异质金属离子掺杂对铈基固溶体催化性能的影响

二氧化铈固溶体具有很好的储氧能力,广泛应用于多相催化领域中。但是其高温下易烧结,导致储氧能力显著降低、活性急剧下降,限制了其在高温催化反应中的应用。异质金属离子掺杂能够引起晶格畸变,增加氧负离子流动性,提高铈基固溶体的储放氧能力,是提高铈基固溶体催化性能最有效的方法。本文综述了过渡金属、贵金属、稀土金属、碱土金属和碱金属等异质金属离子掺杂改性的铈基固溶体在催化领域中的国内外研究进展。从掺杂元素的理化特性出发,总结了异质金属离子对铈基固溶体的储放氧能力、活性组分分散状态、催化剂活性和稳定性等影响规律及作用机制。综述指出铈基固溶体掺杂改性的研究方向为进一步提升异质金属离子在二氧化铈晶胞中的溶解度,注重研究并提高催化剂的抗水性能和耐毒性及催化剂的寿命等研究。     

镧系金属掺杂MCM-41的合成、表征及其脱硝性能研究

以正硅酸乙酯、硝酸镧、硝酸铈为原料,十六烷基三甲基溴化铵作模板剂,水热条件下合成镧、铈掺杂介孔分子筛。采用 XRD、FT-IR和氮气吸附脱附等对镧系金属掺杂MCM-41 进行表征,并以氨为还原剂研究其选择性催化还原一氧化氮活性以及反应条件（包括镧系掺量、反应温度、空速、氨氮比等）对催化性能的影响。本文旨在掺杂镧系金属提高分子筛的脱硝性能。镧系掺杂的分子筛改变了骨架增强了反应活性,稀土金属的高电荷密度使分子筛催化活性提高。结果表明,镧系金属镧、铈成功进入MCM-41 介孔材料的骨架内并保持有序的六方介孔结构,随着镧系掺杂量的增加,介孔有序性降低。当n（镧系金属）/n（硅）=0.04 、空速为4 000 h-1、n（氨气）/n（一氧化氮）为1 时 Ln-MCM-41催化剂在350 ℃反应时能保持较高活性。镧系掺杂的介孔分子筛能更有效地提高催化性能。     

铈-锆-镧的掺杂对钴基催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备添加铈、镧、锆的钴基催化剂,分别采用XRD、比表面积测试和粒度测试等方法对催化剂进行了表征。结果表明:铈的添加量对催化剂有很大影响,催化剂的比表面积随着铈的掺杂量增多而增大,但铈的掺杂量对催化剂颗粒的粒径基本没有影响。由于加入的铈与锆形成铈锆氧化物固溶体,使得钴在催化剂表面的分散度提高,但是铈锆氧化物固溶体的形成使得催化剂颗粒的硬度增加,颗粒度变大。XRD结果表明,铈与锆形成氧化物固溶体(Zr0.98Ce0.02)O2,晶型为单斜型。钴以Co3O4的形式存在,La2O3的加入可以明显提高催化剂中Co的分散度。     

镧、铈掺杂对钛酸钡基介电陶瓷性能的影响

为了改善钛酸钡陶瓷的介电性能,采用溶胶凝胶法,制备了镧、铈掺杂的钛酸钡基介电陶瓷,研究了镧、铈2种稀土氧化物对其介电性能、耐压程度等性能的影响以及与显微结构的关系.实验表明:2种稀土元素对钛酸钡陶瓷的晶粒生长有较大的抑制作用,镧和铈的掺杂量在1.0%(物质的量分数)左右对钛酸钡陶瓷的介电性能有很好的改善作用.但镧离子和铈离子在钛酸钡中的离子取代情况有所不同,因而,改善性能的作用不同.镧掺杂钛酸钡陶瓷性能好于铈掺杂的钛酸钡陶瓷,掺杂物质的量分数为1.0%的镧掺杂钛酸钡陶瓷的相对介电常数大于4000,从室温到125℃温度范围内,介电常数的温度系数小于10%,击穿场强大于7.5kV/mm.     

镧掺杂对Co/Al_2O_3费-托合成催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备了La2O3掺杂的γ-Al2O3,并将其负载金属钴,制得了钴基费-托合成催化剂。用H2-程序升温还原、H2-程序升温脱附、氧滴定等技术对催化剂进行了表征。采用CO以及合成气为探针分子,用漫反射红外光谱法在原位条件下研究催化剂的吸附性能。在固定床反应器中测定了各催化剂的费-托合成反应性能。氧化镧的掺杂显著影响了催化剂的催化性能。共沉淀法掺杂氧化镧的载体负载钴后表现出更高的还原度、催化活性以及重质产物选择性。这是由于共沉淀法掺杂过程中,氧化镧进入到γ-Al2O3晶体四面体位中,占据三氧化二铝的四面体位,暴露出更多八面体位供主金属钴占据,从而具有更高的还原度及更好的催化性能。     

金属掺杂对六铝酸镧的结构及甲烷催化燃烧性能的影响

在TX-100/正己醇/环己烷组成的反相微乳液体系中,采用反相微乳-共沉淀法制备了系列单相金属掺杂(M为一种金属)和复合金属(M为两种或两种以上金属)掺杂的六铝酸镧(LaMxAl12-xO19)催化剂。用BET、XRD、SEM进行了物性表征,以甲烷燃烧为探针反应考察了催化剂的催化活性,分析了不同的离子取代Al3 对六铝酸镧的比表面积和活性的影响。结果表明:单金属Mn的存在可以降低甲烷的起燃温度,使催化剂具有良好的低温活性,且Mn的最佳掺杂数为1;单金属Fe掺杂的六铝酸镧催化剂具有较低的完全转化温度;而Fe、Mn共同掺杂的LaMnFeAl10O19催化剂具有优越的低、高温活性和高温稳定性。     

汽车尾气净化用储氧材料的研究进展

储氧材料在汽车尾气净化中占据非常重要的地位。掺杂适量的稀土、碱金属以及过渡金属等有利于提高铈锆固溶体的热稳定性、储氧性能和氧化还原性能。综述了Y、La、Pr、Nd等稀土的掺杂,K、Ba、Ca、Mg等碱金属的掺杂,以及Co、Fe、Ni、Mn等过渡金属的掺杂对铈锆固溶体性能的影响,并总结了近年来铈锆固溶体的制备方法。     

稀土元素对油脂加氢催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备镍基油脂加氢催化剂,制备过程中加入稀土元素镧、铈的硝酸盐对拟薄水铝石进行改性。采用棕榈油加氢实验评价催化剂的活性,通过物理吸附、扫描电镜、X射线衍射和激光粒度等对催化剂进行表征。结果表明,该催化剂的活性和物理性能随镧、铈配比的不同而变化。镧铈质量比为1∶4时,催化剂的加氢活性最高。加入稀土元素后该催化剂的比表面积略有提高,孔容略有降低;催化剂粒度减小;活性组分分散度有所提高;晶粒大小和晶形均未发生明显变化。     

铈锆固溶体CexZr1-xO2上H2S的选择性催化氧化性能

采用共沉淀法合成一系列具有不同Ce/Zr物质的量比的铈锆固溶体Ce_xZr_1-xO₂,考察Ce/Zr比例对H₂S选择氧化反应催化活性的影响。通过XRD、BET、Raman、XPS、CO₂-TPD、O₂-TPD、H₂-TPR等手段对铈锆固溶体的晶体结构、表面性质、碱性位以及氧化还原性等进行表征。结果表明,所有的铈锆固溶体催化剂均可以在化学计量比的氧气下具有优良的低温催化活性,催化活性随着Ce/Zr比例的提高而增加,其中Ce_0.9Zr_0.1O₂活性最高,(160~260) ℃转化率均保持在95%以上,在180 ℃时硫收率可达到97%,这主要是因为Ce_0.9Zr_0.1O₂具有最多的中度碱性位、活性位数量和强的氧化还原性。同时推测Ce⁴⁺为催化反应的活性位,并遵循氧化还原机理。此外,催化剂的失活主要是由于催化剂表面生成硫酸盐物种,消耗了活性组分Ce⁴⁺。     

镧铈比对FCC催化剂性能的影响

用不同镧铈比改性由原位晶化合成的Y型分子筛,探索了其在离子交换和焙烧过程中的影响.利用XRD、微反活性评价、固定流化床反应性能评价等测试手段对催化剂样品进行了表征,研究了其对FCC催化剂反应活性、产品分布、选择性和抗镍钒污染性能的影响.结果表明:镧铈改性有利于提高Y型分子筛结构的稳定性,其中低稀土时,镧铈比为0∶1的作用更明显;而高温或水蒸气氛围焙烧时,镧铈比为1∶1和1∶0的作用更明显;经镧铈比为1∶1和1∶0改性的FCC催化剂转化率和液体产品收率较高,而经镧铈比为0∶1改性的FCC催化剂汽油和重油收率较高.不同镧铈比改性的FCC催化剂在抗镍钒重金属污染实验中都能保留较高的微反活性,其中镧铈比为1∶0的FCC催化剂抗镍钒重金属污染性能最好.