铈锆固溶体催化剂的研究进展

铈锆固溶体有着良好的储氧能力,被广泛的运用在催化行业中,其中主要的应用有选择性氧化一氧化碳催化剂,汽车三效催化剂,催化燃烧VOCs催化剂,水煤气转化反应催化剂。文章分析了近年来铈锆固溶体催化剂在上述方向的研究应用进展,并对铈锆固溶体催化剂的前景提出了展望。     

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⁺。     

铈锆固溶体Ce0.25Zr0.75O2光热协同催化CO2与甲醇合成DMC

采用溶胶-凝胶法合成不同铈含量的ZrO₂催化剂，用于光热协同催化CO₂与甲醇直接合成碳酸二甲酯(DMC)。实验发现，光热催化的DMC产率明显高于热催化，且Ce_0.25Zr_0.75O₂具有最高DMC产率3.084mmol/g，是纯ZrO₂的1.9倍。XRD和TEM分析表明：Ce原子掺入ZrO₂晶格形成铈锆固溶体同时增加其表面氧空位浓度，提高吸附CO₂能力；固溶体的纳米尺寸减小、比表面积增大和介孔结构丰富，有利于CO₂扩散。能带结构和光吸收光谱表明：铈锆固溶体光响应范围拓宽且有效利用率提高；氧空位辅助窄带隙特征可促使光生载流子有效分离，允许更多光生电子和空穴参与CO₂及甲醇的活化，加之固溶体表面酸碱位点的协同作用，最终实现高效率高选择性合成DMC。最后，提出了铈锆固溶体光热催化CO₂与甲醇合成DMC的反应机理，为光协同热催化合成DMC的研究提供良好的理...     

以锆铈固溶体为载体的金属氧化物催化剂对NO还原性能的研究

研究了负载于锆铈固溶体上的多种金属氧化物在富氧条件下,以丙烯为还原剂,选择性催化还原NO的性能,讨论了CeO<,2>含量,金属氧化物负载量对催化剂性能的影响.结果表明,CeO<,2>含量为25%,CuO负载量为5%时,催化剂的活性最好,350℃时NO转化率可达到64.8%.     

铈锆固溶体制备方法的研究进展

对铈锆固溶体制备方法的研究进展进行了总结和评述。目前所报道的固溶体的主要制备方法有共沉淀法、溶胶-凝胶法、氧化物高能球磨法、表面活性剂模板法、溶液燃烧法、化学削锉法以及络合法等：其中共沉淀法工艺简单,所得固溶体粒度均匀,便于工业化生产。     

过渡金属掺杂铈-锆固溶体催化剂制备及其评价

选取过渡金属Cu、Co、Ni和Fe对Ce-Zr固溶体(CZO)进行掺杂改性,采用CO催化氧化为探针反应对其进行活性评价,考察过渡金属种类、掺杂量和掺杂方式对催化剂活性的影响.结果表明,对于过渡金属掺杂Ce-Zr固溶体,低温还原峰温度值越低,表面氧反应活性越高,催化剂活性越大,Cu掺杂的催化剂活性最高.共沉淀法与浸溃法制...     

稀土改性的非晶态镍基催化剂对CO_2甲烷化反应的研究

以无定形的ZrO2为载体,非晶态金属Ni为活性组分,稀土作为助剂,考察了不同稀土对镍基催化剂的改性作用,采用XRD、SEM、NH3-TPD等技术对催化剂进行了表征。结果表明,稀土对镍基催化剂的CO2甲烷化活性有明显的促进作用,反应温度为623K时,CO2转化率提高了22.7%。稀土改性后的催化剂颗粒较小且分布均匀,酸性增强。     

微波辐射铈锆固溶体催化合成乙酸丁酯的研究

在微波辐射条件下,以铈锆固溶体为催化剂,用乙酸和丁醇为原料合成乙酸丁酯,考察了微波辐射功率、反应时间、催化剂用量、乙酸丁醇比等对乙酸转化率的影响,并与常规加热法进行了对比。所确定的最佳反应条件为:在中高火条件下,醇酸摩尔比为1∶1,加入Ce0.6Zr0.4O20.5 g,反应15 m in,此时乙酸的转化率为64.1%,比传统加热法(反应4 h,转化率62.2%)反应速度大大加快,且转化率高。     

CO2甲烷化催化剂的研究进展

CO₂甲烷化反应因其可以将温室气体CO₂转化为清洁能源(CH₄)而受到广泛关注。本文介绍了CO₂甲烷化反应的机理与热力学研究进展,分析了CO₂甲烷化催化剂活性中心、粒子尺寸和载体效应对催化剂反应性能的影响规律。介绍了高熵合金、溶出型金属等新型催化剂在CO₂甲烷化反应中的应用,总结了影响Ni基CO₂甲烷化催化剂反应稳定性的2个主要因素(粒子烧结和硫中毒)以及提高Ni基催化剂抗烧结和抗硫中毒的举措(利用限域效应、添加CeO₂等),从而为新型CO₂甲烷化催化剂的研究和开发提供理论基础。最后,对CO₂甲烷化催化剂的研究开发进行了展望。     

ZrO2基复合催化剂的应用研究进展

综述了ZrO₂基复合催化剂在醇脱水制备烯烃、CO₂甲烷化、CO₂加氢合成甲醇、甲烷燃烧、光催化降解处理有机污染物的应用研究进展,展望了ZrO₂基复合催化剂的应用前景及发展方向。     

纳米级铈锆氧化物固溶体在催化剂中的应用

对以铈锆氧化物固溶体Ce0.75Zr0.25O2为助剂的催化剂进行了活性评价.实验结果表明:固-固化学反应法制备的Ce0.75Zr0.25O2固溶体与传统的共沉淀法制备的Ce0.75Zr0.25O2固溶体在三效催化剂中作为催化助剂的作用是相当的,对模拟汽车尾气起到了很好的净化作用.还研究了Ce0.75Zr0.25O2对交联粘土(PILC)催化剂Cu/CeTi-PILC的丙烯选择性催化还原一氧化氮反应的影响.实验证明:Ce0.75Zr0.25O2固溶体能提高催化剂5%Cu/CeTi-PILC对C3H6和一氧化氮的催化活性,起燃温度明显降低,其中C3H6起燃温度降低了15℃;一氧化氮起燃温度降低了112℃.     

铝铈助剂对镍基甲烷化催化剂性能的影响

用沉淀法制备了镍基甲烷化催化剂,采用X-射线衍射、氢气程序升温还原和扫描电镜等技术对合成催化剂进行了表征.结果表明,铝助剂对形成微球状催化剂有较大的促进作用,铝铈助剂对镍基催化剂的还原有明显的促进作用,铈助剂大幅提高了催化剂的抗积碳能力.复合催化剂的催化活性明显高于单一催化剂.     

二氧化碳甲烷化催化剂及反应机理研究进展

在“双碳”目标的背景下，明确碳处理路径至关重要。利用可再生能源制得的氢，将二氧化碳(CO₂)通过甲烷化反应制备合成天然气(SNG)被广泛认为是一种高效、有前景的碳捕集利用技术，有望实现碳循环利用。近年来，二氧化碳甲烷化催化剂及相关反应机理均取得了许多新进展。鉴于此，本工作对该反应进行了系统的综述。首先，介绍了CO₂甲烷化反应的热力学研究中不同反应条件的影响；随后从活性金属、载体、制备方法及辅助技术等四方面介绍了CO₂甲烷化催化剂的研究进展，其中活性组分包括非贵金属基(Ni,Fe,Co和Mo)和贵金属基(Ru,Rh,Pt和Pd)，载体包括传统氧化物(Al₂O₃,SiO₂,TiO₂,ZrO₂和CeO₂)和新型载体材料(金属有机框架和碳基材料)，催化剂制备方法包括传统制备方法(浸渍法、共沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法和固相合成法)和合成辅助技术(超声波、微波和等离子体等)；总结了CO₂     

CeO2助剂对Ni基催化剂甲烷化性能的影响

甲烷化工艺是煤制天然气的关键技术,甲烷化催化剂则是甲烷化技术的核心。Ni基催化剂具有活性高、选择性好和价格低廉等优点,但易积炭,积炭堵塞催化剂孔道,覆盖表面金属活性位,导致催化剂失活。稀土类金属氧化物（如CeO₂、La₂O₃等）对Ni基催化剂的活性、稳定性、抗积炭性能以及活性组分的分散有明显的促进作用。采用共沉淀法制备了CeO₂-La₂O₃复合氧化物载体,负载Ni后用于CO甲烷化反应,利用N2物理吸附、XRD、H₂-TPR、XPS和TG等对催化剂结构进行表征。结果表明,Ni/CeO₂-La₂O₃中CeO₂的添加主要发挥了电子助剂的作用,CeO₂的存在提高了催化剂表面Ni0周围的电子密度,促进Ni物种的还原,同时还能提高催化剂的抗积炭能力,使催化剂表现出更好的甲烷化活性与稳定性。在V（H₂）∶V（CO）=1、反应温度450 ℃、空速24 000 h^-1和常压下,Ni/CeO₂-La₂O₃催化剂的CO转化率达82.7%。     

镍盐前体对Ni-Fe/γ-Al2O3催化剂甲烷化性能的影响

以3种不同镍盐(硝酸镍、乙酸镍和氯化镍)为前体,采用等体积浸渍法制备了双金属Ni-Fe/γ-Al2O3催化剂,分别记作Ni-Fe-N、Ni-Fe-Ac和Ni-Fe-Cl,在浆态床反应装置上对各催化剂CO甲烷化催化活性进行评价。结果表明,Ni-Fe-N甲烷化催化活性最高,CO转化率、CH4选择性分别为97.2%和87.3%;而Ni-Fe-Cl甲烷化催化活性最低,CO转化率、CH4选择性分别为47.3%和58.7%。通过XRD、H2-TPR和CO-TPD等表征技术探讨了催化剂的微观结构与甲烷化催化活性之间的关系,发现Ni-Fe-N甲烷化活性高的原因是NiO晶粒小、分散好,Ni与Fe之间具有较好的协同作用,并且CO吸附量大。     

镍镓催化剂实现CO2常压制甲醇

3月4日,美国斯坦福大学和丹麦技术大学的科学家宣布,他们发现一种镍镓催化剂,可在常压下使氢和二氧化碳转化为甲醇,产率与传统的催化剂相当,且副反应更少。研究人员经过一系列催化剂的合成和测试后,发现Ni5Ga3特别具有活性和选择性,并可在低压下工作,与传统的Cu/ZnO/Al2O3催化剂相比,具有相似或较高的甲醇产率,并可大大降低CO的生成。他们认为,这是向CO2制甲醇小规模低压设施迈进的第一步。目前,甲醇多通过合成气(CO、CO2和H2)在高压(50~100 bar)下经Cu/ZnO/Al2O3催化生产。     

Ag/CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂对NO还原性能研究

研究了Ag/CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂在富氧条件下C3H6选择性还原NO的性能,讨论了CeO2含量,Ag负载量对催化剂性能的影响.结果表明,CeO2含量为25%,Ag负载量为5%时,催化剂的活性最好,NO转化率可达到51.2%.     

CO2加氢合成二甲醚催化剂的研究进展

二甲醚是近年来开发的重要的化工产品,用途广泛。本文对二氧化碳加氢合成二甲醚的反应机理及催化剂研究进展进行了综述。     

载体组成对载钴催化剂的甲烷催化部分氧化反应的影响

首先制备了一系列的单元(Ce O2,Ti O2,Zr O2)、双元(Ce-Ti,Ti-Zr)和三元(Ce-Ti-Zr)载体,然后通过浸渍法在载体表面负载Co,考察了载体组成和焙烧温度对该催化剂的甲烷部分氧化(POM)催化性能的影响。利用N2物理吸附、X射线粉末衍射、H2-程序升温还原、扫描电子显微镜和热重分析等手段对反应前后催化剂的物理化学性质进行了表征。实验结果表明,载Co催化剂的催化性能按三元>双元>单元的顺序依次降低。700℃焙烧制备的Co/Ce-Ti-Zr-700三元载体催化剂表现出最高的CH4转化率和H2、CO的选择性,同时该催化剂具有较高的稳定性。在Ce-Ti-Zr三元载体催化剂中,Ce O2-Ti O2-Zr O2之间产生了较强的相互作用,从而抑制了非活性相Co Ti O3的生成,产生了更多的活性中心;同时这种载体之间的作用可以防止催化剂在反应过程中发生相变生成Co Zr2和Zr C之类的物质。