型的多相催化反应模型,而且在气体净化方面也有许多实际用途。用喷雾燃烧一步法制备了TiO2负载Pt的催化反应体系,通过原位掺杂Fe、Mn元素来提高Pt/TiO2体系在CO催化氧化应用中的活性。系统考察了Fe、Mn掺杂后对产物的晶相、负载颗粒的大小和价态、载体表面氧种类以及体系表面还原性能的影响规律,研究了Fe、Mn等元素在催化反应过程的作用机理。结果表明,Fe、Mn掺杂于Pt/TiO2体系后,CO被完全氧化的温度降低了40℃,而且在通过Mn掺杂后,催化剂在30℃下的TOF值(单位时间内1mol催化剂上转化的反应底物的物质的量)提升了一个数量级,比增加相同质量比例的贵金属Pt表现出更高的催化活性,为低成本、高活性催化剂的设计和制备提供了新思路。     

CO在Cu-Mn催化剂上催化氧化本征反应动力学研究

本文采用共沉淀法制备了用于低温CO催化氧化的Cu-Mn催化剂,对其进行了XRD分析和SEM表征,结果表明非晶态催化剂在室温下显示出良好的氧化活性。在50～80℃范围内研究了CO在所制备Cu-Mn催化剂床层上的催化氧化本征反应动力学,同时测定了CO在Cu-Mn催化剂上的催化反应等温线。结果表明,CO在Cu-Mn催化剂床层上的本征反应是一个表面反应控制的一级催化反应,反应的活化能是43.0kJ.mol-1。     

CO在Cu-Mn催化剂上的催化氧化本征反应动力学

采用共沉淀法制备了用于低温催化氧化脱除气体中CO的Cu-Mn催化剂.通过X射线衍射和扫描电镜对该催化剂进行分析发现:非晶态催化剂在室温下对CO具有良好的催化氧化活性.同时,在50～80℃范围内,测定了CO在所制备的Cu-Mn催化剂床层上的催化反应等温线,研究了CO在Cu-Mn催化剂床层上的催化氧化本征反应动力学.结果表明:在消除内外扩散的条件下,CO在Cu-Mn催化剂床层上的本征反应是一个表面反应控制的一级催化反应,反应的活化能为43.0kJ/mol.     

负载型Au/CdO CO低温催化氧化性能的研究

用共沉淀法制备了负载型Au/CdO催化剂。考察了以氧化镉为载体金催化剂的制备条件及CO低温催化氧化活性。结果表明，焙绕温度、预处理条件对催化剂的活性有较大的影响，573K焙绕，空气预处理的催化剂活性最好。XRD、TPR、TPD结果表明，活性金高度分散在氧化镉载体上，氧化态的金是活性中心，CO和O2均吸酚在金上，其反应遵据Langmuir-Hinshelwood吸附机理。