钙钛矿型氧化物LaFeO_3的制备及甲烷化学链燃烧性能

选择燃烧法制备了钙钛矿型氧化物LaFeO3,采用XRD、FT-IR、H2-TPR、SEM等手段对所制备的LaFeO3进行了表征。并在热重反应器上通过甲烷-空气切换反应对LaFeO3钙钛矿型氧化物的循环反应性能进行了研究。结果表明,LaFeO3钙钛矿型氧化物具有良好的循环反应性能,多次循环反应后,钙钛矿型氧化物的晶相结构和微观形貌没有发生明显变化。通过Sr掺杂制备的La0.9Sr0.1FeO3钙钛矿型氧化物具有更好的供氧能力。     

甲烷催化燃烧整体型催化剂研究进展

甲烷催化燃烧是一种高效率、低污染的能源利用和废气处理技术。该反应在高温、高空速下进行,对催化剂的结构和性质有特殊要求。整体型催化剂因压降低、催化效率高、机械强度和热稳定性好等特点,在甲烷催化燃烧反应中得到广泛应用。本文对贵金属、钙钛矿、六铝酸盐、金属复合氧化物四类整体型催化剂在甲烷催化燃烧中的应用进行了评述,包括各自优缺点、制备方法、最新进展等。最后,对该领域目前存在的问题和未来的研究方向进行了讨论。     

甲烷在钙钛矿型催化剂上脱硫脱氮的研究

以溶胶-凝胶法制得了钙钛矿型LaBO3(B=Cr、Mn、Fe、Co、Ni)系列催化剂,以CH4还原SO2到单质硫和NO催化分解反应为模型反应,分别评价了LaBO3系列催化剂对脱硫和脱氮的催化活性,并采用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等实验手段对该系列催化剂进行了表征,结果表明制备的催化剂颗粒大小属于纳米级,催化剂对这两类反应均有较高的活性,其活性高低主要由B位离子决定,其活性中心可能存在于钙钛矿结构的氧空缺位上。     

整体式Co基甲烷燃烧催化剂性能研究

将质量分数为10%的Co负载在Ce0 2Zr0 4Mn0 4O2(OSM),YSZ Al2O3(Y2O3,ZrO2稳定的γ Al2O3),OSM+YSZ Al2O3(1:1)上,制得Co/OSM,Co/YSZ Al2O3,Co/YSZ Al2O3+OSM(1:1)整体式催化剂。利用XRD和H2 TPR对上述催化剂进行了表征,并研究了催化剂的甲烷催化燃烧性能。XRD结果表明,在OSM和YSZ Al2O3上Co均以高分散形式存在。H2 TPR结果表明Co/YSZ Al2O3+OSM样品的可还原性大于Co/OSM和Co/YSZ Al2O3。不同载体催化剂甲烷燃烧催化活性有如下顺序:Co/YSZ Al2O3相似文献   

双钙钛矿催化剂LaSrFeM_(o_(1-x))C_(o_x)O_6的制备及其催化性能研究

采用共沉淀法制备了Fe3+,Mo2+,Co2+同时作为活性组分的一系列双钙钛矿催化剂LaSrFeMo1-x Cox O6(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,0.9,1.0),通过XRD,BET,H2-TPR,SEM,TG-DSC方法对催化剂的结构进行了表征,并考察了Co2+掺杂量对催化剂结构及其催化甲烷燃烧活性的影响。实验结果表明,催化剂在800℃焙烧后可形成完整的双钙钛矿晶型,同时具有较高的催化活性。Co2+掺杂量对催化剂性能的影响较大,说明Fe3+,Mo2+,Co2+之间存在着一定程度的协同作用。加入Co2+时催化剂的高温活性得到明显提高,但加入过量Co2+时催化剂的高温活性有所降低,而低温活性有所提高。其中LaSrFeMo0.9Co0.1O6催化剂具有较高的活性,反应温度472℃时甲烷转化率达到90%。     

锶掺杂对钙钛矿型La_(1-x)Sr_xCoO_(3-d)的甲烷催化燃烧活性的促进作用

采用柠檬酸络合方法,在焙烧温度700~900℃下,制备得到了单一物相的钙钛矿型La1-xSrxCo O3-d(x=0.0,0.1)复合金属氧化物。利用XRD、TPR、XPS等方法对样品进行了表征。考察了Sr参杂和焙烧温度对催化剂催化甲烷燃烧活性的影响。结果表明,与La Co O3样品比较,掺Sr样品具有较多的低温活性氧和较高的表面钴含量,因而表现出了较高的甲烷催化燃烧活性。在700~900℃焙烧温度范围,甲烷催化燃烧转化率随焙烧温度升高而下降。     

钙钛矿型LaFeO3-λ催化剂焙烧条件对甲烷部分氧化性能的影响

用自燃烧法制备了钙钛矿型LaFeO3-λ系列催化剂,考察了焙烧温度对催化剂结构和甲烷部分氧化反应性能的影响.实验结果表明,催化剂为单一的钙钛矿晶相,随着焙烧温度的升高,结晶越好.焙烧温度对部分氧化的选择性影响不大,甲烷可在LaFeO3-λ上高选择性地生成合成气(～98%),当焙烧温度超过900℃时,甲烷在LaFeO3催化剂上的转化率逐渐降低.     

非贵金属氧化物甲烷催化燃烧催化剂的研究进展

非贵金属类催化剂因其低廉的价格和较高的热稳定性在催化甲烷燃烧领域受到广泛关注,但较差的低温活性限制了其发展.为了解决此问题,对非贵金属催化剂的种类、特点及研究进展进行了概括,并对其日后的研究方向进行了展望,以期通过开发新的载体和制备方法来提高其活性,为今后设计和合成更高效的催化剂提供新的研究思路.     

整体式甲烷燃烧催化剂的活性研究

研究了以Co、Cr、Mn、Fe和Ni的单一或混合氧化物为活性组分的整体式催化剂在甲烷燃烧反应中的活性。整体式催化剂直径为 10mm ,长 15mm ,测试温度范围为 30 0 - 70 0℃。结果显示 ,单一氧化物中Co、Cr和Mn的活性较好 ,Fe和Ni的活性较差 ;混合氧化物催化剂均表现出较高的活性 ,但以含Co、Cr、Mn的 3组分混合氧化物催化剂为更佳。同时考察了空速、烷氧比、稀释气、温度等因素对甲烷燃烧反应的影响。在烷氧比为 1:4,稀释气含量约为 6 0 % ,反应温度 6 5 0℃ ,大空速下甲烷转化率较高。     

基于工业化应用视角的低浓度甲烷催化燃烧催化剂研究进展

甲烷是具有快速增温效应的短寿命强势温室气体,我国以井工开采为主的煤矿开采方式使煤矿甲烷成为我国能源活动甲烷排放的最主要来源,但目前针对低浓度甲烷仍没有高效的利用方式。甲烷催化燃烧可在较低温度下将甲烷完全转化为二氧化碳,是一种高效、环保的利用方式,有利于减少资源能源浪费,兼具环境、安全和能源效益。甲烷分子具有较高的结构稳定性,尤其是低浓度甲烷在温和条件下催化燃烧更具挑战性。基于工业应用视角,围绕实际工况条件对催化剂的要求,重点从催化剂的活性、热稳定性、机械稳定性和抗毒稳定性等4个方面的研究进展进行综述,分析甲烷催化燃烧催化剂应用面临的难点及未来发展趋势,旨在为开发适用于工业化应用的乏风瓦斯甲烷催化燃烧催化剂研究提供参考借鉴。     

甲烷氧化偶联中钙钛矿催化膜的研究进展

甲烷氧化偶联对充分利用天然气资源具有非常重要的意义 ,以钙钛矿催化膜为核心的催化技术最有希望实现这一过程的工业化。本文介绍了近几年来人们对钙钛矿催化膜的研究成果 ,指出了这一领域今后的发展重点。     

LaFeXAl12-XO19催化剂制备及其对甲烷催化燃烧活性的研究

用共沉淀法制备Fe做为活性组分的一系列六铝酸盐催化剂LaFeXAl12-XO19,通过BET、XPS、XRD等实验技术,对催化剂的结构和性质进行了考察。主要考察了Fe的取代量对催化剂结构以及对甲烷催化燃烧活性的影响。结果表明：催化剂在1200℃焙烧后可以形成完整的六铝酸盐晶型,同时具有较高的催化性能和高温稳定性,铁离子的取代量对于催化剂的特性有较大的影响。由于铁的加入催化剂的活性得到明显提高,其中以LaFeXAl12-XO19催化剂的活性最好。     

Ce-O和Fe-Ce-O催化剂的固相合成及其CH_4催化燃烧性能

以(NH4)2Ce(NO3)6为原料,选用葡萄糖为络合剂,采用研磨固相法制备了在不同温度下焙烧的氧化铈(Ce-O)和掺杂铁的氧化铈(Fe-Ce-O)催化剂。用X射线衍射法表征了催化剂的结构;用程序升温还原法测试了催化剂的还原性能;考察了经不同温度焙烧后,掺杂铁对Ce-O催化剂的CH4催化燃烧活性的影响。实验结果表明,掺杂铁后的Fe-Ce-O催化剂的粒径变小、还原性能增强、CH4催化燃烧活性提高。经400℃焙烧的Fe-Ce-O催化剂呈现单一的CeO2物相,属立方晶系;经800℃和 1 200℃焙烧的Fe-Ce-O催化剂以CeO2为主要物相,并有少量Fe2O3物相。与未掺杂铁的Ce-O催化剂相比,Fe-Ce-O催化剂具有较高的CH4催化燃烧活性。     

Pd/CeO2催化剂上甲烷低温催化燃烧的研究--制备方法对催化剂性能的影响

分别用浸渍法(IM)、沉积-沉淀法(DP)和共沉淀法(CP)制备了甲烷低温燃烧Pd/CeO2催化剂,并与常用的Pd/Al2O3催化剂作了对比.结果表明,沉积沉淀法制得的Pd/CeO2催化剂对甲烷的氧化活性最高,使甲烷的起燃温度(10℃)和完全转化温度分别比Pd/Al2O3降低了83℃和110℃.XRD及XPS分析表明,Pd/CeO2催化剂的活性与CeO2上晶格氧的活动能力及Pd-CeO2之间的相互作用有关.N-DP催化剂上Pd-CeO2相互作用最强,即存在较强的SMSI效应,导致其活性最高.     

钙钛矿型复合氧化物催化剂对甲烷脱硫的研究

以溶胶-凝胶法制得了钙钛矿型LaBO3(B=Cr、Mn、Fe、Co、Ni)复合氧化物催化剂,用TEM、XRD等方法对该系列催化剂进行了表征,并测试了其对CH4还原SO2的催化性能.实验结果表明,制备的催化剂颗粒大小属于纳米级,反应产物主要是单质硫和水,同时也有少量的COS和CS2生成.     

负载型钯催化剂上甲烷催化燃烧机理及直接影响活性的因素

通过分析18O2同位素氧化甲烷过程中的产物分布及催化剂的组成,提出负载型钯催化剂上甲烷燃烧反应通过氧化还原机理进行,活性物种为金属钯和氧化钯.利用电子能谱、程序升温还原及氧同位素交换反应测试等对Pd/TiO2-Al2O3、Pd/SnxZr1-xO2和Pd/TixZf1-xO2体系进行了研究,证明还原性及氧交换活性是直接影响负载型钯催化剂甲烷催化燃烧性能的因素.     

Co/Ce-M-O催化剂甲烷催化燃烧性能与表征

采用浸渍法制备了Co/Ce-M-O(M=La,Zr,Ca,Mg,Bi)系列催化剂,考察了其对CH4的催化燃烧性能,通过BET、XRD、H_2-TPR和Raman等测试手段对催化剂进行了表征。结果表明,在Ce O_2中掺入La时CH_4的起燃温度明显降低,催化剂具有高活性与稳定性,这主要是由于掺La后Ce O_2晶格缺陷度增大,从而造成氧空位增加;此外,在反应过程中La促进了Co_3O_4在载体表面高度分散。     

CuMn_2TiO_6催化剂的制备及其甲烷催化燃烧性能

用溶胶-凝胶法制备了CuMn_2TiO_6,CuTiO_3,Mn_2TiO_5,CuMn_2O_4催化剂,又分别采用共沉淀法和浸渍法制备了CuMn_2TiO_6催化剂;采用XRD、H_2-TPR、N_2吸附-脱附和TEM等方法对催化剂的结构进行了表征,在小型固定床连续流动反应装置上评价了催化剂的甲烷催化燃烧性能,分析了催化剂的元素组成和制备方法对催化剂的结构和活性的影响。实验结果表明,Ti组分的引入可抑制晶粒的生长,提高催化剂的还原性,从而使催化剂的活性提高;共沉淀法制备的CuMn_2TiO_6催化剂具有较高的活性,在432℃、气态空速12 000 h~(-1)的条件下,可使甲烷转化率达到90%。Mn_2O_3和Cu_(1.5)Mn_(1.5)O_4是催化剂的主要活性物种,且Cu_(1.5)Mn_(1.5)O_4的活性高于Mn_2O_3。     

以活性炭为模板制备钙钛矿型LaMnO_3催化剂

为提高钙钛矿型氧化物催化剂的比表面积,以活性炭为硬模板剂,采用浸渍法制备了一系列不同活性炭用量的LaMnO3催化剂,利用XRD,BET,SEM,TG,H2-TPR等手段对催化剂进行了表征,并考察了其催化甲苯燃烧的活性。实验结果表明,适当用量的活性炭模板剂能明显提高LaMnO3催化剂的比表面积和结晶度,改善催化剂的氧化还原性,从而提高其催化甲苯燃烧的活性;当活性炭用量为0.5 g(以理论上制备5.0 g催化剂为基准)时,制得的LaMnO3催化剂的比表面积最大(可达28.6 m2/g),且活性最高,在进料混合气中甲苯的含量为0.88%(φ)、气态空速为20 L/(g.h)的反应条件下,甲苯的完全转化温度约为260℃。     

掺杂型钙钛矿氧化物催化燃烧VOCs的研究进展

催化燃烧法是一种高效、清洁的挥发性有机化合物（VOCs）末端治理技术，钙钛矿材料由于其特殊的结构、良好的催化性能、抗烧结能力以及较低的成本受到广泛关注。在钙钛矿结构中，A位元素起稳定结构的作用，B位元素对催化活性有较大影响。通过部分取代A位、B位或A和B位元素皆可进行钙钛矿结构的调控，实现对钙钛矿氧化物的催化活性、稳定性、抗中毒能力等性质的改善。综述了近年来国内外掺杂型钙钛矿氧化物催化燃烧VOCs的研究进展，对A位掺杂型钙钛矿氧化物、B位掺杂型钙钛矿氧化物以及A和B位元素同时掺杂型钙钛矿氧化物的结构，主要掺杂元素，处理污染物的类型分别进行阐述；同时对钙钛矿氧化物的稳定性、中毒性质做出分析，并对掺杂型钙钛矿催化剂催化燃烧VOCs的研究方向进行展望。