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Study of Thermodynamic Properties of Nonstoichiometric Phase with Compound Energy Model

Shuigen HUANG , Lin LI , O.V.D.Biest , J.Vleugels , Peiling WANG

材料科学技术(英文)

Using compound energy model (CEM), the thermodynamic properties of and were evaluated. The evaluation was based on the optimization of ZrO2-CeO2 and ZrO2-CeO1.5 systems, as well as the miscibility gap in CeO1.5-CeO2 system. Except the cubic fluorite structure phase assessed with compound energy model, all the other solution phases were assessed with subsitutional solution model. The model parameters were evaluated through fitting the selected experimental data by means of thermodynamic optimization. A set of parameters with thermodynamics self-consistency was obtained and satisfactorily described the complex relation between y in and the partial pressure of oxygen at different temperatures, also the interdependence among miscellaneous factors such as temperature, oxygen partial pressure, the reduction amount of CeO2 as well as the nonstoichiometry in cubic phase . The calculated results seem to be reasonable when put into the explanation of pressureless sintering of CeO2-stabilized ZrO2 powder compacts at a controlled oxygen partial pressure.

关键词: Zirconia , null , null , null

CexTi1-xO2复合氧化物表面结构和体相结构的演变

方钧 , 石富城 , 包蕙质 , 千坤 , 姜志全 , 黄伟新

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(12)60667-6

利用X射线衍射、N2吸附等温线、X射线光电子能谱、X射线吸收谱、H2-程序升温还原、甲基橙选择化学吸附和等电点测定等方法研究了共沉淀方法制备的一系列CexTi1-xO2复合氧化物的结构.成功发展了甲基橙选择化学吸附和等电点方法研究CexTi1-xO2复合氧化物的最外层表面结构,并定义了“等价CeO2表面覆盖度”来描述CexTi1-xO2复合氧化物的最外层表面结构.CexTi1-xO2复合氧化物(x≥ 0.7)形成立方萤石相固溶体,Ce0.3Ti0.7O2表现出纯的单斜相,而其它复合氧化物表现出混合相.Cex-Ti 1-xO2复合氧化物最外层表面结构的演变行为不同于其体相结构.Ce0.7Ti0.3O2立方萤石相固溶体最外层表面已经部分形成了单斜相Ce0.3Ti0.7O2,随Ce含量的降低,单斜相Ce0.3Ti0.7O2从最外层表面向体相生长.CexTi1-xO2复合氧化物立方萤石相固溶体和单斜相Ce0.3Ti0.7O2分别在相对较低和较高的温度表现出好的还原性能.上述结果提供了全面和深层次的CexTi1-xO2复合氧化物结构信息.

关键词: 二氧化钛 , 氧化铈 , 复合氧化物 , 相结构 , 表面结构 , X射线吸收谱 , 选择化学吸附 , 等电点

机械化学法制备的Al/Ce复合氧化物负载NiMo催化剂的加氢脱硫活性

Květa Jirátová , Alla Spojakina , Luděk Kalu?a , Radostina Palcheva , Jana Balabánová , Georgi Tyuliev

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(15)61016-6

将Al和/或Ce的硝酸盐与NH4HCO3球磨混合,采用机械化学法制备了Al2O3-CeO2载体(其中Ce含量为1–10 wt%),再以杂多钼酸盐(NH4)4NiMo6O24为活性金属Ni和Mo的前驱体,通过浸渍法制备NiMo6/Al2O3-CeO2催化剂,并将其用于1-苯并噻吩(BT)的加氢脱硫(HDS)反应中.运用化学分析、X射线衍射、N2吸附-脱附法、H2程序升温还原、NH3程序升温脱附和X射线光电子能谱对催化剂的物化性质进行了表征.结果表明,催化剂的酸性随着载体中Ce含量的增加而下降. Ce修饰的Al2O3载体表面的NiS/MoS原子比下降了2倍. NiMo6/Al2O3催化剂表现出最高的HDS活性(以单位重量催化剂计),其酸性和表面MoOxSy物种的浓度(Mo5+浓度)也最高;当催化剂中Ce含量逐渐增加到10 wt%以上时,其活性逐渐将为0.与浸渍法制得的参比催化剂相比,前驱体和催化剂组成相同的情况下,采用机械化学法制得的所有催化剂活性明显提高.

关键词: , , 氧化铝 , 氧化铈 , Anderson型杂多钼酸盐 , 1-苯并噻吩 , 加氢脱硫 , 机械化学法

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

苯甲醇氧化制苯甲酸钠反应中金钯双金属催化剂的协同效应

张召艳 , 王英 , 李娴 , 戴维林

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(14)60159-5

研究了不同Au/Pd摩尔比的AuPd/CeO2双金属催化剂在苯甲醇氧化制苯甲酸及其钠盐反应中的催化活性,利用XRD, UV-Vis DRS, TEM和XPS等手段对催化剂的结构进行了系统考察。结果表明, Au-Pd纳米颗粒以合金形式分散在CeO2载体上,不同Au/Pd摩尔比会影响催化剂表面活性物种的粒径大小和尺寸分布,并改变催化剂表面物种的组成。 Au-Pd之间的电子效应和协同效应显著影响其催化活性。当Au/Pd摩尔比为3时催化剂表现出最好的催化活性,苯甲酸产率可达92%。此外,双金属催化剂的催化活性显著优于单金属催化剂,主要归因于Au和Pd之间的协同效应。 AuPd/CeO2催化剂还具有良好的稳定性, Au/Pd摩尔比为3的AuPd/CeO2催化剂使用7次后仍然具有较高的催化活性。

关键词: , , 氧化铈 , 双金属催化剂 , 苯甲醇 , 催化氧化 , 苯甲酸盐

氧化铈在氨选择性催化还原氮氧化物中的应用

单文坡 , 刘福东 , 余运波 , 贺泓

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(14)60155-8

NH3选择性催化还原NOx (NH3-SCR)是一种广泛应用于以燃煤电厂为代表的固定源和以柴油发动机为代表的移动源NOx排放控制的技术。近年来,氧化铈由于具有优异的氧化-还原、储氧和表面酸性等特性而在NH3-SCR催化剂研究中受到广泛关注。本文系统综述了氧化铈用作NH3-SCR催化剂载体、助剂和主催化组分的相关研究,并对该领域未来可能的研究方向进行展望。

关键词: 氧化铈 , 柴油车尾气 , 氮氧化物控制 , 选择性催化还原

PdO/CeO2类芬顿降解酸性橙7和水杨酸的催化性能

葛琳 , 臧成杰 , 陈锋

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(14)60261-8

采用沉淀-沉积法制备了PdO/CeO2催化剂,并使用X射线衍射、高分辨透射电镜、N2吸附-脱附等温线、X射线光电子能谱和Raman光谱对催化剂进行了表征.表征结果显示, Pd在复合物中以Pd2+形式存在; PdO和CeO2间的相互作用提高了CeO2中的Ce3+含量.通过酸性橙7和水杨酸的类芬顿降解考察了PdO/CeO2的多相类芬顿和可见光芬顿催化活性.结果表明, PdO沉积显著地促进了水杨酸的类芬顿降解,催化剂的PdO含量为1.0 at%时其活性最佳.染料酸性橙7在可见光照射条件下会引发染料光敏化效应.吸附的染料分子在光激发后通过界面电子注入促进了Ce3+自表面过氧物种的再生.由此, PdO负载和可见光照射的共同作用下,1.0 PdO/CeO2催化剂的酸性橙7类芬顿降解速率常数为3.90 h-1,为纯CeO2活性的50倍左右.

关键词: 类芬顿反应 , 二氧化铈 , 氧化钯 , 降解 , 过氧化氢

TiN0.3/CeO2光阳极材料的构筑及其光电催化性能

崔华楠 , 李登 , 刘冠涛 , 梁振兴 , 石建英

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(14)60295-3|

采用高温氮化法在Ti片基底上生长一层TiN0.3薄膜,进一步利用电化学沉积法在TiN0.3薄膜上生长CeO2,制备了TiN0.3/CeO2复合材料.分别用X射线衍射和扫描电镜研究了复合材料的晶体和形貌结构,用紫外-可见光谱探究了材料的光学吸收性能.结果表明,球状CeO2颗粒均匀地分布在TiN0.3表面;该复合光阳极除了TiN0.3对可见光的吸收外,外层的CeO2同时实现了对紫外光的吸收.光电催化性能研究发现, TiN0.3/CeO2复合光阳极能够显著提高TiN0.3或CeO2的光电流密度,同时增加光电流的稳定性. TiN0.3/CeO2独特的双层结构是其光电催化性能提高的主要原因.在TiN0.3与CeO2界面处异质结构的驱动下, CeO2层中的光生电子迁移至TiN0.3层,而相应的光生空穴在界面处被Ce3+所消耗,从而提高了CeO2层中电子和空穴的分离效率,光电流密度也随之提高;同时,位于CeO2与电解液界面处的Ce3+作为水分子的吸附中心和反应活性中心,加快了界面处水的氧化反应,从而进一步促进了稳定光电流的产生.鉴于TiN0.3/CeO2光阳极材料优良的光电催化性能,其在太阳能光电催化领域具有潜在的应用,对于新型高效光电转化材料的设计与合成具有借鉴作用.

关键词: 氮化钛 , 氧化铈 , TiN0.3/CeO2 , 光阳极 , 光电催化

乙二醇溶剂热合成的CeO2的可逆氧化还原性及CO2捕获性能

李春成 , 刘晓晖 , 卢冠忠 , 王艳芹

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(14)60163-7

利用乙二醇的还原性,采用乙二醇溶剂热法制备了表面具有丰富氧空穴的CeO2-GST纳米晶,对其进行了X射线衍射、透射电镜、X射线光电子能谱、原位H2还原-O2氧化循环和CO2原位红外漫反射表征,并研究了其可逆氧化还原性及CO2捕获性能。结果表明,与CeO2-nanorod和柠檬酸溶胶法合成的CeO2-CA样品相比, CeO2-GST纳米晶具有最好的可逆氧化还原性能和循环稳定性,同时在50 oC下具有最好的CO2吸附性能(149μmol/g)。利用原位红外漫反射光谱研究了CO2在还原CeO2表面的吸附情况,发现CO2主要以双齿碳酸盐和桥连碳酸盐两种形式吸附在CeO2表面,其中桥连碳酸盐物种不稳定, He吹扫可脱附。此外, CO2在CeO2-nanorod上还会生成稳定的甲酸盐和单齿碳酸盐物种。

关键词: 氧化铈 , 氧空穴 , 可逆氧化还原性 , 二氧化碳捕获 , 二氧化碳原位红外漫反射

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