制备方法对高CuO含量的Cuo/CeO_2催化剂水煤气变换性能的影响

采用机械混合法、固相合成法、水热法、沉积-沉淀法和共沉淀法制备系列CuO/CeO_2水煤气变换催化剂,采用XRD、N_2物理吸附和H_2-TPR等方法对样品进行表征,研究制备方法对CuO/CeO_2催化剂结构的影响以及催化剂结构与其催化性能的关系。结果表明,共沉淀法有利于获得较小的CuO和CeO_2晶粒、较大的比表面积、孔容和孔径以及较好的还原性能,制得的催化剂活性和稳定性较好。     

CuO/CeO2催化剂的制备及CO氧化性能研究

制备了CuO/Al_2O_3和CuO/CeO_2催化剂,通过CO氧化反应,结合BET、XRD、SEM、EDS、H_2-TPR、Raman和XPS等表征对催化剂的理化性质进行了分析。结果表明,活性组分CuO具有CO氧化活性,CuO/Al_2O_3催化剂较不活泼的Al_2O_3-550载体氧化活性显著提高;利用金属载体相互作用制备的CuO/CeO_2催化剂,高温焙烧下比表面积能够保持,未发生明显烧结现象。从CO起燃曲线看,CuO/CeO_2催化剂在50℃时开始起活,200℃时CO基本完全转化,其CO氧化活性较CuO/Al_2O_3催化剂提高一个数量级以上;600℃焙烧的CuO/CeO_2催化剂起燃曲线的T_(50)只比400℃焙烧的降低约5℃。各种表征结果表明,由于CuO与CeO_2间的相互作用,Ce~(3+)和Ce~(4+)之间转变导致形成更多的氧缺陷位,可以稳定Cu~+,有利于CO氧化活性的提高。     

铜含量对Cu/CeO2水煤气变换催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备了不同铜含量的Cu/CeO₂水煤气变换催化剂，考察了铜含量对催化活性的影响。结果表明，Cu/CeO₂催化剂呈现出良好的水煤气变换活性。铜含量对催化活性有显著影响，铜摩尔分数为50%时，催化剂的低温活性最高，在200 ℃时CO转化率达到66.1%。Cu/CeO₂与FBD型铁基高温变换催化剂相比，具有低温活性好、活性温区宽的特点。用XRD、N2吸附法、H₂-TPR和CO-TPD对催化剂进行了表征，结果表明,无定形CuO、纳米颗粒CuO等可能是催化反应的活性物种，晶粒CuO对催化活性影响不大。铜含量的催化剂在不同温度下呈现出不同的活性。     

新型CuO/ZnO催化剂的制备及其在水煤气变换反应中的应用

首次采用沉积沉淀法,以Cu（OH）₂为前驱体制备不同CuO负载质量分数的CuO/ZnO水煤气变换（WGS）催化剂,并运用XRD、N₂物理吸附和TPR等方法对催化剂进行结构表征。结果表明,活性组分CuO在载体ZnO表面的分散程度、颗粒大小及CuO和ZnO之间相互作用对催化剂的活性均有影响。CuO的适宜负载质量分数为20％,所得CuO/ZnO催化剂样品WGS反应活性较好,在350 ℃,CO转化率可达95.5％。     

修饰的CuO/Fe2O3水煤气变换催化剂的性能测试与表征

ZrO₂是一种高熔点金属氧化物,同时具有弱酸性和弱碱性以及氧化性与还原性,具有p型半导体性质,易产生氧空穴,是理想的催化材料。通过添加不同质量分数的ZrO₂(0~5%) 作为助剂,采用分步沉淀法制备系列CuO/Fe₂O₃-ZrO₂催化剂,通过XRD、N₂物理吸附-脱附、H₂-TPR和CO₂-TPD等表征技术,考察ZrO₂助剂对CuO/Fe₂O₃水煤气变换催化剂催化性能的影响。结果表明,适量ZrO₂（质量分数1%）的添加,削弱了CuFe₂O₄中铜铁物种之间的协同作用,增加了催化剂中可被还原的铜物种的数量,形成较多的弱碱性位点,有利于增加活性中心铜的数量,具有较好的水煤气变换反应活性和热稳定性。     

SnO2对CuO-CeO2/γ-Al2O3催化剂湿式氧化降解苯酚活性的影响

从电子助剂的角度考虑,以SnO2为添加剂,以γ Al2O3为载体,CuO为活性组分,CeO2为助剂,采用分层浸渍与混合浸渍相结合的方式制备出CuO SnO2 CeO2/γ Al2O3负载型湿式氧化催化剂。利用XPS对催化剂进行表征,研究Sn的掺杂对催化剂表面微观结构的影响,进而研究对其催化剂活性的影响。研究证明了Sn的掺杂可以提高催化剂表面Cu 的含量,从而提高催化剂表面晶格氧空位的数量。通过对苯酚的湿式氧化降解,得出催化剂表面晶格氧空位的数量是影响催化剂活性的主要因素。     

负载型CeO_2/OMS-2催化剂对VOCs的催化氧化性能

采用回流法合成了OMS-2,同时以OMS-2为载体,采用浸渍法负载CeO_2制备了Ce/OMS-2催化剂,运用X射线衍射、拉曼光谱、BET、H_2-TPR和NH_3-TPD等方法对催化剂进行表征,并考察CeO_2/OMS-2催化剂催化氧化二氯甲烷和乙酸乙酯的性能。结果表明,CeO_2的加入并未改变OMS-2较好的八面体分子筛结构,CeO_2的晶粒很小且以高分散的形式存在;负载CeO_2的OMS-2催化剂比表面积都有增大趋势;随着CeO_2负载量的增加,低温和高温的还原峰都先向低温方向偏移再向高温方向偏移;随着CeO_2负载量的增加,高温处强酸性峰先向低温方向偏移再向高温方向偏移。反应活性结果表明,CeO_2/OMS-2催化剂活性比载体OMS-2的活性好,随着铈负载量的增加,催化活性先升高再降低,其中,CeO_2负载质量分数为1.0%(1.0Ce/OMS-2)时催化剂效果最好,这可能是由于铈的加入活化了OMS-2中的氧,影响了整体催化剂的酸性,进而影响反应性能。     

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。     

γ-Al2O3负载铜锌氧化物催化剂的N2O催化分解性能

以γ-Al₂O₃为载体,采用共浸渍法合成了负载量为35%（以CuO与ZnO总质量计）的CuZn金属氧化物催化剂,分别考察了金属助剂（Co、Ni,、Mg、Fe、Mn、Ba和Ce）对催化剂的影响。采用XRD、BET和H₂-TPR等方法对制备的催化剂进行表征,在微反装置上对催化剂的N₂O催化分解活性进行评价。结果表明,合成的CuZn氧化物催化剂均具有CuxZn_1-xAl₂O₄的类Co₃O₄尖晶石结构;加入金属助剂使催化剂的比表面积不同程度得到提高,催化剂的N₂O催化分解反应活性不仅与Cu³⁺还原为Cu²⁺的温度有关,还与晶粒尺度大小和催化剂比表面积等有关;其中,含金属助剂Ni的催化剂具有相对较高的N2O催化分解反应活性,其N₂O完全转化温度为567 ℃。除含金属助剂Ba催化剂以外,加入其他金属助剂有利于N₂O催化分解反应进行。     

CeO_2形貌对甲醇水蒸汽重整CuO/CeO_2催化剂的影响

通过改变焙烧气氛,通过水热法合成不同形貌的CeO_2纳米材料,再通过浸渍法将其制备成CuO/CeO_2催化剂,并应用于甲醇水蒸汽重整制氢反应。采用SEM、XRD、BET、H2-TPR、N2O滴定和XPS对催化材料进行了表征,着重探讨了氧化铈形貌对催化剂结构、性质和性能的影响。结果表明:空气气氛下焙烧得到的纳米棒状结构的CeO_2负载CuO制备的CuO/CeO_2催化剂性能最佳,这主要是因为纳米棒状结构的CeO_2与CuO的相互作用较强,表面存在较多的晶格缺陷和氧空穴,进而使得CuO/CeO_2催化剂表相Cu含量增加,Cu物种的还原温度较低,催化活性较好。当反应温度为260℃、n(水)/n(甲醇)=1.2、甲醇气体空速为800h–1时,甲醇转化率可达100%。     

CeO2掺杂对CuO/沸石催化剂催化氧化VOCs活性的影响

研究CeO2改性得到的CuO/CeO2/沸石催化剂,进行催化氧化（燃烧）销毁乙醇、丙酮、甲苯和苯的实验,并用TPR和XPS对所制备的催化剂进行表征.研究结果表明：使用CuO/CeO2/沸石作为催化剂时,四种VOCs（挥发性有机物）催化燃烧的起燃和完全燃烧温度都明显低于当使用CuO /沸石作为催化剂时四种VOCs催化燃烧的起燃和完全燃烧温度,这表明CuO/CeO2/沸石催化剂的活性明显高于CuO/沸石催化剂的活性.TPR分析表明CeO2的添加有助于增强催化剂中Cu的还原性;XPS表征分析显示,CeO2的添加增加了铜在表面的分布,并且引起Cu 2p3/2的结合能由933.8eV 变到932.8eV 和 933.4eV, 在催化剂表面呈现出Cu2＋和Cu＋的形式.此外,在VOCs催化燃烧过程中,稀土Ce存在有部分还原变价过程（Ce^4 ＋ →Ce^3 ＋ ） ,也使催化剂的活性得到提高.     

氧化铈形貌对甲醇水蒸气重整制氢CuO/CeO2催化剂性能的影响

采用简单的改变焙烧气氛的方法改变水热法合成的CeO2纳米材料的形貌,得到的CeO2纳米材料再通过浸渍法制备CuO/CeO2催化剂,并将其应用于甲醇水蒸汽重整制氢反应。采用SEM、XRD、BET、H2-TPR、N2O滴定和XPS等对催化材料进行了表征,着重探讨了氧化铈形貌对催化剂结构、性质和性能的影响。结果表明,纳米棒状结构的CeO2负载CuO后得到的CuO/CeO2催化剂性能最佳,这主要是因为纳米棒状结构的CeO2与CuO的相互作用较强,表面存在较多的晶格缺陷和氧空穴,进而使得CuO/CeO2催化剂表相Cu含量增加,Cu物种的还原温度较低,催化活性较好。当反应温度为260 °C、水醇物质的量比为1.2、甲醇气体空速为800 h-1时,甲醇转化率可达100%,重整气中CO摩尔含量为0.16%。     

Ce1-xCuxO2-x/Al2O3催化剂的制备及其甲烷催化燃烧性能

以γ-Al₂O₃为载体，采用共浸渍法制备了负载型Ce_1-xCu_xO_2-x/Al₂O₃催化剂（x=0～1）以及不同Ce_0.2Cu_0.8O_1.2含量的Ce_0.2Cu_0.8O_1.2/Al₂O₃催化剂，采用XRD、TPR等现代分析测试手段对催化剂的结构进行了表征，评价了催化剂的甲烷催化燃烧性能.结果表明，Ce_1-xCu_xO_2-x/Al₂O₃催化剂中Ce和Cu的摩尔比显著影响催化剂的催化性能，在载体γ-Al₂O₃表面，Ce和Cu形成了固溶体，从而提高了Cu的分散性，改变了Ce和Cu的氧化还原性能，提高了催化剂的甲烷催化燃烧性能，并且Ce和Cu之间存在着协同作用.     

二氧化铈载金催化剂催化CO氧化的研究进展

将金纳米颗粒负载在二氧化铈上,形成负载型催化剂,能应用于多种反应体系,表现出良好的催化活性,有着广阔的发展前景。综述了二氧化铈载金催化剂在一氧化碳催化氧化中的应用研究进展,介绍了二氧化铈载金催化剂中金的结构、价态和纳米尺寸,载体二氧化铈的形貌、结构、尺寸和氧空位以及金和载体二氧化铈两者之间的相互作用对一氧化碳催化氧化性能的影响。     

富氢气体中CO优先氧化催化剂研究进展

以高纯氢为燃料的质子交换膜燃料电池广泛应用于电动汽车,但其阳极容易被富氢气体中含有的少量CO毒化,造成电池性能严重降低。富氢气体在进入燃料电池前,必须进行CO净化处理。优先氧化法是除去富氢气体中少量CO最简单经济有效的方法,常用催化剂主要有Pt系、Au系和Cu系催化剂。着重阐述负载Au催化剂的制备方法、载体调变、助剂改性以及其他因素（如反应气氛中CO与O₂浓度比、水蒸汽和CO₂等）对Au催化剂CO优先氧化反应催化性能的影响。介绍以CuO/CeO₂催化剂为典型的非贵金属氧化物催化剂用于CO优先氧化反应的研究成果以及制备方法、载体和助剂改性等对催化性能的影响和反相结构CeO₂/CuO的催化性能。考虑利用催化剂活性组分,尤其是Au与Cu之间的协同作用,选用合适的载体,进行催化剂组分的设计仍然是今后研究的热点。突破常规无定形金属氧化物作载体,通过设计合成具有特定形貌的载体,研究不同晶面和不同价态等因素对催化剂CO优先氧化催化性能的影响,也是一项很有意义的研究。     

Water–Gas Shift Reaction over CuO/CeO2 Catalysts: Effect of the Thermal Stability and Oxygen Vacancies of CeO2 Supports Previously Prepared by Different Methods

A series of CuO/CeO₂ catalysts were prepared through a two-step process: (1) CeO₂ supports were firstly prepared by precipitation (P), hydrothermal (HT) and sol-gel (SG) methods, respectively; and (2) CuO was deposited on the above CeO₂ supports by deposition-precipitation method. The as-synthesized CeO₂ supports and CuO/CeO₂ catalysts were characterized by N₂-physisorption, XRD, XPS, Raman, and H₂-TPR. The CuO/CeO₂ catalysts were examined with respect to their catalytic activity for the water–gas shift reaction, and their catalytic activities are ranked as: CuO/CeO₂-P > CuO/CeO₂-HT > CuO/CeO₂-SG. The results suggest that the CeO₂ prepared by precipitation (i.e., CeO₂-P-300) has the best thermal stability and the most amounts of surface oxygen vacancies, which make the corresponding CuO/CeO₂-P catalyst present the largest pore volume, the smallest crystal size of CuO, the highest microstrain (i.e., the highest surface energy) and the most amounts of active sites (i.e., the moderate copper oxide (crystalline) interacted with surface oxygen vacancies of ceria). Therefore, the catalytic activity of CuO/CeO₂ catalysts, in nature, depends on the thermal stability and the number of surface oxygen vacancies of the CeO₂ supports previously prepared by different methods.     

Water–Gas Shift Reaction Over Aluminum Promoted Cu/CeO2 Nanocatalysts Characterized by XRD, BET, TPR and Cyclic Voltammetry (CV)

A series of aluminum promoted Cu/CeO₂ nanocatalysts with aluminum content in the range of 0–5wt.% were prepared by co-precipitation method and examined with respect to their catalytic performance for the water–gas shift (WGS) reaction. The catalysts were characterized by XRD, BET, H₂-TPR and cyclic voltammetry (CV) techniques. The results indicate that catalytic activity increases with the aluminum content at first, but then decreases with the further increase of aluminum content. Hereinto, Cu/CeO₂ catalyst doped with 1 wt.% of aluminum shows the highest catalytic activity (CO conversion reaches 84.4% at 200 °C) and thermal stability for WGS reaction. Correlation to the results from above characterization, it is found that the variation of catalytic activity is in very agreement with that of the surface area, the area of peak γ (i.e., the reduction of surface copper oxide (crystalline forms) interacted with surface oxygen vacancies on ceria), and the area of peak C₂ and in cyclic voltammetry process), respectively. Enough evidence was found for the fact that the metallic copper (Cu⁰) interacted with surface oxygen vacancies on ceria is the active site for WGS reaction over Cu/CeO₂ catalysts.     

溶剂对柠檬酸络合燃烧法制备的CuO-CeO_2催化剂催化氧化碳烟的影响

分别用无水乙醇和水作溶剂的柠檬酸络合燃烧法制备催化剂Cu_(0.05)Ce_(0.95)-A和Cu_(0.05)Ce_(0.95)-W,使用程序升温氧化法(TPO)评价催化剂对碳烟的氧化活性,通过X射线衍射(XRD)和傅立叶红外光谱(FTIR)对催化剂进行表征,并采用程序升温还原(H_2-TPR)和程序升温脱附(O_2-TPD)测试催化剂的储氧性能和供氧能力。结果表明,Cu_(0.05)Ce_(0.95)-A与Cu_(0.05)Ce_(0.95)-W的晶体结构相同,均形成了Cu-Ce-O固溶体,但仅在Cu_(0.05)Ce_(0.95)-A表面发现高度分散的CuO。Cu_(0.05)Ce_(0.95)-W具有较好的储氧能力,对碳烟的氧化活性较高。     

超声浸渍法对CuO/CeO2/γ-Al2O3催化剂催化燃烧挥发性有机化合物性能的影响

引言 挥发性有机化合物(VOCs)是一类主要的空气污染物,给人类的健康以及环境带来严重危害[1].由于催化燃烧技术相对于热力学燃烧而言操作温度更低,而且不易产生氮氧化物, 这些优点和节能的特性使之成为目前最有应用前景的VOCs销毁方法之一[2-3].