SO2对柴油车尾气中CO和HC在Pt/γ-Al2O3上催化氧化的影响

在固定床流动反应器中用程序升温反应(TPR)研究了SO2对模拟柴油机排气中HC和CO在新鲜Pt催化剂和400℃硫化Pt催化剂作用下的催化氧化行为的影响。结果表明，反应气中的SO2阻碍新鲜Pt催化剂对HC和CO的催化氧化，而硫化催化剂对C3H8的催化转化有促进作用。SO2及其氧化产物SO3在催化剂表面的化学吸附导致新鲜催化剂对HC和CO的催化性能下降，Pt催化剂和涂层载体γ-Al2O3界面的硫化物种在400℃下能够促进C3H8的催化氧化。     

微波合成碳载铂用于氧还原电催化

质子交换膜燃料电池阴极氧还原反应(ORR)动力学迟缓,因此,开发高活性、低成本的ORR电催化剂对燃料电池发展具有重要意义。本文利用微波法,在氢氧化钠/乙二醇的溶液中还原氯铂酸合成了铂纳米颗粒(Pt NPs);随后,将其与Vulcan XC-72R炭黑混合,制备了高分散性的碳载铂(Pt/C)催化剂。透射电镜结果表明,Pt NPs在炭黑表面均匀分布,平均粒径约为2.8 nm,略小于商业Pt/C催化剂(约3 nm)。进一步,探究了微波功率、分散溶剂以及载碳时有或无HCl对制备催化剂分散性和氧还原活性的影响。电化学测试表明,相较于商业Pt/C催化剂,优化的微波Pt/C催化剂展现出更为优异的ORR催化活性。在0.1 mol/L HClO₄电解液中,微波Pt/C催化剂的半波电位较商业Pt/C催化剂高出9 m V,其在0.9 V (vs. RHE)处的质量活性和面积活性为0.109 A/mg和0.127 mA/cm²,均分别高于商业Pt/C催化剂的0.093 A/mg和0.118 m A/cm²。此外,微波Pt/C催化剂具有比商业Pt...     

采用表面涂覆抗硫材料的SiC/Pt催化剂的DPF装置催化性能

为解决柴油机在燃用高硫燃料时出现的柴油机颗粒过滤器（diesel particulate filter,DPF）失活现象,对表面涂覆抗硫材料的SiC/Pt催化剂的催化性能展开测试。结果显示：在小型柴油机试验中,贵金属Pt负载的DPF催化剂的平衡温度可下降至300℃,同时涂覆抗硫材料可提升其积炭-再生性能,累计积炭量和单次积炭量均稳定降低。同时DPF装置也可去除气态污染物,NO、CO的转化效率在360℃时分别为10.53%和57.19%。     

复合型NSR催化剂的开发及性能验证

为了开发出同时具有优良的NO_x储存和还原性能的催化剂,采用改进的溶胶凝胶法,制备了兼具贵金属和钙钛矿类优点的复合型NSR催化剂Pt/Ba/Ce/γ-Al_2O_3,通过X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、扫描电子显微镜(SEM)等技术对催化剂的孔结构及微观形貌进行了评价,并与Ba/Ce基催化剂进行了对比;并采用程序升温脱附试验(TPD)、程序升温表面反应(TPSR)和完全存储还原试验等方法测试了催化剂的热稳定性及脱附还原性能。研究结果表明:Pt/Ba/Ce/γ-A_l2O_3在孔结构及微观形貌方面均优于Ba/Ce基催化剂,同时具有良好的热稳定性及脱附还原性能,是一种性能优良的NSR催化剂。     

Pt对Ba-Ce/γ-Al_2O_3催化剂低温还原和脱除NO_x的影响

为研究稀燃氮氧化物捕集催化剂的低温还原和脱除NOx排放性能,通过浸渍法制备了Ba-Ce/γ-Al_2O_3和Pt/BaCe/γ-Al_2O_3催化剂,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜/能谱仪(SEM/EDS)和X射线光电子能谱(XPS)对其理化性质进行了表征.结果表明:Ba-Ce/γ-Al_2O_3催化剂各组分结晶和分散良好,且晶粒尺寸较小;添加铂(Pt)后,对催化剂形貌产生了显著影响,主要由近似球形颗粒变为了块状物质.在催化剂表面,Pt~(0+)是Pt的主要存在形式,也存在少量PtO_x;Ce主要以Ce~(4+)存在,且存在少量Ce~(3+),Ce~(4+)和Ce~(3+)的共存有利于活性氧在催化剂表面的迁移;最后通过H2程序升温还原(H2-TPR)和基于模拟气试验平台的NO_x存储还原(NSR)循环试验对催化剂的催化活性进行了分析,结果表明:添加Pt后,催化剂的还原温度降低了220,℃,NO_x存储还原循环平均转换率提高了12.1%,.     

直接甲醇燃料电池所用催化剂和膜电极工艺研究进展

直接甲醇燃料电池由于其高效的能量转化效率、清洁环保、体积小、重量轻、可低温快速启动等优点,在未来将得到广泛应用.介绍了直接甲醇燃料电池工作原理及核心部件的相关研究进展,包括阳极催化剂、阴极催化剂和膜电极工艺.阐述了电极催化剂的工作原理,并按负载的活性金属组分的不同,对电极催化剂进行分类总结.阳极贵金属基催化剂中,Pt分别与Ru、Co、Fe、Ni的合金催化剂表现出比纯Pt催化剂更优越的性能.阴极贵金属基催化剂中,Pt-Fe体系催化效果较好.研究分析表明,贵金属基合金纳米结构均匀分散与载体上,产生更高的电化学活性表面积和更低的电荷转移电阻,催化剂稳定性与催化活性较大提高.非贵金属基催化剂则是以氧化物及过渡金属为代表取代Pt,展现较好性能,但还存在催化效率不足的问题.膜电极工艺流程较为成熟固定,活化工艺及质子交换膜有待深入研究.     

贵金属比例对燃气发动机三元催化剂性能的影响

以燃气发动机用三元催化剂为研究对象,通过模拟配气的方式,在催化剂小样测试台上进行CH_4、CO、NO_x的起燃性能、水热老化性能及不同空燃比窗口下的性能测试,研究贵金属总质量相同时不同贵金属比例对于三元催化剂性能的影响。研究发现,在相同试验条件下,三元催化剂中含有一定比例Pt对CH_4和NOx的转化效率有一定的促进作用,对于CO转化效率无明显影响;在抗老化性方面,Pt/Pd/Rh型催化剂在CH_4和NO_x的转化效率上较Pd/Rh型催化剂劣化严重,但在NO_x转化效率上劣化较小;Pt能够提升三元催化剂降低NO_x排放能力; Pt/Pd/Rh型催化剂较Pd/Rh型催化剂有着更宽广的反应窗口。     

TiO2纳米纺锤体负载Pt在氧还原反应中的应用

燃料电池中催化剂的稳定性是影响其实际应用的关键问题之一。本研究合成了锐钛矿型纺锤状TiO₂纳米材料,并负载纳米Pt制备了TiO₂-Pt双组分复合催化材料。将其制作成电极材料后,进行了TEM、XRD、拉曼光谱、电化学特性分析。结果表明：TiO₂-Pt材料中Pt纳米颗粒的TEM形貌与TiO₂的表面亲和力有关;该双组分催化剂呈现出两个单独的氧还原反应（ORR）峰;在负载Pt后,材料电荷传输电阻明显减小,使得TiO₂-Pt中TiO₂纺锤体组分上的ORR性能明显增强;紫外光可同时促进TiO₂-Pt中两组分的ORR性能;TiO₂-Pt比炭黑负载Pt具有更好的稳定性。     

微波合成载铂二氧化钛纳米管光催化剂及其光催化性能

以自制二氧化钛纳米颗粒为原料,利用微波反应器合成二氧化钛纳米管(Titania nanotubes,TNTs),然后利用微波助乙二醇还原法得到负载Pt的二氧化钛纳米管(Pt/TNTs)。利用高分辨率透射电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)和紫外可见吸收光谱(UV-Vis)对该催化剂进行表征,并重点研究Pt/TNTs的光催化分解水性能。结果表明:Pt颗粒均匀分散在二氧化钛纳米管表面,微波助乙二醇还原法制备的Pt/TNTs较Pt负载TiO2颗粒在可见光区域表现出较强的吸收,并且其起始吸收带边发生明显红移,通过模拟太阳光分解纯水制氢实验可知,用微波助多元醇制备Pt改性的TiO2纳米管光催化剂具有更高催化剂活性,其在全波段下氢气产量优于Pt负载的TiO2纳米颗粒催化剂,且在可见光区能分解纯水产氢,产氢量为0.86L/(m2.h.g)。     

Pt基催化剂二甲醚催化燃烧性能

利用二甲醚催化燃烧作为二甲醚重整制氢的热源可有效简化系统和提高效率,通过对比不同载体、不同Pt负载量以及不同助剂对Pt催化剂的性能影响,筛选出了最适合二甲醚低温起燃催化燃烧的催化剂.研究发现,HZSM-5型分子筛作为二甲醚催化燃烧载体具有较好的起燃特性,同时加入助剂Ce可以显著提高催化剂活性,起燃温度相对Pt/HZSM-5降低了58℃.Pt-Ce/HZSM-5催化剂的二甲醚起燃特性实验表明,在过量空气系数为1.1时具有最佳的起燃特性.对Pt-Ce/HZSM-5催化剂进行了稳定性实验,100h内催化剂性能稳定.     

α-Al_2O_3载体的制备及其在环氧乙烷银催化剂中的应用

银催化剂是工业上乙烯环氧化制备环氧乙烷的唯一催化剂,其性能直接影响装置的产能和产品的质量。银催化剂历经多年的发展,工业催化剂的选择性已经达到90%以上,性能得到了极大提高,载体研究也日趋成熟。对国内外主要商品银催化剂的性能进行了比较,工业上多以块状α-Al_2O_3或片状α-Al_2O_3为载体、块状α-Al_2O_3载体催化剂选择性较高,但活性略低,Ag含量低;片状α-Al_2O_3载体活性较高,但初期选择性略低,Ag含量高。开发活性好、选择性高和稳定性好的银催化剂仍然是业界追求的主题。通过载体后处理工艺改善载体表面结构和催化性能虽有一定效果,但工艺复杂,研究也仅局限于实验室阶段。利用原位改性α-Al_2O_3载体,仍然是银催化剂载体研究的主要方法。提高银催化剂的综合性能,需要从理论上进一步研究乙烯氧化制环氧乙烷反应的机理,从而为改进催化剂载体的结构和性能提供理论依据,并为选择银催化剂的助催化剂提供参考。     

柴油车超低贵金属含量催化剂性能研究

制备不同贵金属含量的Pt/γ-Al2O3/稀土催化剂,进行CO、HC转化性能试验6、00,h台架耐久试验与柴油机排放性能试验。结果表明Pt/γ-Al2O3/稀土贵金属型催化剂对CO、HC具有良好的起燃活性与抗老化性能。     

氢气和DME作为还原剂的NSR性能比较研究

采用共沉淀法配制了NOx存储还原(NOxstorage and reduction,NSR)专用催化剂Pt/Co-BaO/γ-Al2O3。试验研究了催化剂存储NOx的热稳定性与其脱附还原特性,并在小样试验台架上采用二甲醚(DME)和氢气(H2)进行NOx存储-还原试验,研究了不同还原剂对NSR催化剂性能的影响。研究结果表明:Pt/Co-BaO/γ-Al2O3催化剂具有良好的NOx存储性能和热稳定性,以H2为还原剂时催化剂存储NOx的热稳定性最差,NOx转化率最高,H2的还原性能优于DME。     

钴改性水滑石基LNT催化剂制备及其NO_x吸附-还原和碳烟催化氧化性能

采用共沉淀法和浸渍法制备了贵金属负载的Co改性水滑石基LNT(leanNO_x trap)催化剂,通过多种实验手段表征其理化特性,并研究其NO_x吸附-还原性能及碳烟催化氧化性能.结果表明,Co的引入并不会破坏前驱体水滑石晶体结构,500℃焙烧后原本的水滑石结构被破坏,并出现明显的CoAl_2O_4尖晶石相.Co含量的上升会导致催化剂表面的Co—O吸附位增加,同时催化剂表面吸附的亚硝酸盐物种会逐渐向硝酸盐物种转化.此外,随着Co含量的增加,NO_x脱附峰温度向低温区域移动,脱附峰面积先增加后降低.Pt/BaO/Co_(2.7)Mg_(0.3)AlO催化剂在NO_x吸附-还原反应中对NO_x的净化效率达到89.6%,同时针对碳烟的催化氧化反应又表现出良好的催化性能.     

Mn负载量对NSR催化剂NO_x存储性能的影响

为了研究Mn负载量对NOx存储还原(NSR)催化剂NOx存储性能的影响,采用溶胶凝胶法结合浸渍法制备了一系列不同Mn负载量的1Pt/15Ba/15Ce/xMn/γ-Al_2O_3(1、15、x表示其后元素的质量百分数,x=0、2、4、6、8和10)复合型NSR催化剂。利用X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)分析仪和扫描电子显微镜(SEM)对催化剂的理化性能进行表征;并利用模拟气试验平台测试了催化剂的NOx完全存储性能。结果表明,不同Mn负载量的NSR催化剂整体结晶状况良好,Mn元素以Mn_2O_3和MnO2形式存在;Mn元素添加后,1Pt/15Ba/15Ce/8Mn/γ-Al_2O_3比表面积最大;γ-Al_2O_3主要是以多边形状和长棒状的形态存在,各活性组分分散较为均匀;1Pt/15Ba/15Ce/8Mn/γ-Al_2O_3的存储能力最强,存储效率为89.47%,NO_x存储量达689.43μmol/g;催化剂的NOx存储量由大到小依次为8Mn10Mn6Mn4Mn2Mn0Mn;在10%的O2气氛下,1Pt/15Ba/15Ce/8Mn/γ-Al_2O_3催化剂的NOx存储能力最强。     

甲醇制氢系统中燃烧催化剂的研究

考察了不同负载量的Pt/Al2O3催化剂和不同过渡金属助催的Pt/Al2O3催化剂分别催化燃烧含氢尾气和液体甲醇的性能。结果表明,Co和Fe对含氢尾气的催化燃烧有较好的助催效果,Mn和Fe对液体甲醇的催化燃烧有较好的助催效果。添加Fe的0.5%Pt/Al2O3催化剂既可以在室温下起燃液体甲醇,又对催化燃烧含氢气体具有较高的活性,是应用于燃料电池甲醇制氢系统中燃烧催化剂的理想选择。     

含铂废催化剂综合利用技术进展

化工领域产生的大量含铂废催化剂是重要的二次铂资源,对其进行回收利用具有很大的经济价值。不同类型的铂催化剂适合不同的回收工艺。目前Pt/C型废催化剂的回收主要采用载体燃烧法富集贵金属组分,然后通过湿法冶金工艺对粗铂进行精炼。Pt/Al2O3负载型催化剂的回收工艺主要包括湿法和干法,根据催化剂性质的差异,湿法分为溶解载体法(酸溶和碱溶)、选择性浸出活性组分法(酸浸出和氰化物浸出)和催化剂全溶法(酸溶);干法主要包括加热挥发法和熔融置换法,干法工艺流程短,但对设备的要求非常高,投资也很大。Pt合金催化剂的回收主要有炉灰回收法、过滤回收法和捕集网回收法,其中捕集网回收法是最简单高效的方法,是合成氨最佳的催化剂回收工艺。今后的研究方向应是缩短工艺流程,减少环境污染,尤其要减少回收过程中的碳排放。可以采用特殊的溶剂对废催化剂进行脱碳和脱硫预处理,以代替高温焙烧预处理。此外,国家应该统一规划废铂催化剂回收产业,尽快建立技术水平高、工艺路线合理、无三废排放的规模化废催化剂回收基地。     

氢气辅助正丁烷催化着火特性

针对氢气辅助正丁烷在Pt催化剂表面的着火特性，设计了实验系统，重点讨论了氢气量、催化剂长度、正丁烷当量比和雷诺数对着火过程的影响。实验结果表明，氢气量增加能够使着火过程变快；催化剂长度减小到一定程度不能引发正丁烷着火；随当量比和混合气总流量增加，正丁烷着火温度下降，相对于扩散和表面吸附作用，气相正丁烷的表面反应成为影响反应进程的关键性因素。     

二元氧化物修饰催化剂的制备及其自增湿性能

利用锡硅二元氧化物分别采用前修饰法和后修饰法修饰Pt/C催化剂,制备得到两种复合催化剂,并用于阳极催化层制备膜电极(MEA).首先,考察修饰方式对膜电极性能的影响.膜电极的电池性能测试表明,使用前修饰法制备的Pt/SnO2-SiO2/C复合催化剂表现出更优的电池性能:在电池温度为50℃、完全增湿条件下,0.6 V的电流密度高达1100 mA/cm2.同时该膜电极也显示出良好的自增湿性能和稳定性:在电池温度为50℃、完全不增湿(干气)条件下,0.6 V的电流密度为930 mA/cm2,且经过10 h稳定性测试后,性能仅降低13％,而空白膜电极在2 h内性能下降63％.进一步比较在不同相对湿度条件下的膜电极性能,结果表明该膜电极在相对湿度较低的条件下表现出优异的自增湿性能.根据实验数据,初步推测出一种使用Pt/SnO2-SiO2/C复合催化剂的膜电极的自增湿机理.     

摩托车催化转化器中催化剂的制备研究

本文对摩托车尾气催化转化器用催化剂的制备进行了研究。对于主催化剂,通过对Cu系催化剂、稀土型复合催化剂、贵金属型催化剂进行的催化性能试验、老化试验,表明贵金属型催化剂最具性能优势,并进而分析,其中又以三元催化剂为最佳,再通过起燃温度试验,确定出Pt与Rh的最佳配比范围为5∶1~20∶1;对于助催化剂,通过分散度试验、储氧量试验和涂层抗老化试验,确定了稀土元素铈(Ce)、镧(La)的作用较大,此外,加入金属铁、镍,有助于提高催化剂在贫氧环境下的转化率。