稀土基汽车尾气催化剂的研究I：催化剂老化和SO2添加对催化活性的影响

制备了低Pt、Rh担载量的稀土基催化剂体系，研究了贵金属担载量、催化剂高温老化、抗硫水热老化和SO2对催化活性的影响。结果表明：随着贵金属质量分数从0．25％降低到0．1％，CO、碳氢化合物（HC）和NO的起燃温度分别平均提高20℃；随着m(Pt):m(Rh)从5：1提高到9：1，CO、HC和NO的起燃温度分别提高17：20和53℃；当在反应体系中添加SO2，随SO2体积分数从0．002％增加到0．01％，CO和NO的起燃温度和完全转化温度分别平均提高20℃，而对于HC，催化活性几乎保持不变；催化剂在水热含硫条件下连续老化400h，CO、NO和HC的起燃温度分别为252、267和303℃，仍具有良好的反应活性。表明该稀土基催化剂在一定条件下，能满足汽车实际工况的要求。     

新型汽车三效催化剂的研制

为满足国Ⅳ排放要求,必须尽可能提高催化剂的耐高温性能和降低起燃温度。各组分与去离子水混合,研磨10 h,90%的粒子直径在25 μm以下,然后分次涂敷到陶瓷蜂窝上,150 ℃干燥5 h,450 ℃焙烧活化1 h。得到贵金属含量为0.95 g·L^-1、Pd与Rh质量比为7∶1,Pd内涂层和Rh外涂层的催化剂,该催化剂的起燃温度分别为：T50（CO）=192.0 ℃,T50（NOx）=201.9℃,T50（HC）=206.2 ℃,高温老化后的T50（CO）=228.1 ℃,T50（NOx）=235.1 ℃,T50（HC）=225.2 ℃。将该催化剂应用于夏利轿车上,常温冷启动,低温冷启动和耐久性均能达到国Ⅳ标准,可以实际装车使用。     

镧系稀土对三元催化剂热稳定性的影响

探讨了镧系稀土对三元催化剂热稳定性能的影响。采用X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对含镧系稀土催化剂涂层表征。结果表明,镧系稀土能有效抑制三元催化剂金属晶粒烧结、聚集和长大,减少表面积损失。镧系稀土三元催化剂台架测试老化前后催化剂的性能分别为:老化前,CO,HC,NOx起燃温度分别为268℃、280℃、268℃,转化率97.6%、95.8%、97.1%;老化后,TCO,THC,TNOx为319℃、333℃、315℃,转化率95.2%、94.8%、96.8%,转化效率高,性能稳定;100h快速老化后装车工况测试排放值CO为1.35g/km,HC+NOx为0.45g/km,满足GB18352.2 2001标准限值。     

贫燃条件下丙烯选择还原NO铜基SO_4~(2-)改性钛交联蒙脱催化剂的制备与性能

采用水热法制备钛交联蒙脱土,SO2-4改性后作为载体,担载上铜,制成铜基SO2-4改性钛交联蒙脱土(Cu Ti PILM/SO2-4)催化剂,用C3H6作还原剂,考察了贫燃条件下不同空速、不同氧浓度以及H2O对催化剂活性的影响。结果表明,SO2-4用量w(SO2-4)为30%、Cu2+担载量w(Cu2+)为5%、500℃焙烧制得的Cu Ti PILM/SO2-4催化活性高,反应温度为250℃时,能使NO转化率高达70 6%,在水蒸气存在下,NO最大转化率仅下降7 0%。     

含Ce_xZr_(1-x)O_2固溶体三效催化剂的制备及性能研究

用共沉淀技术在室温、pH =10 0的条件下制备出了CexZr1-xO2 固溶体 ,将其用于Pd基三效催化剂的制备 ,对催化剂的性能进行了评价 ,结果表明 :和纯的CeO2 相比 ,含CexZr1-xO2 固溶体的催化剂具有较高的催化性能 ,其中Pd/Ce0 6Zr0 .4 O2 催化剂性能最佳 ,HC、CO、NO的转化率在A/F =14 6时分别为 97 33%、89 5 2 %、10 0 %;新鲜催化剂的起燃温度分别为 186、180、185℃ ,高温处理后起燃温度分别为 2 49、2 41、2 46℃。     

常温液相消氢催化剂的研究

考察了Pt/SDB(聚苯乙烯-二乙烯基苯)催化剂在常温时催化氧化液相中H2的催化性能,系统地研究了催化剂载体、Pt担载量、还原温度和水流量对催化性能的影响。结果表明,催化剂的疏水性和平均孔径是影响催化剂催化性能的两个最主要因素,疏水性越好,平均孔径越大越有利于催化反应的发生;6.0%Pt/SDB1催化剂的活性高于相同金属担载量的Pt/SDB2、Pt/SDB3、Pt/Al2O3,其在空速10000 h-1,水流量30L/h,温度70～90℃时H2转化率达到100%;Pt/SDB1在150℃下还原时获得较小的金属颗粒和较高的Pt(111)晶面比例,催化活性最好。水流量过高或过低都会对催化剂催化性能造成影响。     

铑含量对Pt-Rh-Pd/Al2O3催化剂的氧化还原性能的影响

应用微反应装置研究了铑含量对Pt-Rh-Pd/Al2O3催化剂的催化活性以及吸附性能的影响.结果表明Rh含量在0%～0.015%之间时,催化剂对CO的活性曲线呈波浪形,对NO的活性曲线为增函数;当Rh含量超过0.015%时,增加Rh的量对CO和NO的转化率几乎无影响.在无助的情况下,用Al2O3为载体制作的Pt-Rh-Pd/Al2O3催化剂,其Pt、Rh、Pd之间的最佳比例为15320.Rh含量的增加有利于氧化性气体的吸附,不利于还原性气体的吸附.     

负载型铜催化剂的三效催化性能及应用

采用等体积浸渍法制备了以CeO2、Al2O3以及CeO2/Al2O3为载体的负载型CuO催化剂及其老化样品,采用XRD和H2-TPR等技术对老化前后催化剂的结构和氧化还原性能进行了表征。结果显示,对于老化前后的CuO/CeO2/Al2O3催化剂,CuO均能够很好地分散在载体上,即CeO2/Al2O3具有较好的抗烧结能力。考察了不同载体、CeO2和CuO负载质量分数对CuO/CeO2/Al2O3样品三效催化性能的影响,并将制得的CuO/CeO2/Al2O3催化剂与贵金属三效催化剂Pd/CeO2/Al2O3相比较,考察了高温焙烧之后的CuO/CeO2/Al2O3老化样品对CO、C3H6和NO的三效催化性能。结果表明,以10%CeO2/Al2O3为载体,CuO负载质量分数为7%的CuO/CeO2/Al2O3催化剂对汽车尾气脱除催化反应具有较高的催化活性;与Pd/CeO2/Al2O3比较,CuO/CeO2/Al2O3具有更好的低温活性,CO、HC和NOx的起燃温度分别为130℃、250℃和250℃,在350℃三种原料气的转化率均达到90%;老化实验表明,CuO/CeO2/Al2O3具有较好的抗老化性能。     

催化剂预中毒在合成邻苯基苯酚中的应用

以γ Al2O3为载体,贵金属Pt为脱氢活性组分,硫酸钾为助催化剂,制备出合成邻苯基苯酚(OPP)的脱氢催化剂,并对催化剂的活性进行了评价;为提高OPP的选择性,选用CS2对催化剂进行预中毒处理。结果表明:当所用催化剂中w(Pt)=0 3%、w(K2SO4)=2%,CS2的用量与催化剂中Pt的质量比为:m(CS2)∶m(Pt)=1 0∶100,在350℃反应,停留时间为12min时,OPP的选择性可以达到96%,收率在90%以上。     

载体γ-Al_2O_3的改性对担载型催化剂La_(0.8)K_(0.2)-Mn_(0.95)Cu_(0.05)O_3/γ-Al_2O_3碳烟催化燃烧性能的影响

采用混合法制备La0.8K0.2Mn0.95Cu0.05O3/γ-Al2O3担载型钙钛矿型催化剂,担载前载体于0.5 mol/L的H2SO4溶液中进行浸渍改性。运用程序升温氧化对各担载型催化剂进行活性评价,考察载体改性时间对催化剂活性的影响。采用XRD和FTIR对催化剂进行了表征,结果显示,改性后的担载型催化剂能够保持良好的钙钛矿结构;与6 h和24 h的相比较,发现载体γ-Al2O3经过12 h浸渍改性后,混合法制备的担载量为20%的担载型催化剂表现出较好的催化活性,将碳烟的起燃温度降至389℃,该温度在柴油车排气温度范围内。     

正丁烷异构化催化剂的制备及其反应的研究

制备了一系列担载贵金属Pt的分子筛催化剂，评价了不同载Pt量对催化剂活性的影响。分子筛Pt含量的变化对反应结果影响很大，确定了载Pt量为催化剂总量的0．2％Pt/HZSM-5催化剂，能使正丁烷转化率＞40％，异丁烷选择性＞80％，同时考虑了反应温度，反应压力和H2／nC4^0对正丁烷异构化反应转化率及选择性的影响，结果表明：反应温度350－450℃，反应压力1．0－2．0MPa;H2/nC40－1．3等工艺条件较适合于正丁烷异构化反应，担载贵金属Pt的分子筛型催化剂对正丁烷异构化反应是一种很理想的催化剂。     

稀土基汽车尾气催化剂的研究 Ⅱ:稀土助剂对催化活性的影响

利用浸渍法制备含Ce-La稀土助剂改性的Pt-Rh三效催化剂,采用多种表征手段和高温抗硫水热老化实验,考察Ce-La稀土对Al2O3载体的热稳定性和催化剂活性的影响。结果表明:稀土La2O3的添加主要改善载体Al2O3的高温高比表面性能;CeO2的引入明显提高了CO和NO的催化转化活性,但对HC的转化几乎无影响;CeO2的添加也促进了催化剂的抗硫水热老化性能,并显著拓宽催化剂的三效窗口。主要归因于CeO2的添加促进了催化剂上CO、HC和NO间的相互作用以及CeO2所特有的储氧功能。     

低灰熔点无烟煤煤焦与CO_2催化气化特性研究

利用碱金属碳酸盐作催化剂,对低灰熔点无烟煤煤焦与CO2的催化气化反应活性进行研究.结果表明,反应活性主要受温度、催化剂种类及担载量的影响,催化活性顺序为:K2CO3Na2CO3Li2CO3,煤焦的反应活性随着催化剂担载量的增加而提高;在反应过程中,催化剂与煤焦中的物质会发生一定程度的反应,生成不溶性盐;煤焦的比表面积会随着催化剂担载量的增大而减小,但催化活性反而增强,其主要受到催化剂提供的反应活性中心的影响.     

CeO_2-ZrO_2-La_2O_3-Pr_2O_3储氧材料制备及其负载单Pd三效催化剂性能

采用共沉淀法制备了质量分数4%La2O3和质量分数6%Pr2O3共改性的不同Ce与Zr质量比(分别为2∶7、4∶5和8∶1)的Ce O2-Zr O2-La2O3-Pr2O3储氧材料,利用BET、XRD、H2-TPR和OSC等对其织构、结构性能和氧化还原性能进行表征,并对负载Pd的三效催化剂进行模拟汽车尾气活性测试。BET结果表明,新鲜储氧材料的比表面积随着Ce含量增加逐渐增大,Ce与Zr质量比8∶1的储氧材料C8Z1具有最大比表面积109.6 m2·g-1;1 000℃空气气氛处理4 h的老化储氧材料的比表面积变化趋势与新鲜储氧材料相反,随着Ce含量增加,比表面积逐渐降低,Ce与Zr质量比为2∶7的C2Z7a具有最大比表面积55.1 m2·g-1;XRD结果表明,高Ce含量材料的抗高温结构稳定性较中低Ce含量的材料差;H2-TPR和储氧量测试表明,老化前后Ce与Zr质量比4∶5的储氧材料C4Z5均具有最佳的还原能力和最大储氧量;模拟汽车尾气测试表明,高Ce含量的Pd/C8Z1三效催化剂对CO、NO和HC具有最低的起燃温度,50%起燃温度(T50)分别为238.8℃、265.9℃和268.4℃。     

添加Pt的选择性催化还原催化剂低温去除NOx的研究

以锐钛矿型TiO2为载体,V5O2和WO3为活性组分,添加微量贵金属Pt,制备了选择性催化还原脱硝催化剂,并对催化剂样品进行表征和脱硝性能试验.结果表明,贵金属Pt的加入,使催化剂样品比表面积、起活温度和温度窗口均发生一定的改变,在低温段具有良好的催化活性.在温度160℃和氨氮体积比0.8～1.2时,催化剂的脱硝率较稳...     

新型储氧材料Ce0.6Tb0.1Zr0.3O2在三效催化剂中的应用研究

采用共沉淀技术制备出了Ce0.6Tb0.1Zr0.3O2固溶体,并对其进行了比表面积测试和XRD表征.将其用于全钯三效催化剂的制备,对三效催化剂的性能进行了评价.结果表明Ce0.6Tb0.1Zr0.3O2和Ce0.6Zr0.4O2的结构相似,物相均一性好,稳定性高,且具有较大的比表面积.含Ce0.6Tb0.1Zr0.3O2的三效催化剂具有较高的催化活性和较宽的空燃比窗口,HC、CO和NO的起燃温度分别为177℃、173℃和176℃,适于作为新一代三效催化剂的储氧材料.     

顺丁橡胶尾气净化催化剂的研究与应用

顺丁橡胶尾气排放中主要污染物是正己烷,选择性催化氧化法是处理正己烷的主要技术。以聚乙二醇为助剂,制备Pt/Al_2O_3催化剂,利用侧线测试其催化性能,采用CO化学吸附与透射电子显微镜对催化剂进行表征。侧线测试结果表明,催化剂活性优于进口同类催化剂,250℃时,正己烷被完全氧化;CO化学吸附结果表明,Pt/Al_2O_3催化剂中贵金属分散度为75.9%,进口催化剂只有58.7%;TEM表明,Pt/Al_2O_3催化剂上金属分布更均匀。Pt/Al_2O_3催化剂应用于顺丁橡胶尾气处理,催化活性稳定。     

溶胶-凝胶法制备镍基CO选择性甲烷化催化剂

提出采用溶胶-凝胶法制备镍基催化剂的工艺,考察了NiO的担载量、焙烧温度等制备条件在氢气纯化中对催化活性的影响,利用SEM、BET等手段对催化剂进行了表征.在一定条件下,CO可以降至0,H2对CO选择性大于99%,完全可以满足质子交换膜燃料电池对氢源的要求.     

SiO_2-Al_2O_3复合氧化物作为Pt负载型NO氧化催化剂载体的性能

采用共沉淀法制备Si O2-Al2O3复合氧化物载体,研究制备过程中陈化时间、Si O2与Al2O3物质的量比、焙烧温度以及硅前驱体对载体物化性能的影响,采用N2物理吸附仪、激光粒度仪、X射线衍射、NO程序升温脱附和扫描电镜对样品进行表征。分别在800℃和1 000℃条件下对载体进行高温老化,对比老化前后载体性能。采用浸渍法负载载体质量分数0.3%的Pt,制得Pt负载型NO氧化催化剂,对催化剂活性进行评价。结果表明,硅铝物质的量比为20∶80,陈化12 h,以硅溶胶为硅前驱体,500℃焙烧得到的载体负载Pt后达到预期的NO氧化效果,可以作为NO氧化催化剂用载体。     

Au/Al_2O_3/Mn_2O_3催化剂的低温NO_x储存还原性能

采用球磨法制取了Au/Al_2O_3/Mn_2O_3催化剂,并对其进行了NO_x储存还原(NSR)性能研究。实验结果表明,Au担载量对该催化剂的低温NSR催化活性有很大的影响,随着Au担载量的增加,其NSR催化活性呈上升趋势:当Au担载量不高于1.0%(质量分数,下同)时,分散度高,与载体Al_2O_3、Mn_2O_3之间存在强的相互作用力,导致在150℃条件下Au的氧化物难以被还原成活性组分Au~0,所以没有活性;当Au担载量大于1.0%时,颗粒尺寸变大,与载体Al_2O_3、Mn_2O_3之间相互作用力变弱,使得Au的氧化物在150℃条件下较容易被还原成Au~0,所以活性得到显著提升。当Au担载量为2.0%时,NO_x转化率和N_2选择性分别能够达到49.6%和71.9%。