堇青石负载非贵金属复合氧化物催化氧化甲苯的性能研究

本文采用浸渍法制备了以MOx(M为Cu、Co、Zn、Fe、Ce)和Mn Ox混合氧化物为活性组分,堇青石蜂窝陶瓷为载体的有机废气催化燃烧催化剂,以甲苯作为探针反应物测定该类催化剂的催化燃烧活性。考察了M与Mn物质的量比等因素对甲苯催化燃烧性能的影响,深入进行了XRD、BET和SEM表征与分析。实验结果表明:Fe/Mn物质的量的比为4∶1,焙烧温度为500℃,催化剂具有最佳的催化燃烧活性。     

堇青石负载Fe-Mn-O混合氧化物催化氧化甲苯的性能研究

采用浸渍法制备了以FeOx和MnOx混合氧化物为活性组分,堇青石蜂窝陶瓷为载体的有机废气催化燃烧催化剂,以甲苯作为探针反应物测定该类催化剂的催化燃烧活性。考察了Fe与Mn物质的量比、焙烧温度及其改性载体等因素对甲苯催化燃烧性能的影响,深入进行了XRD和BET表征与分析。实验结果表明:Fe/Mn物质的量的比为4∶1,质量负载量为10%,焙烧温度为500℃,并经γ-Al2O3涂层改性的催化剂具有最佳的催化燃烧活性。     

负载型多相催化剂在催化臭氧氧化石化废水中的应用

以γ分子筛为载体,利用酸、碱浸渍及焙烧法制得Ta/Mn催化剂,初步探讨了催化剂的制备条件,并采用催化臭氧氧化技术深度处理石化废水二级生化出水。试验结果表明,在Ta、 Mn物质的量比为3∶1,焙烧温度为400℃,焙烧时间为5 h的条件下,催化剂性能达到最佳。在催化臭氧氧化时间为30 min,废水CODCr初始质量浓度为70 mg/L,催化剂投加量为1.5 g/L, pH值为7.5,温度为25℃的优化条件下,石化废水二级生化出水中CODCr去除率最高达到84.1%。     

Ce-Mn/Al_2O_3复合催化剂的制备及其在工业废水的应用研究

以氧化铝球为载体,采用二次浸渍焙烧法制备了Ce-Mn/Al_2O_3催化剂,考察金属负载量、Ce/Mn摩尔比、焙烧温度对工业废水的臭氧氧化效果。结果表明,金属负载量为1%,Ce/Mn比为2/8时,焙烧温度为500℃时,催化剂对工业废水的COD去除效果最好,去除率高达71.4%。用该催化剂催化氧化滦县某工业园区污水处理厂废水,臭氧投加量30 mg/L,停留时间30 min,出水水质达到污水处理厂的排放标准。     

负载型CuMnO_x/TiO_2催化剂催化燃烧甲苯

采用沉积-沉淀法制备CuMnO_x/TiO_2新型甲苯燃烧催化剂,考察焙烧温度、Cu与Mn物质的量比、Cu和Mn总负载量、空速及水蒸汽含量对催化甲苯燃烧性能的影响。研究表明,焙烧温度500℃和Cu与Mn物质的量比为1∶1时,催化剂活性最好,反应温度250℃时,甲苯去除率为100%;水蒸汽的出现明显降低了甲苯转化率。XRD和H2-TPR表征结果表明,CuMnO_x/TiO_2催化剂的主要活性相为铜锰尖晶石(Cu1.5Mn1.5O4),它的存在降低了CuMnO_x/TiO_2催化剂的还原温度,是催化活性优良的主要原因。     

CuCoOx/TiO2催化氧化CO性能

采用浸渍法制备了CuCoOx/TiO2催化剂,并用XRD、TPR和BET进行了表征。350℃焙烧的催化剂CuCoOx/TiO2具有CuCo2O4尖晶石结构,比表面积大,对CO的催化氧化效果好,在110℃时可将1%的CO完全氧化成CO2。考察了催化剂焙烧温度、反应温度、CO进口浓度、空速对催化剂催化氧化CO性能的影响。该CuCoOx/TiO2催化剂具有良好的单独抗水和抗硫性能,可用于不同时存在二氧化硫和水的废气脱除CO。     

Au/CeO_2-cube催化1,3-丙二醇氧化酯化反应性能

采用沉积-沉淀法制备了高活性的Au/Ce O2-cube催化剂,并对催化剂进行了电感耦合等离子发射光谱、透射电镜、X射线衍射和X射线光电子能谱表征。将制得的催化剂用于1,3-丙二醇选择性氧化酯化反应,考察了沉淀剂尿素的用量、Ce O2-cube载体焙烧温度、催化剂焙烧温度、Au负载量和沉积温度对反应性能的影响,结果表明:尿素和Ce O2-cube的质量比为6、沉积温度80℃、Ce O2-cube焙烧温度400℃、催化剂焙烧温度200℃制备的1.5%Au/Ce O2-cube,具有最优的催化活性。在100℃、O2分压2 MPa、1,3-丙二醇和Au的物质的量比为75.5的条件下反应4 h,1,3-丙二醇的转化率达到97.5%,3-羟基丙酸甲酯和丙二酸二甲酯的选择性分别达到90.1%和6.1%。将用过的催化剂在200℃焙烧2 h烧掉表面的中毒物质后循环使用4次,催化性能略有降低,性能下降主要是由催化反应过程中Au颗粒粒径的长大造成的;催化剂上2.0~4.0 nm左右的具有少量Auδ+的负载纳米Au单质颗粒有助于醇的氧化酯化反应。     

Mn-Co尖晶石催化氧化乙酸乙酯性能

以Mn(NO?)?、Co(NO3)2?6H2O、KMnO4和Na2CO3为原料，采用共沉淀法制备了Mn/Co不同物质的量比的Mn-Co尖晶石催化剂，利用XRD、BET、TEM、XPS、H2-TPR、O2-TPD对其进行了表征，并评价了其催化氧化乙酸乙酯的性能。结果表明，Mn/Co物质的量比的变化可影响尖晶石活性位的数量，当比n(Mn)∶n(Co)=1∶1时，制得的Mn1Co1Ox（2≤x≤3）具有最多的活性位数量，催化活性最佳〔催化剂对污染物转化率为50%时的温度T50为151 ℃、催化剂对污染物转化率为90%时的温度T90为164 ℃，反应活化能（Ea）为120.2 kJ/mol〕，这与尖晶石催化剂表面的氧空位（OV）含量、Mn4+与Co2+浓度直接相关。催化剂表面OV与金属阳离子电子交换（Co2++Mn4+?Mn3++Co3+）的协同作用构筑了高效的“OV-Mn4+-O-Co2+”活性位。     

Co-N-C催化对甲基苯甲醇氨氧化合成对甲基苯腈

以不同金属Co、Mn、Fe、Ni的醋酸盐为金属活性组分,1,10-邻菲啰啉为氮源,Vulcan XC72R型碳粉为载体,通过浸渍法负载后在不同温度下焙烧得到系列M-N-C催化剂。采用TEM、EDS、XRD、XPS、TG等对催化剂的结构进行表征分析,以对甲基苯甲醇氨氧化一步合成对甲基苯腈为探针反应考察M-N-C催化剂的催化氨氧化性能。结果表明,800℃焙烧的Co-N-C催化剂能够形成Co-N活性中心,具有较好的催化性能。在氧气分压0.5 MPa、反应时间24 h、氨水用量0.7 mL和反应温度130℃时,对甲基苯甲醇转化率94.4%,对甲基苯腈选择性96.4%。     

焙烧温度对CuO/Co_3O_4-CeO_2催化剂CO优先氧化性能的影响

采用浸渍法制备了Cu O/Co3O4-Ce O2(Cu Co Ce10)催化剂,考察了在不同温度(250、300、350、400和450℃)焙烧后的样品在富氢气氛中对CO优先氧化反应的催化性能。应用BET、XRD、H2-TPR及XAFS技术详细表征了催化剂的结构与性能。结果表明,不同温度焙烧的催化剂中,铜物种均主要以Cu O相存在;350℃焙烧的Cu Co Ce10催化剂具有最大的比表面积和最好的氧化还原性能,在98~173℃的温度范围内能够将CO完全转化为CO2,呈现出最宽的CO优先氧化可操作温度窗口,以及良好的催化活性稳定性。     

Au/LaCo_(1-x)Ce_xO_3催化剂的制备及其对CO催化氧化性能的研究

为进一步提高催化剂活性,用Ce对LaCoO3载体进行改性,并采用溶胶-凝胶法制备系列LaCo1-xCexO3(x=0~0.5)载体。其中,x=0.1和0.2时,载体为钙钛矿结构。采用沉积-沉淀法制备Au/LaCo1-xCexO3(x=0.1、0.2)催化剂,通过XRD、BET和H2-TPR等方法对催化剂进行催化活性评价及稳定性表征测试。结果表明,Au/LaCo0.9Ce0.1O3和Au/LaCo0.8Ce0.2O3催化剂能够在90℃将CO完全转化,在此温度进行的连续20h和30h的寿命实验中,CO转化率保持100%,催化活性和稳定性均优于Au/LaCoO3催化剂。表明掺杂Ce改性载体,能够提高催化剂活性和稳定性。     

邻二氯苯在钒-钨-钛催化剂上的完全催化氧化

采用等体积浸渍法制备不同系列钒-钨-钛催化剂,以与二噁英TCDD化学结构式相似的邻二氯苯作为替代物,研究催化剂对邻二氯苯的去除效率,考察钒负载质量分数和钨负载质量分数对邻二氯苯催化氧化性能的影响,通过XRD和催化剂比表面积分析对催化剂的微观结构进行表征。结果表明,随着钒负载质量分数的增加,催化剂比表面积降低,催化剂性能降低;随着钨负载质量分数的增加,催化剂比表面积增加,催化剂性能提高。钨的加入有利于促进活性钒的分散,提高催化剂的比表面积,催化剂比表面积是影响催化剂性能的关键因素。     

Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3的CO氧化性能

采用柠檬酸络合法制备一系列不同铜铈比的Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂,用XRD、H2-TPR对其进行表征,采用连续固定床微反装置对Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂CO催化氧化活性进行评价。结果表明,Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂的XRD图谱中除归属于γ-Al_2O_3的晶相峰外,还出现CuO和CeO_2的晶相峰。高温水热引起活性组分CeO_2的晶粒聚集、长大和尖晶石结构CuAl2O4物质的生成;CuO-CeO_2之间的共生共存与相互作用,使得Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂中具有非完整结构的[Cu2+1-xCu+x][O1-12x12x]增多,Cu+离子和氧空位增多,有利于其H2-TPR还原峰温度向低温区偏移,有利于提高其CO的催化氧化活性,使得Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂的TCO50和TCO90降低。Cu与Ce物质的量比为5∶5制备的Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3-55催化剂的TCO50和TCO90分别降至最低的162℃和199℃,表明此时的Cu-Ce-O协同效应最佳;CuO-CeO_2二相的共生共存与相互作用有利于减少高温水热环境下活性组分的聚集和晶粒长大,有利于Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂能够保持较高的CO催化氧化活性。     

CuO对Co_3O_4-CeO_2催化剂富氢气条件下CO优先氧化性能的影响

CO优先氧化方法是去除富氢气CO中最为有效的方法,而且钴铈催化剂又受到重点研究和关注。通过共沉淀法制备不同CuO掺杂量的8Co_3O_4-1CeO_2-c CuO催化剂,使用透射电镜、高分辨透射电镜、X射线粉末衍射、N_2吸附-脱附和程序升温还原以及比表面积等测试手段对催化剂进行表征,并对其在富氢气条件下CO优先氧化性能进行研究。结果表明,掺杂适量CuO的钴铈催化剂,其催化活性较未添加CuO的催化剂明显提高,其中钴铈铜物质的量比为8∶1∶1的催化剂其CO完全转化温度降低至115℃,同时添加适量CuO的催化剂粒径明显减小,表面分散度改善,增强了Cu-Co-Ce间相互作用,具有较好的催化活性。     

工艺条件对Ni/Al2O3和Ni/CeO2-Al2O3催化剂在甲烷自热重整制氢反应中催化性能的影响

采用共沉淀法制备γ-Al₂O₃载体和不同Ce添加量的CeO₂-Al₂O₃载体,然后用浸渍法制备Ni负载质量分数10%的Ni/γ-Al₂O₃和Ni/CeO₂-Al₂O₃催化剂。在固定床微反装置中考察了反应温度、原料气配比和CH₄空速等工艺条件对Ni/γ-Al₂O₃和Ni/Ce₃₀Al₇₀O_δ催化剂在甲烷自热重整制氢反应中催化性能的影响。结果表明,添加Ce的催化剂催化性能有较大提高,在Ni/Ce₃₀Al₇₀O_δ催化剂上,反应温度750 ℃时, CH₄转化率94.3％,与Ni/Al₂O₃催化剂相比,提高20％。Ni/γ-Al₂O₃和Ni/CeO₂-Al₂O₃催化剂的CH₄转化率均随反应温度的升高而增大。原料气中n(O₂)∶n(CH₄)和n(H₂O)∶n(CH₄)的增加均能提高各催化剂的CH₄转化率。但n(O₂)∶n(CH₄)和n(H₂O)∶n(CH₄)的变化对各催化剂的催化性能的影响不同。随着n(O₂)∶n(CH₄)的增大,产物中n（H₂）∶n（CO）降低,n（CO₂）∶n(CO＋CO₂)升高;而n(H₂O)∶n(CH₄)增大时,产物中n（H₂）∶n（CO）和n（CO₂）∶n(CO＋CO₂)均升高。随着CH₄空速的增加,Ni/Al₂O₃催化剂上CH₄转化率、n（H₂）∶n（CO）和n（CO₂）∶n(CO＋CO₂)均较大程度下降;而在Ni/Ce₃₀Al₇₀O_δ催化剂上,随着CH₄空速的增加,CH₄转化率、n（H₂）∶n（CO）和n(CO₂）∶n(CO＋CO₂)变化不大。     

载体对Li-Mn氧化物催化甲烷氧化偶联反应作用

采用浸渍法制备不同金属氧化物载体负载的Li-Mn/MO_x(M=Mg,La,Ti,Si,Zr,Ta)催化剂,对其甲烷氧化偶联反应活性进行评价。结果表明,以TiO_2为载体制备的Li-Mn/TiO_2催化剂具有较高的CH_4转化率和C2烃选择性,C_2烃产率显著提高,金属氧化物TiO_2是Li-Mn复合氧化物的优良催化剂载体。n(Li)∶n(Mn)=1.0∶2.0形成的Li-Mn/TiO_2催化剂具有最高的CH_4转化率和C_2烃选择性,n(C_2H_4)∶n(C_2H_6)的增加有助于提高反应产物中C_2H_4的相对浓度,W元素的添加未能进一步提高Li-Mn/TiO_2催化剂的催化活性。Li-Mn/TiO_2催化剂在n(Li)∶n(Mn)=1.0∶2.0、反应温度775℃、反应压力0.1 MPa、V(CH_4)∶V(O_2)=2.5、空速7 200 m L·(h·g)~(-1)和催化剂用量0.5 g条件下,CH_4转化率达31.9%,C_2选择性达52.7%,表现出最佳催化效果。     

CO oxidation at low temperature over Pd supported on CeO2-TiO2 composite oxide

Low temperature CO oxidation was carried out over CeO₂-TiO₂ composite oxide and thereon supported Pd catalysts. The effects of Ce/Ti ratio and pre-treatments of calcination and reduction on the catalytic behaviour were investigated. The CO oxidation starts at about 220 °C over CeO₂-TiO₂ and the pre-reduction treatment has little influence on the catalytic activity. Pd supported on CeO₂-TiO₂ (Pd/CeO₂-TiO₂) exhibits high activity for CO oxidation and a complete conversion of CO to CO₂ can be achieved even at ambient temperature, which suggests a synergistic effect between Pd and CeO₂-TiO₂. The activity and stability of Pd/CeO₂-TiO₂ can be further improved by the pre-reduction treatment. Ce/Ti ratio influences the catalytic behaviour significantly; the catalyst Pd/CeO₂-TiO₂ with a Ce/Ti mole ratio of 0.20 (Pd/Ce20Ti) owns the highest activity and stability, which suggests an optimization of the Pd-Ce-Ti interaction in Pd/Ce20Ti. The calcined Pd/CeO₂-TiO₂ with a Ce/Ti mole ratio higher than 0.10 shows a distorted light-off profile with the temperature, which implies an alternation of the reaction mechanism with increasing temperature.     

催化湿式氧化纳米Ce/Mn催化剂的研制

为处理吡虫啉农药废水，通过共沉淀法制备了一系列Ce/Mn催化剂。当n(Ce)∶n(Mn)=2∶1和焙烧温度500 ℃时，所得催化剂颗粒直径为3.60 nm,催化剂的比表面积为127 m²·g^－1。在反应温度190 ℃、总压8.0 MPa、氧分压1.6 MPa、pH为8.42和加入2.0 g·L^－1催化剂的条件下，COD的最高去除率达93%。     

Ni-Mn/Al2O3催化剂在浆态床中CO甲烷化催化性能

采用共浸渍法制备了Ni-Mn/Al₂O₃催化剂,考察了助剂Mn的含量对催化剂结构及浆态床CO甲烷化性能的影响。采用XRD、H₂-TPR、BET、TEM、H₂-化学吸附等表征对催化剂进行了测试分析,结果表明,Mn助剂的引入能够促进Ni物种在载体表面的分散,减弱Ni物种与载体的相互作用,降低催化剂的还原温度,提高催化剂的比表面积,减小活性金属Ni的晶粒尺寸。随着Mn含量的增加,Ni-Mn/Al₂O₃催化剂的甲烷化性能先升后降,其中以Mn含量为4%（质量分数）时的催化甲烷化性能最佳,添加过量的Mn导致活性组分Ni被部分覆盖,催化甲烷化性能下降。通过对16Ni4Mn/Al₂O₃催化剂样品的浆态床反应温度及反应压力的研究发现,当反应温度为280℃、反应压力为1.5 MPa时,催化剂样品16Ni4Mn/Al₂O₃的CO转化率及CH₄选择性分别达到96.2%和88.8%。