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富氢气体中CO优选氧化反应: Au与载体相互作用的影响

张启俭 , 齐平 , 周迎春

催化学报

以Fe2O3,Co3O4,ZrO2和ZrO2-CeO2为载体,研究了负载型Au催化剂在CO优选氧化反应中的性能,并用高分辨透射电子显微镜、X射线衍射和X射线光电子能谱等技术对催化剂进行了表征,考察了Au与载体之间的相互作用对Au电子性质的影响.结果表明,在60 ℃以下,Au/Fe2O3上CO能被完全氧化,且CO氧化反应选择性约为50%,而在Au/Co3O4,Au/ZrO2和Au/ZrO2-CeO2催化剂上,CO在更低的温度下才能被完全氧化.这是由于具有拉电子效应的载体(如Fe2O3和Co3O4)能使Au带有部分正电荷,从而对CO优选氧化反应具有较高的催化活性.因此,选择合适的载体或对载体进行掺杂改性,调节Au的正电荷数目,有可能进一步提高Au催化剂的催化活性.

关键词: 富氢气体 , 一氧化碳 , 优选氧化 , , 负载型催化剂 , 三氧化二铁 , 四氧化三钴 , 二氧化锆 , 二氧化铈

CeO2(110)负载Au纳米颗粒催化CO+NOx反应的DFT+U研究

张洁 , 龚学庆 , 卢冠忠

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(14)60168-6

通过在位库伦校正的密度泛函理论(DFT+U)方法计算,我们研究了CO和NOx分子在Au负载CeO2(110)表面的吸附.结果表明,CO在Au纳米颗粒的顶位有很强的吸附能,大约为1.2 eV,而NO在Au纳米颗粒上或者Au与CeO2载体界面处都是弱吸附.然而,当NOx在界面处形成N2O2二聚体之后,通过断裂末端的N-O键能够有效地被降解.纵观整个反应过程,第一步CO + N2O2的反应遵循了Langmuir-Hinshelwood机理,活化能只有0.4 eV,通过形成ONNOCO的中间物种最终产生N2O和CO2.不同的是,第二步消除N2O反应遵循了Eley-Rideal碰撞机理,需要相当高的能垒,约为1.8 eV.通过进一步分析表明,稀土Ce元素独特的电子特性能够使电子从Au上转移并且局域到载体表面的Ce阳离子上,并且有助于形成带负电的N2O2分子.而且Au纳米颗粒有很强的结构流动性,能够促进吸附的CO分子靠近界面处的N2O2并与之反应.

关键词: 密度泛函理论 , 三效催化剂 , 二氧化铈 , 金纳米颗粒 , 一氧化碳 , 氮氧化合物 , 氧化还原反应 , 电子局域

正向脉冲占空比对Ni-W-P-CeO2-SiO2纳米复合镀层性能的影响

胡双丽 , 徐瑞东 , 郭忠诚

电镀与涂饰

通过Ni,W、P与CeO2、SiO2纳米颗粒的脉冲共沉积,在普通碳钢表面制备了Ni-W-P-CeO2-SiO2纳米复合镀层.在一定的脉冲频率和平均电流密度下,研究了正向脉冲占空比对纳米复合镀层的化学组成、沉积速率、显微硬度和显微组织的影响.结果表明:增大正向脉冲占空比时,纳米复合镀层的晶粒尺寸增大,沉积速率和显微硬度降低.当正向脉冲占空比控制在10%时,沉积速率最快(为48.6 μm/h),显微硬度最高(为696 HV).纳米复合镀层中的P含量随着正向脉冲占空比的增大而增加,但CeO2、SiO2纳米颗粒及W的含量不断降低,正向脉冲占空比对W的沉积量影响最明显.

关键词: 碳钢 , 镍-钨-磷合金 , 二氧化铈 , 二氧化硅 , 纳米复合镀层 , 脉冲电沉积 , 沉积速率 , 显微硬度

CeO2-TiO2复合氧化物的制备、表征及其对CO氧化的催化性能

梁飞雪 , 朱华青 , 秦张峰 , 王辉 , 王国富 , 王建国

催化学报

采用溶胶-凝胶法制备了一系列不同n(Ce)/n(Ti)的CeO2-TiO2复合氧化物,对复合氧化物的物相结构、形貌特征、比表面积和氧化还原性质进行了表征,并考察了复合氧化物对CO氧化反应的催化性能.结果表明,n(Ce)/n(Ti)>0.10时,复合氧化物为无定形结构;n(Ce)/n(Ti)=0.10~0.30时,复合氧化物失去CeO2和TiO2各自的特征,形成CeO2-TiO2固溶体,具有较大的比表面积.CeO2-TiO2复合氧化物本身对CO氧化反应的催化活性不如TiO2或CeO2的高,但Pd/CeO2-TiO2比Pd/TiO2或Pd/CeO2具有更高的催化活性.

关键词: 溶胶-凝胶法 , 二氧化铈 , 二氧化钛 , 复合氧化物 , , 负载型催化剂 , 一氧化碳 , 氧化反应

Pt-CeO2/SiO2催化剂用于室温湿空气中CO氧化反应

Shirish S. Punde , Bruce J. Tatarchuk

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(17)62749-9

开发室温CO氧化催化剂的主要挑战是CO自中毒和慢的表面动力学,同时湿气的存在也可导致催化剂失活.本文开发了高活性CeO2促进的Pt基催化剂4%Pt-12%CeO2/SiO2,用于室温湿气(湿度10%?90%,25°C)中CO氧化反应,在低CO浓度(<500 ppm)和高CO浓度(>2500 ppm)时,CO转化率高于99%.优化了催化剂制备变量,如Pt和CeO2负载量、CeO2沉积方法、CeO2和Pt前驱体的干燥和焙烧条件.采用CO/H2化学吸附、O2-H2滴定、X射线衍射和BET比表面积测定表征了催化剂的表面特性,并将其与催化剂活性相关联.结果表明,CeO2沉积方法对催化剂活性影响显著,当用浸渍法沉积CeO2时,所得催化剂的反应速率(5.77μmol/g/s)比用沉积沉淀法(1.96μmol g?1 s?1)或CeO2嫁接法(1.31μmol g?1 s?1)制得催化剂的高3倍.O2-H2滴定结果表明,当用浸渍法沉积CeO2时,CeO2和Pt的紧密结合导致了催化剂的高活性.催化剂载体的选择也非常重要,硅胶负载的催化剂活性(5.77μmol g?1 s?1)是氧化铝负载的(1.05μmol g?1 s?1)5倍.当反应受内扩散控制时,催化剂载体的粒径和孔结构影响非常大.另外,CeO2和Pt前驱体的干燥和焙烧条件对催化剂活性的影响至关重要.当Pt和CeO2含量分别大于2.5和15 wt%时,所得催化剂在室温条件下活性高(TOF>0.02 s?1),稳定性好(反应15 h,CO转化率≥99%).

关键词: 一氧化碳氧化 , 催化剂 , , 二氧化铈 , 二氧化硅 , 前驱体 , 氢氧滴定 , 化学吸附 , 程序升温还原

Cu/La/CeO2-Al2O3的制备及其对丙烯选择性还原NO的催化活性

郭锡坤 , 林树东

催化学报

将Al(NO3)3-Ce(NO3)3混合溶液滴入到NH4HCO3-NH3·H2O混合溶液中,采用共沉淀法制备了CeO2-Al2O3复合载体.采用等体积浸渍法分别浸渍助剂La和活性组分Cu,制备了Cu/La/CeO2-Al2O3催化剂.考察了催化剂在富氧条件下对丙烯选择性还原NO反应的催化活性,并借助扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射、比表面积测定、红外光谱、热重分析、X射线光电子能谱和程序升温还原等方法研究了催化剂活性与结构之间的关系.结果表明,CeO2-Al2O3复合载体能显著增大催化剂的比表面积和孔径,增加表面Lewis酸酸量,改善催化剂的还原性能;助剂La能进一步增大催化剂的比表面积和孔径,增加表面Brnsted酸酸量,显著提高催化剂的热稳定性;催化剂的粒径较小,对丙烯选择性还原NO反应具有较高的催化活性,最高催化活性时的温度较低.

关键词: , , 二氧化铈 , 氧化铝 , 丙烯 , 选择性还原 , 一氧化氮

助剂CeO2对Co/Al2O3催化剂上F-T合成反应性能的影响

代小平 , 余长春 , 沈师孔

催化学报

在用于F-T合成的Co/Al2O3催化剂中加入少量助剂,能够提高CO转化率和C5+烃选择性.主要考察了助剂CeO2添加量和催化剂焙烧温度等因素对F-T合成反应的影响,并通过程序升温还原、程序升温氧化及X射线衍射等手段对催化剂进行了表征.结果表明,在Co/Al2O3催化剂中加入少量CeO2(n(Ce)/n(Co)=0.1~0.14),能够有效提高催化剂的催化活性和C5+烃选择性;焙烧温度则以相反的趋势控制F-T反应活性和链增长几率;助剂的加入降低了催化剂的起始还原温度,改善了催化剂的还原性能.但是,催化剂的积碳量有所增加,经10h反应后,催化剂上存在两种类型的积碳.

关键词: 费-托合成 , 二氧化铈 , 钴催化剂 , 氧化铝 , 程序升温还原 , 程序升温氧化 , 积碳

电沉积α-PbO_2-TiO_2-CeO_2工艺研究

曹远栋 , 陈步明 , 郭忠诚

电镀与涂饰

将TiO_2和CeO_2颗粒添加到由50 g/L PbO和4 mol/LNaOH组成的镀液中,通过阳极电沉积的方法在铝基体上制备了α-PbO_2-TiO_2-CeO_2复合镀层,用作铝基二氧化铅电极的中间层.通过研究镀液中固体颗粒的质量浓度和各种工艺条件对α-PbO_2-TiO_2-CeO_2复合镀层外观及结合力的影响,确定了最佳配方和操作条件为:TiO_2 15 g/L,CeO_2 10g/L,温度40℃,电流密度0.5 A/dm~2,电沉积时间3 h.在此条件下所得的复合镀层综合性能较好,其TiO_2和CeO_2含量(质量分数)分别为3.77%和2.13%.扫描电镜结果显示,固体颗粒的掺杂能抑制α-PbO_2晶胞的长大,起到细化晶粒的作用.X射线衍射分析表明,固体颗粒的加入改变了α-PbO_2镀层晶粒的择优取向,降低了其衍射峰强度.

关键词: 二氧化铅 , 电沉积 , 二氧化钛 , 二氧化铈 , 复合电极 , 结合力 , 微观结构

二氧化铈纳米球的合成

塔娜 , 张密林 , 李娟 , 李华举 , 李勇 , 申文杰

催化学报

使用尿素水热法合成了均匀的二氧化铈球型纳米材料. 纳米球是由纳米层以及纳米颗粒所构成的核壳结构,其平均粒径为320 nm, 同时表面主要暴露{111}晶面. 尿素水解所产生的氨气分子为纳米球状结构的形成提供了模板,而生成的碳酸根与氢氧根离子作为铈离子的沉淀剂. 使用氢气程序升温还原技术表征了氧化铈纳米球材料的氧化还原能力,同时以一氧化碳氧化为探针反应研究了其催化性能.

关键词: 二氧化铈 , 纳米球 , 氧化还原性能 , 一氧化碳氧化

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