LaMeAl11O19催化剂上生物质气化气体燃料的催化燃烧

用共沉淀法制备一系列六铝酸盐催化剂样品(LaMeAl11O19,Me=Mn、Fe、Co、Ni、Ni、Ce),采用X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、比表面积测试法(Brunauer-Emmett-Teller,BET)和X-射线光电子能谱(X-rayphotoelectron spectrometry,XPS)等方法对样品结构进行表征,并通过生物质气化气中可燃气体成分(CH4/CO/H2)的模拟燃烧试验,考察不同过渡金属离子取代对催化剂结构特征及催化燃烧活性的影响。利用原位红外(in-situ DRIFT)方法研究了气体在催化剂表面反应的机制。结果表明,焙烧后催化剂形成具有相同的MP结构、但化学组分不同的六铝酸盐,且具有较大的比表面积。LaMeAl11O19催化剂对模拟生物质气化气中可燃成分燃烧均具有一定的催化活性,添加Mn离子时催化剂对甲烷的催化燃烧活性最好。各可燃气体起燃温度自低至高为CO、H2、CH4。150℃时CO已在催化剂表面发生吸附,250℃出现气相CO2的吸附峰,同时检测到反应气中H2被催化剂内部晶格氧所氧化生成的水分子吸附峰。气相CH4的吸附峰在反应开始(150℃)时就已形成,其强度和位置不随温度和时间变化。     

烟气中Ce-Cu/γ-Al2O3催化剂催化CO氧化性能的研究

采用传统浸渍法制备了Ce-Cu/γ-Al2O3非贵金属催化剂,基于深度分级燃烧炉膛外CO氧化催化作用,在管式炉实验平台上,开展低温CO氧化催化基础实验研究。结果表明:在250~300 ℃之间,催化氧化CO效果明显（255 ℃时CO转化率78.62%）,300 ℃之后保持较高CO转化率（大于99.5%）;停留时间1.2 s时,在150~200 ℃就具有较高的CO氧化活性,延长到5 s后CO转化率55.7%（150 ℃）,很快增加到97%（200 ℃）,催化效果明显;对高体积分数CO（3 000×10–6）也具备较高的催化剂活性和处理能力;催化效率随气速（0.2~0.8 L/min）减小而增大;含氧量（体积分数2%~3%）越高,催化剂效率越高;添加Co后Al2O3衍射峰轻微下降,有利于催化氧化活性的提高。     

乙醇水蒸气重整制氢的镍基催化剂性能

燃料电池直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效地转变成电能。高纯、无毒的氢是燃料电池的理想燃料。目前,液体燃料重整是一种较好的制氢方式,乙醇作为重整制氢的液体燃料有可再生,无毒,不含易使燃料电池铂电极中毒的硫等优点,是非常适合的环保型重整制氢燃料。采用浸渍法制备了添加助剂的镍基乙醇水蒸气重整制氢催化剂,考察稀土金属氧化物助剂CeO2和Y2O3对Ni/g-Al2O3上乙醇水蒸气重整制氢反应活性的影响。结果表明:助剂有利于改善催化剂的物相组成,使其在较低的温度下具有较高的氢气产率和较低的甲烷选择性。其中,CeO2的助剂作用较优,催化剂16%Ni/CeO2/g-Al2O3在600℃的氢气产率可达4.7,生成CO2、CO和CH4的选择性分别为63.5%、23.4%和12.4%。     

CuO/γ-A1203和CuO-Ce02-Na20/γ-Al2O3催化吸附剂的脱硝性能

利用改进的溶胶凝胶法制备CuO/γ-Al2O3和CuO-CeO2-Na2O/γ-Al2O3催化吸附剂颗粒,在固定床上测试其催化脱硝活性.2类催化吸附剂250～400℃范围内脱硝效率稳定在70%以上.在350℃时效率稳定在最高值.利用程序升温方法研究了2类催化剂对NH3和NO的氧化性能,发现NH3在高于400℃下急剧氧化生成N2、NO和N20,是脱硝效率下降的主要原因.CuO/γ-Al2O3催化剂能将NO氧化生成NO2,NO在催化剂上的吸附对脱硝过程有重要作用.改进的CuO-CeO2-Na2O/γ-Al2O3催化剂能使NH3在高温400℃下不被氧化,也促进了NO在催化剂表面的吸附,从而提高了催化剂脱硝效率.催化反应的机理为NO吸附在催化剂表面,氧化生成吸附态的NO2,再与吸附催化剂上的NH3反应.     

负载型镍基催化剂上乙酸蒸汽重整制氢反应研究

采用浸渍法制备Ni/γ-Al2O3催化剂,考察了催化剂中活性金属含量、焙烧温度、反应温度、反应空速、助剂(钇或锂)对乙酸蒸汽重整制氢反应的影响。研究结果表明,在镍质量含量为12%,焙烧温度为800 ℃,反应温度为600 ℃,质量空速为3.0 h-1时,Ni/g-Al2O3表现出较好的催化活性;添加助剂钇和锂的催化剂上重整反应氢选择性降低,乙酸转化率升高;添加碱金属锂的催化剂抗积碳性能明显提高,这表明在生物质油蒸汽重整制氢反应中添加碱金属助剂对提高Ni/g-Al2O3催化剂的抗积碳性能有很大作用。     

CuO/g-Al2O3和CuO-CeO2-Na2O/g-Al2O3催化吸附剂的脱硝性能

利用改进的溶胶凝胶法制备纳米孔径的CuO/γ-Al2O3和CuO-CeO2-Na2O/γ-Al2O3催化吸附剂颗粒,在固定床上测试其催化脱硝活性。两类催化吸附剂250～400℃范围内脱硝效率稳定在70％以上。在350℃时效率稳定在最高值。利用程序升温方法研究了两类催化剂对NH3和NO的氧化性能,发现NH3在高于400℃下急剧氧化,是脱硝效率下降的主要原因。CuO/γ-Al2O3催化剂能将NO氧化生成NO2,NO2生成有利于脱硝反应的进行。NO在催化剂上的吸附对脱硝过程有重要作用。改进的CuO-CeO2-Na2O/γ-Al2O3催化剂能使NH3在高温400℃下不被氧化,也促进了NO在催化剂表面的吸附,从而提高催化剂了脱硝效率。催化剂反应的机理为NO吸附在催化剂表面,氧化生成吸附态的NO2,其再与吸附催化剂上的NH3反应。     

球形5V尖晶石LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料合成及性能

采用碳酸盐液相共沉淀法制备了球形LiNi0.5Mn1.5O4正极材料。研究了Ni0.25Mn0.75CO3前驱体高温分解的分解过程、物相转变、表面形貌变化以及LiNi0.5Mn1.5O4材料的物相结构、表面形貌、电化学性能。实验表明:Ni0.25Mn0.75CO3前驱体在750℃以上分解可以得到结构稳定的NiMn2O4和Mn2O3;以850℃分解得到的镍锰氧化物制备的LiNi0.5Mn1.5O4正极材料为单一尖晶石结构,球形形貌保持良好,振实密度可达2.26 g/cm3,初始放电比容量达到127.6 mAh/g,0.5 C/1 C充放电,室温循环50次后仍保持有97.6%的初始容量。     

CuO/γ-Al_2O_3催化剂上NH_3选择性催化还原NO

利用溶胶凝胶法制备CuO/γ-Al2O3催化剂颗粒,在固定床上测试其催化脱硝活性。通过研究发现CuO/γ-Al2O3催化剂在250～450℃范围内脱硝效率达到了75%以上,硫化后催化剂的最佳温度窗口向高温扩展。同时利用程序升温方法研究了CuO/γ-Al2O3催化剂对NH3的氧化性能,发现催化剂的脱硝反应活性不仅取决于催化剂表面的氧化性能,而且还与催化剂本身结构相关。硫化后的催化剂氧化性能降低,是催化剂在低温区活性降低的主要原因。水蒸气存在使最佳脱硝反应温度窗口向高温方向偏移。动力学计算表明催化剂优良的孔结构特征和较高的单层分散活性组分降低了催化剂反应所需的活化能。     

乙二醇在氧化物增强Pd/C催化剂上的电化学氧化

研究了乙二醇在氧化物CeO2、NiO和Co3O4增强Pd/C催化剂上的碱性溶液中电化学氧化活性,结果显示虽然纯Pd/C催化剂对乙二醇的电化学氧化活性非常低以及抗催化剂毒化作用非常弱,其电化学性能远远比不上Pt/C催化剂。但添加氧化物CeO2、NiO和Co3O4后,Pd/C对乙二醇电化学氧化催化活性和抗毒化能力都得到大幅度提高,甚至超过商业催化剂E-TEKPt/C。三种氧化物增强Pd/C催化剂的电化学活性顺序为Pd-Co3O4(质量比为2︰1,以下同)/C>Pd-NiO(4︰1)/C>Pd-CeO2(1.3︰1)/C。     

层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料合成及电化学性能

首次提出以碳酸盐为沉淀剂,采用共沉淀法制备Ni1/3Co1/3Mn1/3CO3前驱体,再和锂源混合高温固相合成了锂离子蓄电池层状LiNi1/2Co1/3Mn1/3O2正极材料.采用X射线衍射(XRD)和电子扫描电镜(SEM)对Ni1/3Co1/3Mn1/3CO3前驱体和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的结构及形貌进行了表征,SEM测试表明LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的形貌近似为球形,且颗粒分布均匀.并对其进行了充放电性能和循环伏安研究,实验结果表明LiNi1/3Co1/3Mn1/3/3O2在25℃、2.5～4.6 V电压范围,0.1 C倍率下,首次放电比容量达182.97 mAh/g.     

花状微球NiO/La2O3催化剂上乙醇水蒸气重整制氢测试

用水热法制备微米尺寸La2O3花状微球粉体,并通过浸渍/热分解法在该粉体上载入纳米尺寸的NiO,制得催化剂NiO/La2O3.利用XRD、SEM、BET对催化剂的结构进行了表征.采用石英砂混和催化剂,组装固定床反应器对催化剂的性能进行测试.装载0.7～1.0g催化剂,液体处理量0.05 mL/min.结果表明,该方法合成的NiO/La2O3催化剂对低温乙醇水蒸气重整反应表现出较高的活性和高的H2产率,同时该催化剂使用寿命达到1 000h,反复起动重复测试13次后,表现出了高稳定性和循环启动性.     

微波制备3V5Mn5Ce/TiO_2烟气脱硝催化剂实验研究

采用微波辐射干燥制备3V5Mn5Ce/TiO2脱硝催化剂,考察反应条件对其脱硝活性的影响,并运用XRD、SEM和BET手段对催化剂进行了表征;通过NH3、O2和NO的瞬态响应实验探讨此催化剂的SCR反应机理。结果表明,催化剂具有较好的SCR脱硝活性,空速30000 h-1,220℃时脱硝效率达到93.9%;微波干燥能够增大催化剂的比表面积,减轻粒子的团聚,使晶粒变小,分布更加均匀,提高催化剂的SCR活性;瞬态响应实验表明在此催化剂上进行的SCR脱硝反应遵循E-R机理。     

Mn-Y／TiO2低温NH3选择性催化还原NO性能研究

研究了稀土金属Y掺杂MWTiO2催化剂的低温NH3选择性催化还原NO性能。采用溶胶凝胶法制备Y掺杂的TiO2载体,负载前驱体硝酸锰构成了Y掺杂的Mn-Y／TiO2催化剂。考察Y的掺杂量,操作条件如反应温度、氧含量、进口NO浓度和空速等因素对其催化还原NO性能的影响。结果表明,Y与Ti的最佳摩尔比为1．5％,X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）分析Y掺杂抑制了锐钛矿晶相的转移,有利于催化剂比表面积增大,从而提高催化剂的活性;在反应温度180℃、空速14000h-1、氧含量为3％、NO浓度0．060／0及体积比 φ（NH3）/φ（NO）为1的条件下,Mn负载量为5％,焙烧温度500℃下制备的MnTiY催化剂对NO的转化率达到93．5％。     

基于过氧钛系的SCR低温催化剂性能研究

以工业级偏钛酸为原料制备过氧钛系溶胶(PTC)作为SCR催化剂载体前驱物,选取6种金属元素及其组合作为活性组分,研究SCR低温催化剂的性能。低于220℃时,所有催化剂的脱硝效率都随着反应温度提高而增加。对于单活性组分催化剂,最高脱硝效率依次为98.7%(Ce/TiO2)>92.4%(Mn/TiO2)>89.7%(Fe/TiO2)>83.6%(Cu/TiO2)>66.8%(Zr/TiO2),低于200℃时Mn/TiO2的脱硝性能最佳。因此,基于Mn/TiO2分别掺杂了Ce、Cu和W,最高脱硝效率依次为97.3%(Mn-Ce/TiO2)>93.9%(Mn-Cu/TiO2)>90.0%(Mn-Ce-Cu/TiO2)>86.1%(Mn-W/TiO2)。分别掺杂Ce或Cu都能提高Mn/TiO2性能,同时掺杂却会产生抑制。基于上述结果,进行了BET、SEM及XRD的表征。结果表明,自制载体为锐钛型纳米TiO2,比表面积较大;不同催化剂的低温脱硝性能相差较大,Mn-Ce/TiO2被认为是较有前景的活性组分组合。     

阀控密封铅酸蓄电池钯催化剂的制备

尽管有关阀控密封铅酸蓄电池内部氧循环问题及使用钯催化剂已有不少研究,但对于阀控密封铅酸蓄电池钯催化剂的制备方法研究较少。通过化学镀法制备了载体型贵金属钯催化剂Pd/Al2O3,并探讨了镀液组成、工艺条件各种因素对镀钯速度的影响,最后在阀控密封铅酸蓄电池中测试了这种催化剂活性。     

外加离子对Pd/C催化剂催化性能的影响

炭载Pd(Pd/C)催化剂不仅对甲酸氧化具有电催化性能,而且还可以催化甲酸分解。甲酸分解会导致直接甲酸燃料电池(DFAFC)中燃料的浪费。试验发现,在电解液中加入Cr3+、Zn2+、F-、Cl-、Br-、PO43-以及磷钼酸(PMA)可以抑制Pd/C催化剂对甲酸分解的催化作用,Cd2+、Fe3+可以促进Pd/C催化剂对甲酸分解的催化作用,而K+、Ni2+、Cu2+、Pd2+、BO33-、NO3-以及磷钨酸(PTA)对Pd/C催化剂催化甲酸分解的影响不大。磷钨酸(PTA)和Pd2+可以提高Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化性能,又不会促进Pd/C催化剂催化甲酸分解,因此可以加入到DFAFC的阳极电解液中。     

原位沉淀技术制备整体型Mn/Ti-Si/堇青石选择性催化还原催化剂

为提高整体型低温选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)催化剂表面活性组分的牢固度和分散性,以堇青石为载体,通过原位沉淀技术制备整体构件型的低温MnOx/TiO2-SiO2催化剂,考察催化剂涂层的牢固度和脱硝活性.结果表明,利用原位沉积技术可以使TiO2-SiO2复合氧化物涂层均匀、致密地分散在堇青石载体上,并且具有很强的黏附性,SiO2的引入可以进一步提高涂层的比表面积和与载体的结合强度.在TiO2-SiO2涂层表面同样可以通过原位沉积使MnOx活性组分高度分散在涂层表面,晶相以Mn2O3为主,颗粒尺寸分布在0.5～1.0μm.SCR脱硝活性测试表明,整体催化剂表现出优良的低温SCR脱硝活性,尤其是当涂层,n(Ti):n(Si)=1:1时,催化剂在180℃时脱硝效率达到90%以上.