汽车尾气催化净化技术发展动向

汽车尾气是大气污染的主要来源之一.世界上发达国家的汽车尾气排放法规日趋严格,未来汽车必须达到低排放、超低排放,甚至零排放的要求.汽车尾气催化净化技术被证明是最有效的控制汽车排放污染的方法之一.新发展的尾气催化净化技术,如密偶催化剂、HC吸附催化剂以及稀薄燃烧条件下的NOx吸附还原催化剂等的应用,可满足国外未来更严格的排放法规的要求.同时概述了我国目前汽车尾气净化器行业的发展概况,指出了我国汽车尾气净化器在产业化方面的不足以及努力方向.     

焙烧温度对共沉淀法合成Ni/Al_2O_3甲烷化催化剂性能的影响

采用并流共沉淀法制备Ni负载质量分数为15%的Ni/Al2O3催化剂,用于CO加氢甲烷化反应。结合紫外可见光漫反射、氢气程序升温还原、N2物理吸附-脱附和X射线粉末衍射等技术,考察焙烧温度对催化剂结构、活性与稳定性的影响。结果表明,低温[(350-500)℃]焙烧的样品中活性组分Ni主要以孤立的Ni O物种和高分散的无定形Ni O物种存在,相应的还原态样品中Ni粒子尺寸较小,是其新鲜态样品低温活性较高的主要原因。800℃焙烧的样品中活性组分Ni主要以高分散的无定形Ni O物种和Ni Al2O4尖晶石微晶形式存在于催化剂表面,活性组分Ni与载体Al2O3间的作用力较强,稳定性较高,且经过800℃水热老化处理10 h后仍具有较大的比表面积(125 m2·g-1),是其具有较佳低温活性同时突显良好水热稳定性的主要原因。     

以类水滑石为前驱体制备Ru基CH_4-CO_2重整催化剂

以类水滑石为前驱体,采用共沉淀法制备了不同Ru含量的xRu/Mg(Al)O催化剂(x=1,2,4),采用XRD、H2-TPR和CO脉冲吸附等表征催化剂结构和Ru金属分散度,并评价Ru含量对CH4-CO2重整反应活性与稳定性的影响。XRD与CO脉冲吸附结果表明,Ru含量增加时,还原后Ru金属颗粒的表面活性位数目增加,但分散度降低,Ru金属的粒径增大。活性测试结果表明,Ru质量分数为2%时,催化剂活性最高。Ru质量分数为1%时,催化剂具有较好的稳定性,归属于高分散Ru金属颗粒与Mg(Al)O载体之间的强相互作用。     

以碱土金属为助剂的CuO/CeO_2水煤气变换催化剂的催化性能

采用共沉淀法制备了系列CuO/CeO_2-MO(M=Mg、Ca、Sr和Ba)催化剂,通过X射线粉末衍射、M_2物理吸附、N_2O选择性化学吸附、H_2程序升温还原和循环伏安法等手段对催化剂的物化性能进行表征,考察了富氢条件下水煤气变换反应中碱土金属氧化物作为助剂对CuO/CeO_2催化剂性能的影响。结果表明,BaO作为助剂可降低载体CeO_2和CuO的晶粒度,有效增大催化剂的比表面积,提高铜组分的表面分散度,并有利于更多与载体表面氧空位有强相互作用的CuO物种的形成,从而获得较高的催化活性。MgO、CaO和SrO的添加对催化剂活性影响较小。关联活性数据和结构表征结果,推断CuO/CeO_2催化剂在水煤气变换反应中的有效活性位是与载体CeO_2表面氧空位强相互作用的单质Cu。     

新型CuO/ZnO催化剂的制备及其在水煤气变换反应中的应用

首次采用沉积沉淀法,以Cu（OH）₂为前驱体制备不同CuO负载质量分数的CuO/ZnO水煤气变换（WGS）催化剂,并运用XRD、N₂物理吸附和TPR等方法对催化剂进行结构表征。结果表明,活性组分CuO在载体ZnO表面的分散程度、颗粒大小及CuO和ZnO之间相互作用对催化剂的活性均有影响。CuO的适宜负载质量分数为20％,所得CuO/ZnO催化剂样品WGS反应活性较好,在350 ℃,CO转化率可达95.5％。     

CeO_2修饰的Pt/SiC催化剂催化CO氧化反应的性能

以SiC为载体,采用等体积浸渍法制备了Pt质量分数为1%的Pt/CeO2/SiC催化剂,采用X射线衍射、程序升温还原和CO化学吸附法对催化剂进行了表征。考察了CeO2添加量、焙烧温度、预还原温度等对Pt/CeO2/SiC催化剂催化CO氧化反应性能的影响。实验结果表明,添加助剂CeO2可显著提高催化剂表面活性组分Pt的分散度,且CeO2与Pt产生一定的相互作用,使催化剂活性显著提高;当Pt/CeO2/SiC催化剂中CeO2的质量分数为8%时,催化剂活性最高,CO的最低完全转化温度比Pt/SiC催化剂约低100℃;Pt/CeO2/SiC催化剂的最佳焙烧温度为500℃,最佳预还原温度为200℃。     

活性炭载体对醋酸乙烯合成催化剂活性的影响

选择6种活性炭为载体制备了用于合成醋酸乙烯的负载型醋酸锌催化剂,采用N2吸附、程序升温脱附、元素分析、扫描电子显微镜等表征方法,考察了活性炭载体的比表面积、孔结构、表面含氧官能团、表面形貌及化学组成对负载型醋酸锌催化剂活性的影响。研究结果发现,相对于墨水瓶孔结构的活性炭,具有平行板孔结构的活性炭更有利于反应物分子和产物分子在催化剂内表面的吸附和脱附,对应的负载型醋酸锌催化剂的活性较高;相同材质的活性炭载体中,比表面积较大、含CO的表面含氧官能团的比例较大、纯度高、灰分含量低的活性炭载体负载的醋酸锌催化剂的活性较高。     

制备方法对高CuO含量的Cuo/CeO_2催化剂水煤气变换性能的影响

采用机械混合法、固相合成法、水热法、沉积-沉淀法和共沉淀法制备系列CuO/CeO_2水煤气变换催化剂,采用XRD、N_2物理吸附和H_2-TPR等方法对样品进行表征,研究制备方法对CuO/CeO_2催化剂结构的影响以及催化剂结构与其催化性能的关系。结果表明,共沉淀法有利于获得较小的CuO和CeO_2晶粒、较大的比表面积、孔容和孔径以及较好的还原性能,制得的催化剂活性和稳定性较好。     

前驱体溶液中Fe2+与Fe3+物质的量比对Au/α-Fe2O3催化剂低温水煤气变换性能的影响

改变前驱体溶液中Fe<'2+>与Fe<'3+>物质的量比制备了系列Au/α-Fe<,2>O<,3>水煤气变换催化剂,并运用XRD、拉曼光谱和H<,2>-TPR对样品进行表征.结果表明,Fe<'2+>与Fe<'3+>物质的量比的变化对Au/α-Fe<,2>O<,3>催化剂低温水煤气变换活性具有显著影响,这是由Fe<'2+>的添加改变了载体α-Fe<,2>O<,3>的结晶度、结晶缺陷及晶粒大小,从而影响金纳米颗粒的分散及与载体间的相互作用.Fe<'2+>与Fe<'3+>适宜物质的量比为1:6,所得样品AF-1:6具有最佳低温活性,150℃,CO转化率达78.02%.     

Effect of yttrium addition on water-gas shift reaction over CuO/CeO2 catalysts

This paper presented a study on the role of yttrium addition to CuO/CeO2 catalyst for water-gas shift reaction. A single-step co-precipitation method was used for preparation of a series of yttrium doped CuO/CeO2 catalysts with yttrium content in the range of 0-5wt.%. Properties of the obtained samples were characterized and analyzed by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, H2-TPR, cyclic voltammetry (CV) and the BET method. The results revealed that catalytic activity was increased with the yttrium content at first, but then decreased with the further increase of yttrium content. Herein, CuO/CeO2 catalyst doped with 2wt.% of yttrium showed the highest catalytic activity (CO conversion reaches 93.4% at 250℃) and thermal stability for WGS reaction. The catalytic activity was correlated with the surface area, the area of peak y of H2-TPR profile (I.e., the reduction of surface copper oxide (crystalline forms) interacted with surface oxygen vacancies on ceria), and the area of peak C2 and A1 (Cu0→Cu2+ in cyclic voltammetry process), respectively. Besides, Raman spectra provided evidences for a synergistic Cu-Ovacancy interaction, and it was indicated that doping yttrium may facilitate the formation of oxygen vacancies on ceria.