铈锆复合氧化物催化HCl氧化中相互作用机制

采用浸渍法制备了不同负载量的ZrO₂/CeO₂·（xZr/Ce）和CeO₂/ZrO₂·（yCe/Zr）两组催化剂。并采用XRD、Raman、N₂-Sorption、TEM和H₂-TPR等手段对xZr/Ce和yCe/Zr的结构和性质进行表征,并结合HCl催化氧化活性研究CeO₂与ZrO₂在反应体系中的相互作用。结果显示,CeO₂表面掺杂适量的Zr⁴⁺可以增加xZr/Ce表面氧空位浓度,提高其HCl氧化反应活性;但当CeO₂表面掺杂过量的Zr⁴⁺,Zr元素会以ZrO₂的形式存在于xZr/Ce表面,覆盖氧空位,降低了xZr/Ce的反应活性。对于yCe/Zr催化剂,ZrO₂表面高分散的CeO₂有利于催化活性的提高,但ZrO₂表层负载的CeO₂对催化活性的贡献具有阈值,当CeO₂负载量超过10%后,额外增加的铈物种对催化活性已无显著促进作用;对比发现xZr/Ce的氧空位主要来自于铈锆固溶体,yCe/Zr的氧空位主要来自于高分散的CeO₂,由铈锆固溶体产生的氧空位对活性提升更有利;与纯组分CeO₂相比,xZr/Ce与yCe/Zr两组催化剂在苛刻条件下的长期稳定性测试中均表现出高反应稳定性。     

铈锆固溶体Ce0.25Zr0.75O2光热协同催化CO2与甲醇合成DMC

采用溶胶-凝胶法合成不同铈含量的ZrO₂催化剂，用于光热协同催化CO₂与甲醇直接合成碳酸二甲酯(DMC)。实验发现，光热催化的DMC产率明显高于热催化，且Ce_0.25Zr_0.75O₂具有最高DMC产率3.084mmol/g，是纯ZrO₂的1.9倍。XRD和TEM分析表明：Ce原子掺入ZrO₂晶格形成铈锆固溶体同时增加其表面氧空位浓度，提高吸附CO₂能力；固溶体的纳米尺寸减小、比表面积增大和介孔结构丰富，有利于CO₂扩散。能带结构和光吸收光谱表明：铈锆固溶体光响应范围拓宽且有效利用率提高；氧空位辅助窄带隙特征可促使光生载流子有效分离，允许更多光生电子和空穴参与CO₂及甲醇的活化，加之固溶体表面酸碱位点的协同作用，最终实现高效率高选择性合成DMC。最后，提出了铈锆固溶体光热催化CO₂与甲醇合成DMC的反应机理，为光协同热催化合成DMC的研究提供良好的理...     

富氢气体中CO选择性氧化的绣球状CuO-CeO2催化剂的研究

以草酸为沉淀剂制备了一种绣球状CuO-CeO₂(简称CuCe)催化剂，考察了其用于富氢条件下CO选择性氧化时工艺条件、活性组分的负载量等对催化性能的影响。结果表明，600℃的焙烧温度有利于催化剂的催化活性；且5%CuCe催化剂具有最佳的催化活性和稳定性。CO完全转化温度区间为105～150℃,且在105℃时O₂对CO的选择性高达95%;同时，在110 h内CO转化率基本保持在100%。XRD与Raman表征结果表明，活性组分CuO被高度分散于载体CeO₂表面，且部分Cu物质与CeO₂晶格形成了Cu-Ce固溶体，从而产生了更多的氧空位和Ce³⁺。XPS测试结果表明，5%CuCe催化剂具有更高的氧空位浓度与Cu⁺的相对质量分数，导致其具有最佳的催化性能。     

铈锆复合氧化物催化HCl氧化中相互作用机制

采用浸渍法制备了不同负载量的ZrO_2/CeO_2·(xZr/Ce)和CeO_2/ZrO_2·(y Ce/Zr)两组催化剂。并采用XRD、Raman、N2-Sorption、TEM和H2-TPR等手段对xZr/Ce和y Ce/Zr的结构和性质进行表征,并结合HCl催化氧化活性研究CeO_2与Zr O_2在反应体系中的相互作用。结果显示,CeO_2表面掺杂适量的Zr4+可以增加xZr/Ce表面氧空位浓度,提高其HCl氧化反应活性;但当CeO_2表面掺杂过量的Zr4+,Zr元素会以ZrO_2的形式存在于xZr/Ce表面,覆盖氧空位,降低了xZr/Ce的反应活性。对于y Ce/Zr催化剂,ZrO_2表面高分散的CeO_2有利于催化活性的提高,但ZrO_2表层负载的CeO_2对催化活性的贡献具有阈值,当Ce O_2负载量超过10%后,额外增加的铈物种对催化活性已无显著促进作用;对比发现xZr/Ce的氧空位主要来自于铈锆固溶体,y Ce/Zr的氧空位主要来自于高分散的CeO_2,由铈锆固溶体产生的氧空位对活性提升更有利;与纯组分CeO_2相比,xZr/Ce与y Ce/Zr两组催化剂在苛刻条件下的长期稳定性测试中均表现出高反应稳定性。     

Sm掺杂ZnO QDs的制备及其荧光性能研究

通过研究不同碱/锌、钐/锌物质的量比制备了分散性良好的Sm掺杂氧化锌量子点（ZnO QDs）。通过紫外可见光谱（UV-vis）、X射线衍射（XRD）、场致发射透射电子显微镜（TEM）、能量色散X射线谱（EDS）、X射线光电子能谱（XPS）对样品做了表征。研究结果表明,n（Zn）∶n（OH^-）=1∶1、Sm掺杂量为4%（物质的量分数）时制备的ZnO QDs在383 nm紫外光激发下的荧光发射强度最强。并发现稀土钐离子的掺杂与ZnO QDs的氧空位（OV）形成有关。Sm掺杂后的ZnO QDs的氧空位浓度比未掺杂的高,且ZnO QDs氧空位的浓度越大,其荧光发射强度越强。     

ZrO2/SiO2催化剂的制备及其氧化脱硫性能研究

以己内酰胺-八水氧氯化锆低共熔溶剂为添加组分,采用溶胶-凝胶法合成含锆的硅胶,再经过高温煅烧得到n-ZrO₂/SiO₂ （n=2%,4%,6%） 负载型催化剂。并用红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、N₂吸附-脱附、X射线光电子能谱（XPS）对其进行结构表征,确定ZrO₂成功负载到SiO₂上。以ZrO₂/SiO₂为催化剂和吸附剂,H₂O₂为氧化剂组成催化氧化脱硫体系,并应用于模拟油脱硫。分别考察了氧化锆负载量、反应温度、氧硫比、催化剂加入量及不同类型的硫化物对脱硫效果的影响。实验结果表明,在反应温度为70℃、n（H₂O₂）/n（S）=4（摩尔比）、4%-ZrO₂/SiO₂的加入量为0.2 g的最佳反应条件下,氧化脱硫体系对二苯并噻吩（DBT）、4,6-二甲基二苯并噻吩（4,6-DMDBT）和苯并噻吩（BT）的脱除率分别为98.7%、93%和65.9%。且4%-ZrO₂/SiO₂回收利用5次后,DBT脱除率仍可达到91.8%。     

铈锆固溶体CexZr1-xO2上H2S的选择性催化氧化性能

采用共沉淀法合成一系列具有不同Ce/Zr物质的量比的铈锆固溶体Ce_xZr_1-xO₂,考察Ce/Zr比例对H₂S选择氧化反应催化活性的影响。通过XRD、BET、Raman、XPS、CO₂-TPD、O₂-TPD、H₂-TPR等手段对铈锆固溶体的晶体结构、表面性质、碱性位以及氧化还原性等进行表征。结果表明,所有的铈锆固溶体催化剂均可以在化学计量比的氧气下具有优良的低温催化活性,催化活性随着Ce/Zr比例的提高而增加,其中Ce_0.9Zr_0.1O₂活性最高,(160~260) ℃转化率均保持在95%以上,在180 ℃时硫收率可达到97%,这主要是因为Ce_0.9Zr_0.1O₂具有最多的中度碱性位、活性位数量和强的氧化还原性。同时推测Ce⁴⁺为催化反应的活性位,并遵循氧化还原机理。此外,催化剂的失活主要是由于催化剂表面生成硫酸盐物种,消耗了活性组分Ce⁴⁺。     

助剂对ZnO/ZrO2物化性质及催化性能的影响

CO₂加氢制甲醇是实现碳中和目标的有效途径。尽管已报道的ZnO/ZrO₂催化剂具有高活性和稳定性,但其催化性能仍有望进一步提高。采用浸渍法制备得到一系列不同元素掺杂的Ma-ZnO_x/ZrO₂催化剂,并通过评价发现只有Ga促进了ZnO/ZrO₂催化剂催化CO₂加氢制甲醇。其中,5%Ga-ZnO_x/ZrO₂催化剂表现出优异的催化性能,在反应条件：P=3 MPa、T=320℃、V(H₂)∶V(CO₂)=4∶1、气体质量空速(WHSV)=24 000 mL/(g·h)时CO₂转化率为7.2%,甲醇选择性为81.0%,甲醇时空产率可达410 mg/(g·h),是ZnO/ZrO₂的1.26倍,且在反应100 h内催化性能无明显衰减。X射线光电子能谱(XPS)和电子顺磁共振(EPR)表征发现,适量Ga助剂的掺入可以促进催化剂中氧空位的形成。...     

不同载体负载的Mo基甲烷化催化剂

研究γ-Al₂O₃、CeO₂和ZrO₂负载的Mo基催化剂性质及其甲烷化性能。采用N2物理吸附、H₂程序升温还原、X射线衍射和透射电镜对催化剂进行表征,使用固定床,在550 ℃、3 MPa、5 000 h^-1、V(H₂)∶V（CO）=1.0且含有H2S的合成气中对催化剂甲烷化性能进行测试。结果表明,3种载体中,Mo在ZrO₂载体上分散度最高,甲烷化反应中Mo/ZrO₂催化剂活性最高; CeO₂负载的Mo相抗烧结能力最强,甲烷化反应中Mo/CeO₂催化剂稳定性最好。     

Cu基CO2合成甲醇催化剂载体的研究进展

氧化物载体与Cu之间的相互作用、CO₂的活化位点、表面反应机理、表面反应路径直接影响CO₂催化加氢的产物分布。因此,探明不同金属–载体的相互作用和界面微观结构至关重要。本文综述了CO₂催化加氢合成甲醇Cu基催化剂载体的研究现状,重点综述了ZnO、ZrO₂、CeO₂、TiO₂这4种具有氧空位的载体,并简单总结了SiO₂、Al₂O₃、Zn-Zr、Ce-Zr、钙钛矿等其他氧化物载体。Cu与ZnO之间的强金属相互作用（SMSI）所形成的Cu/ZnO_x是主要的活性位点,对其微观结构与反应机理研究得较为充分;对Cu/ZrO₂的研究主要集中在ZrO₂晶相的影响,不同的研究者所获得的结论尚存在争议;对Cu/CeO₂的机理研究停留在反向CeO₂/Cu(111)模型表面,负载型催化剂上不同晶面的CeO₂与Cu的相互作用强度不同,并影响反应性能;Cu/TiO₂中TiO₂的影响因素较多,如晶型、晶面等,目前对其研究尚不全面。最后,本文分析并展望了CO₂加氢制甲醇催化剂载体的研究方向,未来将采用与实际催化剂一致的正向模型表面进行基础研究,并基于原位表征手段对反应过程中催化剂的结构变化进行探索,最终设计高效、低成本的多元复合物载体的Cu基催化剂。     

锆基双金属氧化物催化剂硫中毒的研究

在工业二氧化碳加氢制甲醇过程中,硫化氢气体的引入将对该过程中使用的催化剂活性及稳定性带来负面的影响。基于此,采用微反应合成法成功制备了InZrO_x和ZnZrO_x锆基催化剂,并研究了在二氧化碳加氢反应中,硫化氢气体对锆基催化剂的结构性质及其催化性能的影响规律。结果表明,在T=573 K、p=3.0 MPa和GHSV=18 000 mL/(g_cat·h)条件下,仅通入二氧化碳/氢气反应气时,InZrO_x和ZnZrO_x催化剂的二氧化碳转化率和甲醇选择性分别为7.2%、9.3%和93%、92%。在二氧化碳/氢气原料气中通入体积分数为5×10^-3硫化氢气体时,InZrO_x和ZnZrO_x催化剂的二氧化碳转化率和甲醇选择性都降为0,这主要是因为硫化氢气体占据了氧空位,导致锆基双金属氧化物催化剂硫中毒失活。当停止通硫化氢气体时,InZrO_x和ZnZrO_x催化剂的二氧化碳转化率和甲醇选择...     

苯与合成气在ZnAlCrO x &HZSM-5双功能催化剂上一步法制甲苯/二甲苯

与传统的甲醇和苯烷基化反应相比,合成气和苯一步法制甲苯/二甲苯具有苯转化率高,催化剂稳定性好,经济性高等优点。本研究将系列Zn基的金属氧化物与H-ZSM-5分子筛组成双功能催化剂,实现了合成气与苯高效转化为甲苯/二甲苯,并筛选出最优的双功能催化剂为ZnAlCrO _x &H-ZSM-5。原位红外实验发现,单独的合成气在催化剂上的转化较弱,但加入苯之后,苯与甲氧基等中间体的烷基化反应可以有效拉动合成气的转化。这表明,双功能催化剂中金属组分和分子筛组分间的协同作用拉动了该反应的高效进行。通过Zn、Mg、Ga等元素改性H-ZSM-5分子筛,使得分子筛B酸酸量与L酸酸量的比值降低,发现比值的降低有助于苯的转化。其中Zn改性后B酸与L酸的比值降低最为显著,苯转化率增加的也最多。调变反应温度、原料空速、合成气氢碳比可以控制苯的烷基化程度,调节苯烷基化各产物的选择性。ZnAlCrO _x &H-ZSM-5双功能催化剂在压力3MPa、温度400℃的反应条件下,兼具高的苯转化率（90.6%）和甲苯/二甲苯选择性（74.3%）,同时CO有效利用率为33.7%。     

金属氧化物在OX-ZEO催化剂中催化CO x 加氢制低碳烯烃研究进展

金属氧化物-分子筛（OX-ZEO）双功能催化剂可实现CO _x 加氢制低碳烯烃的高选择性转化。本文概述了OX-ZEO催化CO _x 加氢制低碳烯烃反应中金属氧化物的研究进展,通过对CO _x 加氢制甲醇/乙烯反应热力学分析指出了“接力催化”的优势,重点讨论了金属氧化物的种类和组成、制备方法及金属氧化物和分子筛的“亲密度”对催化性能的影响,探讨了催化反应机理、氧空位的作用及抑制副反应的策略。分析了OX-ZEO催化反应面临的问题和挑战,展望了OX-ZEO催化体系的发展趋势,认为通过元素掺杂、助剂修饰、优化制备条件等可提高金属氧化物的氧空位含量,进而可提高催化活性,也可通过对金属氧化物进行表面疏水改性抑制副产物CO₂,提高C原子利用率。     

Active sites in Cu/ZnO/ZrO2 catalysts for methanol synthesis from CO/H2

Among various Cu/ZnO/ZrO₂ catalysts with the Cu/Zn ratio of 3/7, the one with 15 wt.% of ZrO₂ obtains the best activity for methanol synthesis by hydrogenation of CO. The TPR, TPO and XPS analyses reveal that a new copper oxide phase is formed in the calcined Cu/ZnO/ZrO₂ catalysts by the dissolution of zirconium ions in copper oxide. In addition, the Cu/ZnO/ZrO₂ catalyst with 15 wt.% of ZrO₂ turns out to contain the largest amount of the new copper oxide phase. When the Cu/ZnO/ZrO₂ catalysts is reduced, the Cu²⁺ species present in the ZrO₂ lattice is transformed to Cu⁺ species. This leads to the speculation that the addition of ZrO₂ to Cu/ZnO catalysts gives rise to the formation of Cu⁺ species, which is related to the methanol synthesis activity of Cu/ZnO/ZrO₂ catalyst in addition to Cu metal particles. Consequently, the ratio of Cu⁺/Cu⁰ is an important factor for the specific activity of Cu/ZnO/ZrO₂ catalyst for methanol synthesis.     

NTP再生La改性多级孔HZSM-5及催化提质生物油的试验研究

以氧气为气源，利用低温等离子体（NTP）喷射系统，在不同温度下对结焦失活的La改性多级孔HZSM-5分子筛进行再生，采用TG、XRD、Py-IR及N₂吸附-脱附等测试技术对再生前后催化剂的理化性质进行表征，并利用再生催化剂进行在线催化提质生物油试验。结果表明，再生温度为250℃时，失活La改性多级孔HZSM-5分子筛再生效果最好，去除了97.4%的积炭，其表面结晶度、酸性、比表面积和孔容恢复程度最高。再生温度上升至300℃时，O₃分解较多，此时O₃分解已经成为积炭氧化分解的限制因素，排气中CO₂和CO浓度峰值减小，失活催化剂再生效果有所下降。再生温度为250℃时，再生催化剂催化性能恢复最好，制得的生物油高位热值最大（36.48 MJ/kg），烃类含量最高（40.51%），其理化性质与新鲜催化剂制得的生物油理化性质最接近。     

Deoxygenation of benzoic acid on metal oxides: 1. The selective pathway to benzaldehyde

The mechanism of the selective deoxygenation of benzoic acid to benzaldehyde was studied on ZnO and ZrO₂. The results show conclusively that the reaction proceeds as a reverse type of Mars and van Krevelen mechanism consisting of two steps: hydrogen activates the oxide by reduction resulting in the formation of oxygen vacancies. Subsequent re-oxidation of these vacancy sites by benzoic acid yields benzaldehyde. Inhibition of the deoxygenation reaction can be achieved by addition of suitable polar compounds with a high affinity for the oxygen vacancy sites such as carbon dioxide or water. Differences in the catalytic activity and selectivity of ZnO and ZrO₂ can be attributed to differences in hydrogen activation, redox properties and extent of benzoic acid coverage.     

Circumventing fuel-NOx formation in catalytic combustion of gasified biomass

It has been shown that it is possible to decrease fuel-NO_x produced from NH₃ using catalytic combustion of a synthetic gasified biomass at fuel-lean conditions. In a certain temperature regime where the conversion of fuel components, such as CO, H₂ and CH₄, is low and conversion of NH₃ is high, it is suggested that the formed NO_x is reduced by the remaining fuel components, mainly hydrocarbons. With oxide catalysts only ca. 10% of the NH₃ was converted to NO_x, the rest to N₂. It has also been shown that the ignition sequence of CO, H₂ and CH₄ varied for different catalysts and different experimental conditions, and that methane coupling and methanation reactions occurred before ignition of CH₄.     

酸活化蒙脱土负载钴催化剂的F-T合成性能及ZrO_2的助剂效应

考察ZrO_2助剂对酸活化蒙脱土(Acid-MMT)负载钴催化剂(Co/Acid-MMT)的F-T合成性能的影响。结果表明,ZrO_2的加入改变了Co的还原行为和产物分布,明显提高催化剂的分散度、还原度、CO转化率和C_(5+)选择性。随着ZrO_2含量增加,Co和Acid-MMT载体的相互作用逐渐减弱,同时Co和ZrO_2物种的相互作用逐渐增强,CO转化率和C_(5+)选择性逐渐降低。     

Catalytic activity of copper and palladium based catalysts for toluene total oxidation

In this study, catalysts containing 0.5 wt.% of palladium or 5 wt.% of copper were compared towards toluene total oxidation using FAU Zeolite and ZrO₂ supports. A 0.5%Pd/NaFAU and 5%Cu/ZrO₂ were found to be promising catalysts for this reaction. Palladium presented then a better affinity for FAU zeolite and copper oxide had a better affinity for zirconia. The performances of Pd based catalysts were correlated to interaction between the active phase and the support whereas the activity of copper oxide was related to oxygen mobility property of the support leading to copper oxide particles easily reducible. Support modifications, yttrium addition for ZrO₂ and cation exchange for the zeolite FAU, still enhanced the catalytic activity. Therefore, 0.5%Pd/CsFAU and 5%Cu/Zr₉₅Y₅ samples were found to be interesting catalysts for total VOC oxidation.