整体构件型La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂的制备和催化燃烧特性

为了解不同整体构件钙钛矿催化剂的VOCs催化燃烧特性,以不锈钢316L丝网和堇青石蜂窝陶瓷为基材,通过电泳沉积和浸涂技术在基材表面均匀涂覆γ-Al_2O_3粘合层,再在涂层表面负载钙钛矿型2.0%(wt)的La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3活性组分.SEM表征发现100 nm左右的La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3颗粒可以均匀、牢固地分散在不锈钢丝网和蜂窝陶瓷表面,经过550℃焙烧后无龟裂现象.超声振荡30 min后,活性组分损失率均小于5.0%(wt).甲苯催化燃烧测试表明,金属丝网型、蜂窝陶瓷型和颗粒型La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂表现出相似的催化性能,但金属丝网具有更好的传质效果和热响应速率,更适合处理高空速、温度和浓度波动较大的有机废气.     

油烟气催化氧化净化过程研究

采用浸渍法制备了不同负载量的蜂窝陶瓷Pt基、泡沫金属Pt基和La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂,通过XRD、SEM等对催化剂进行了表征,考察了3类催化剂在不同反应条件下对油烟催化净化性能的影响。结果表明,La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂的活性随反应温度的升高和负载量的增加而提高,随油烟气流量的增加而降低;蜂窝陶瓷Pt基催化剂和泡沫金属Pt基催化剂的变化相似,但Pt负载量对这两类催化剂活性的影响并不明显;在低空速下,La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂具有与蜂窝陶瓷Pt基催化剂以及泡沫金属Pt基催化剂相同的活性;但当空速大于10000h~(-1)以后,蜂窝陶瓷Pt基和泡沫金属Pt基催化剂的活性明显优于La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂。3类催化剂中,负载量为0.88%的泡沫金属Pt基催化剂对油烟的净化效率最佳,在350℃、流量为3 L·min~(-1)、空速为36 000 h~(-1)时,对油烟气的脱除率接近100%。另外,对泡沫金属Pt基催化剂催化氧化净化油烟气的表观动力学进行了研究。     

La_(1-x)Cu_x MnO_3/HZSM-5催化乙醇制正丁醛

采用改进的柠檬酸络合法制备La_(1-x)Cu_xMnO_3系列复合氧化物,研磨法制备La_(0.8)Cu_(0.2)MnO_3/HZSM-5催化剂,用X射线粉末衍射进行物相分析,考察无氧条件下对乙醇制正丁醛的催化活性。结果表明,在反应温度500℃和空速3 184 h~(-1)的条件下,La_(1-x)Cu_xMnO_3系列复合氧化物中La_(0.8)Cu_(0.2)MnO_3催化活性较高,乙醇转化率为47.53%,正丁醛选择性为37.72%;对于La_(0.8)Cu_(0.2)MnO_3/HZSM-5催化剂,当HZSM-5的质量分数为14%时,催化效果最好,乙醇转化率为60.42%,正丁醛选择性为46.81%。     

大孔SiO_2载体制备La_(0.8)Sr_(0.2)CoO_3及其对NO+CO的催化性能

以具有高比表面积的大孔SiO_2为载体,采用浸渍法,通过控制浸渍液浓度的不同原位制备不同负载率的稀土钙钛矿型复合氧化物La_(0.8)Sr_(0.2)CoO_3/SiO_2样品。利用X射线衍射、比表面积、扫描电镜和X射线光电子能谱等分析方法对样品进行表征,结果表明,载体表面均匀负载La_(0.8)Sr_(0.2)CoO_3,且随着负载率增加,样品比表面积下降。考察不同负载率的La_(0.8)Sr_(0.2)CoO_3/SiO_2样品对NO+CO的催化活性,结果表明,与比表面积和结晶度相比,负载率在该催化实验体系中是影响最大的因素,综合催化效果最好的样品负载La_(0.8)Sr_(0.2)CoO_3质量分数为50.47%。     

钙钛矿型锰的氧化物制备及其对空气电极的催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制得钙钛矿型La_(0.9)Sr_(0.1)MnO_3催化剂,通过XRD测试和SEM测试,对其物象和形貌进行表征,结果表明,得到了高纯度的钙钛矿。将催化剂制成电极,通过极化曲线分析和交流阻抗拟合分析,电极在-0. 2 V电位下,电流密度为62 m A/cm²,La_(0.9)Sr_(0.1)MnO_3催化剂显示出了良好的氧还原催化性能。组装成锌-空气电池进行测试,在40 m A/cm2,La_(0.9)Sr_(0.1)MnO_3催化剂显示出了良好的氧还原催化性能。组装成锌-空气电池进行测试,在40 m A/cm²电流密度下循环进行充放电,充电电压保持在2. 3 V左右,而放电电压保持在1. 1 V左右,可持续稳定循环80 h。     

球磨法制备NiO/MgAl2O4催化剂用于低浓度甲烷催化燃烧

用球磨法制备了MgAl_2O_4尖晶石负载的NiO催化剂NiO/MgAl_2O_4,考察了镍源、NiO负载量、球料比、球磨转速、焙烧温度对低浓度甲烷催化燃烧的影响,并用H_2-TPR、BET、XRD、SEM等手段对催化剂进行了表征。结果表明,与沉淀-沉积法或浸渍法相比,球磨法制备的催化剂前驱体与载体的相互作用较弱,焙烧后生成了高活性NiO物种。球磨法制备时,镍盐种类及NiO负载量、球料比、转速以及焙烧温度均会改变载体表面NiO晶粒的大小和结合状态,从而影响其活性。以乙酸镍为镍源、NiO质量分数10%、球料比2∶1、球磨转速400 r/min、经700℃焙烧,制得的NiO/MgAl_2O_4催化剂稳定性和活性较好;600℃下,700℃焙烧制得催化剂的拟一级反应速率常数(k600)为0.489 L/(g·s),高于MgAl_2O_4尖晶石负载的La_(0.8)Ca_(0.2)FeO_3或La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3钙钛矿催化剂。     

六铝酸盐作涂层的蜂窝陶瓷型La0．8Sr0．2MnO3催化剂热稳定性

采用共沉淀法分别制备了Sr0.3Ba0.5La0.2MnAl11O19和La0.8Sr0.2MnO3前驱体,并通过浸渍法制备了六铝酸盐作涂层的蜂窝陶瓷型La0.8Sr0.2MnO3催化剂.超声振荡测试结果表明所得催化剂具有较好的粘结强度, 30 min后脱落率仅为0.3%(wt). XRD和SEM结果则表明Sr0.3Ba0.5La0.2MnAl11O19和La0.8Sr0.2MnO3具有完善的六铝酸盐和钙钛矿晶型,且经850℃焙烧后La0.8Sr0.2MnO3仍能在六铝酸盐涂层表面高度分散.甲苯催化燃烧活性结果表明所得催化剂具有良好的催化活性,在280℃即可将甲苯完全燃烧.与以γ-Al2O3为涂层的催化剂相比较,以六铝酸盐作涂层的催化剂表现出更好的热稳定性,经850℃高温焙烧3 h后,甲苯完全燃烧所需温度只提高了20℃;且在反应气氛下改变温度运行28 h后,甲苯转化率未发生任何改变.     

钙钛矿型锰的氧化物制备及其对空气电极的催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制得钙钛矿型La_(0.9)Sr_(0.1)MnO_3催化剂,通过XRD测试和SEM测试,对其物象和形貌进行表征,结果表明,得到了高纯度的钙钛矿。将催化剂制成电极,通过极化曲线分析和交流阻抗拟合分析,电极在-0. 2 V电位下,电流密度为62 m A/cm~2,La_(0.9)Sr_(0.1)MnO_3催化剂显示出了良好的氧还原催化性能。组装成锌-空气电池进行测试,在40 m A/cm~2电流密度下循环进行充放电,充电电压保持在2. 3 V左右,而放电电压保持在1. 1 V左右,可持续稳定循环80 h。     

LSMO底电极对Pr_(0.7)Ca_(0.3)MnO_3阻变性能的改善

采用脉冲激光沉积技术制备了Ti/Pr_(0.7)Ca_(0.3)MnO_3/Pt(Ti/PCMO/Pt)和底电极为La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3(LSMO)的Ti/Pr_(0.7)Ca_(0.3)MnO_3/La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3(Ti/PCMO/LSMO)异质结。与Ti/PCMO/Pt相比,Ti/PCMO/LSMO的阻变性能尤其是电阻转变比率得到了显著的改善。对LSMO底电极改善器件电致电阻转变特性的机理进行了定性的分析。     

Fe掺杂对La_(0.9)Sr_(0.1)Co_(1-x)FexO_3催化剂同时净化NO和碳烟活性规律研究

采用柠檬酸-EDTA络合法制备了纳米钙钛矿催化剂La_(0.9)Sr_(0.1)Co_(1-x)FexO_3,催化剂具有较好的同时去除NO和碳烟(soot)催化活性,其中La_(0.9)Sr_(0.1)Co_(0.7)Fe_(0.3)O_3展现出最佳的催化活性,其在380.0℃时NO转化率为32.5%,soot最大燃烧速率温度(T_m)为368.5℃。H_2-程序升温还原(H_2-TPR)和NO-程序升温脱附(NO-TPD)结果表明,Fe掺杂能显著提高催化剂低温还原性能、表面氧物种活性及NO吸附性能,这有利于其改善催化活性。X射线光电子能谱(XPS)结果表明,Fe掺杂能增加催化剂表面吸附氧浓度和高价离子(Co~(4+)),这对提高催化氧化能力至关重要。采用颗粒物捕集器(DPF)作为载体涂覆CeO_2涂层用于负载La_(0.9)Sr_(0.1)Co_(0.7)Fe_(0.3)O_3催化剂进行柴油机台架实验,结果表明该催化剂具有较好的同时去除NO_x和soot催化活性,最大NO转化率为23.0%,T_m为341.0℃,表明Fe掺杂对提高催化活性至关重要。     

La_(0.8)K_(0.2)Mn_(0.95)Cu_(0.05)O_3在含SO_2气氛下氧化模拟炭烟的性能

采用柠檬酸络合法合成La0.8K0.2Mn0.95Cu0.05O3钙钛矿型催化剂,并用浸渍法、络合法、混合法制备了系列担载型催化剂La0.8K0.2Mn0.95Cu0.05O3/γ-Al2O3。运用程序升温氧化(TPO)对未担载及不同担载量下的催化剂进行了活性评价,并考察了在不同浓度的SO2气氛下催化剂氧化模拟炭烟的性能,采用XRD、BET和FT-IR对催化剂进行了表征。XRD和BET测试结果显示,担载前催化剂具有良好的钙钛矿结构,担载后催化剂的比表面积增大;TPO测试表明浸渍法制备担载量为20%的催化剂表现了更好的催化活性。未担载的催化剂活性较高,但催化剂担载后耐硫性能得到提高。FT-IR证实了随着SO2浓度的升高催化剂表面产生的硫酸盐物种逐渐积累从而抑制了催化剂的活性。     

晶体结构对LaGaO3基固体电解质电性能的影响

用Raman光谱和直流四电极法分别研究了La0.9Sr0.1Ga0.9Mg0.1O2.9(LSGM1010),LaGa0.8Mg0.2O2.9(LMG20)和La0.8Sr0.2Gao2.9(LSG20)的晶体结构和离子电导率。Raman分析显示LSGM1010和LGM20具有对称性较高的菱方钙钛矿结构,而LSG20具有低对称性的斜方钙钛矿结构.电性能测试发现LSGM1010和LGM20有相近的离子电导率,而且都比LSG20在相同的温度下高近一个量级。结构分析发现在掺杂LaGaO3中高对称性的晶体结构有利于获得高的离子电导率。在光电子能谱(XPS)分析的基础上对产生这种现象的物理原因进行了解释。     

多壁纳米碳管复合电催化氧电极的研究

采用多壁纳米碳管(MWNTs)与La0.6Sr0.4CoO2.8复合催化剂制备复合催化剂氧电极,研究了它的电化学特性。发现MWNTs对氧还原具有明显的催化作用,电极中单独采用MWNTs为催化剂时,氧电极工作电流密度可达200 mA/cm2(-0.6 V Hg/HgO参比电极)。结果表明,采用正交实验法获得了复合催化剂的最佳配比为:0.1 gMWNTs+0.02 g La0.6Sr0.4CoO2.8+0.5 mL PTFE+0.1 g ZnO,在最佳配比条件下,氧电极工作电流密度可达317mA/cm2(-0.6 V Hg/HgO参比电极),其交换电流密度为144.1 mA/cm2;MWNTs与La0.6Sr0.4CoO2.8催化剂具有催化性能的叠加特性,明显优于单一催化剂氧电极;MWNTs与不同类型的钙钛石组成复合催化剂时,La0.6Sr0.4CoO2.8与La0.6Ca0.4CoO2.8性能接近,但明显优于La0.8Sr0.2MnO2.9。     

MnO2对自蔓延高温合成陶瓷复合钢管陶瓷层结构和性能的影响

采用MnO2作为添加剂自蔓延高温合成法制备了具有Al2O3和FeAl2O4陶瓷层的复合钢管,研究其对陶瓷层和过渡层的结构和性能的影响.结果表明:添加了MnO2后,陶瓷层表面晶粒排布更加致密,陶瓷层的内表面为层叠状的Al2O3细晶和少量的FeAl2O4;过渡层为Al2O3和混入的FeAl2O4外,还含有SiO2和MnO2,过渡层出现了向钢基体中渗透的网状结构.MnO2的加入并未改变复合钢管Al2O3和FeAl2O4陶瓷层的物相.加入4%(质量分数)MnO2的复合管的抗压度强度和陶瓷层的抗剪强度分别达到416 MPa和19.2 MPa,比未添加MnO2的样品分别提高了18.2%和12.3%     

Mn-Fe-Ce/TiO2低温NH3选择性催化还原NO

采用浸渍法制备了MnO2-Fe2O3-CeO2/TiO2催化剂用于低温NH3选择性催化还原烟气中NO,考察了Mn, Fe, Ce含量及焙烧温度对NH3选择性催化还原NO的活性和抗水性能的影响. 在气体体积空速(GHSV)=24000 h-1, NH3/NO=0.8(j), 350℃煅烧和烟气含3%(j) O2的条件下,该系列催化剂的脱硝活性为MnO2-Fe2O3-CeO2/TiO2>MnO2- Fe2O3/TiO2>MnO2/TiO2,且在200℃时MnO2(10)-Fe2O3(5)-CeO2(5)/TiO2的脱硝率为95%. 对含10%(j)水蒸汽的烟气,MnO2(10)-Fe2O3(5)-CeO2(5)/TiO2的脱硝活性维持在87%;在10%(j)水蒸汽和100′10-6 SO2共存条件下,短时间内脱硝活性维持在55%.     

多组元贵金属尾气净化催化剂的氧化性能

用微反装置研究了Pt-Pd/Al₂O₃和Pt-Rh-Pd/Al₂O₃催化剂氧化态和还原态的催化活性。对催化剂进行了XRD、TPD和TPR表征,并对反应机理进行了探讨。结果表明,氧化态Pt-Pd/Al₂O₃催化剂的氧化性能优于其还原态,且具有相同的催化机理;氧化态Pt-Rh-Pd/Al₂O₃催化剂的氧化性能逊于其还原态,主要是由不同的催化机理所致。     

超临界水氧化中设备腐蚀及催化剂稳定性研究

研究了超临界水氧化中设备的腐蚀和催化剂的稳定性。以两种不同的催化剂(CuO/Al2O3和MnO2/Al2O3)在不锈钢(1Cr18Ni9Ti)反应器中进行了超临界水氧化偏二甲肼的实验,实验的温度为400～500℃,压力为24～26MPa。结果表明,不锈钢和催化剂在超临界水中都受到不同程度的腐蚀和溶解,腐蚀程度随系统内温度和压力的升高而严重。     

Pd/Al2O3催化剂上CH4选择性还原NO的研究

考察了Pd/Al₂O₃、In/Al₂O₃和Co/Al₂O₃对甲烷选择性还原NO的催化活性。结果表明，采用浸渍法制备的Pd/Al₂O₃、In/Al₂O₃和Co/Al₂O₃三种催化剂，在有氧气氛下，用CH₄作还原剂催化还原NO时，Pd/Al₂O₃催化剂的活性最佳，热稳定性好，在550 ℃，用CH₄选择还原NO，Pd/Al₂O₃催化剂表现出较强的催化能力，NO的转化率达到100%。在高空速实验中，该催化剂亦表现出较高的活性，其活性顺序为Pd/Al₂O₃>In/Al₂O₃>Co/Al₂O₃。实验研究了助催化剂、氧含量以及空速对Pd/Al₂O₃催化剂活性的影响。     

乙醇蒸汽重整Pd/γ-Al_2O_3催化剂制氢

通过对不同Pd负载量、温度以及寿命的考察,评价了负载型Pd/γ-Al2O3催化剂在乙醇蒸汽重整制氢的催化反应中的性能。试验表明较高的Pd负载量或者较高的反应温度可以获得理想的氢气选择性。在650℃反应温度下,对含Pd为5%(质量分数)的Pd/Al2O3催化剂进行考察获得了最高的氢气选择性136%。而且在反应温度为750℃条件下,含Pd为1%(质量分数)的Pd/Al2O3催化剂对氢气的选择性可以达到110%。通过NH3-TPD,TGA分析手段对催化剂进行表征分析。