张秀丽
,
贺泓
,
余运波
催化学报
添加H2对Ag/Al2O3和Cu/Al2O3催化剂选择性催化C3H6还原NOx反应具有不同的影响. 原位漫反射红外光谱分析表明,在Ag/Al2O3催化剂上, H2的存在促进了C3H6部分氧化产物烯醇式物种(RCH = CH - O-)和乙酸盐等的形成,烯醇式物种和硝酸盐为主要反应中间体,二者间的相互反应性能很强,能形成高浓度的反应关键中间体异氰酸酯(- NCO)表面吸附物种,因此NOx的去除活性提高;而在Cu/Al2O3催化剂上, H2的存在并没有促进C3H6部分氧化产物的形成,而且抑制了硝酸盐的形成,进而抑制了C3H6部分氧化产物与硝酸盐反应形成表面- NCO 物种,导致NOx的去除活性降低.
关键词:
氢
,
银
,
铜
,
氧化铝
,
氮氧化物
,
选择性催化还原
,
原位漫反射红外光谱
,
烯醇式物种
,
异氰酸酯
李想
,
孟明
,
刘咏
,
罗金勇
催化学报
采用尿素水解法或吸附沉淀法制备了金属氧化物载体,并用浸渍法负载0.5%Pd制得了Pd/Sn0.4Zr0.6O2, Pd/ZrO2, Pd/SnO2, Pd/SnO2-Al2O3和Pd/Al2O3催化剂. 采用原位漫反射红外光谱、拉曼光谱、 X射线光电子能谱和程序升温还原等方法对催化剂结构进行了表征,探讨了不同载体对表面PdOx物种化学吸附性质和氧化还原性能的影响,并与样品的丙烷氧化活性相关联. 漫反射红外光谱表明,在Pd/SnO2-Al2O3中, Sn对Al2O3表面的Pd原子簇起到稀释作用,促进了Pd的分散,使得其CO线式吸附强度明显高于Pd/Al2O3, 但Pd过高的分散度不仅减少了表面Pd-PdO活性位对的数目,而且使反应中间物种Pd-OH之间脱水困难,因而阻塞了活性位,降低了其循环氧化还原活性; 而在Sn0.4Zr0.6O2复合氧化物载体中, SnO2有效地阻止了四方晶相ZrO2向稳态单斜晶相转变,且复合载体的比表面积较ZrO2和SnO2有所增加,其表面PdOx物种的分散度适中. 此外, Sn0.4Zr0.6O2复合氧化物负载的Pd的价态介于Pd0与Pd2+之间,表面氧空位较多,促进了丙烷中 C - H 键的活化,使比表面积较低的Pd/Sn0.4Zr0.6O2具有最好的催化丙烷氧化能力,相反比表面积较高的Pd/SnO2-Al2O3活性很差,说明分散度适中且具有较低氧化态的PdOx(0《x《1)微晶是丙烷氧化的主要活性相,而高分散PdOx物种对丙烷氧化活性不利.
关键词:
钯
,
载体效应
,
原位漫反射红外光谱
,
拉曼光谱
,
丙烷
,
氧化
陈金春
,
薛青松
,
路勇
,
何鸣元
催化学报
利用原位红外漫反射技术(DRIFTS)对抗硫中毒催化剂Pt/Ce0.8Gd0.2 O1.9(Pt/CGO)上CO吸附、CO/噻吩共吸附以及CO/H2S顺序吸附进行了研究,并与 Pt/Al2O3催化剂进行了比较. CO吸附实验表明, 1.6%Pt/CGO-800(800 ℃焙烧)上CO的红外特征吸收峰在 2 104 cm-1, 与1.6%Pt/Al2O3-500上CO的红外特征吸收峰(2 070 cm-1)相比,向高波数方向移动了34 cm-1. 1.6%Pt/CGO-600上出现两个CO特征吸收峰,主峰位于 2 108 cm-1, 肩峰位于 2 085 cm-1. C O/噻吩共吸附实验表明,噻吩导致1.6%Pt/CGO-800上CO吸附的红外特征吸收峰红移至 2 090 cm-1, 峰强度略有降低;1.6%Pt/CGO-600上CO的红外特征吸收峰红移至 2 096 cm -1 且强度有所降低,同时肩峰消失. 而1.6%Pt/Al2O3-500上CO的红外特征吸收峰明显减弱并红移至 2 040 cm-1. CO/H2S顺序吸附实验表明, H2S导致Pt/CGO 催化剂在 2 104 和 2 108 cm-1 处的CO特征吸收峰轻微红移,峰强度略有降低,而H2S导致Pt/Al2O3完全丧失CO的吸附能力. 原位DRI FTS表征结果表明, Pt/CGO催化剂上生成的强缺电子特性Pt颗粒具有很强的抗硫中毒能力, 8 00 ℃焙烧有利于生成单一的抗硫中毒的强缺电子Pt金属位,使得1.6%Pt/CGO-800具有最佳的抗硫中毒性能.
关键词:
原位漫反射红外光谱
,
抗硫
,
铂催化剂
,
制氢
,
稀土复合氧化物
龙丽萍
,
赵建国
,
杨利娴
,
付名利
,
吴军良
,
黄碧纯
,
叶代启
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(10)60216-1
采用浸渍法制备了Al2O3负载的5种过渡金属氧化物催化剂,考察了它们在常温下催化臭氧氧化甲苯的性能,并运用程序升温还原、程序升温氧化、N2吸附-脱附和X射线光电子能谱对催化剂进行了表征.结果表明,NiO/Al2O3,CoO/Al2O3和MnO2/Al2O3催化剂上活性氧中心数量较少,臭氧与甲苯转化率较高;而Fe2O3/Al2O3和CuO/Al2O3催化剂上则相反.催化降解臭氧效率较高的催化剂上甲苯转化率也较高,在本文实验条件下,CO2产率低于30%.当甲苯浓度为666 mg/m3,O3浓度从193mg/m3提高至965mg/m3时,甲苯转化率从15.2%提高至46.7%,并且使反应后催化剂表面产物和晶格氧含量增加.原位漫反射红外光谱研究发现,反应过程中生成了含COO-,C=O和C-O官能团的物质,O3浓度的提高加速了COO-向C=O与C-O的转化,前者在573KO2气氛下几乎不发生反应,而后者在373K开始分解.基于此,提出了常温下臭氧催化氧化甲苯的反应机理.
关键词:
三氧化二铝
,
过渡金属氧化物
,
甲苯
,
臭氧
,
室温
,
原位漫反射红外光谱
臧思淼
,
张桂臻
,
邱文革
,
宋丽云
,
张然
,
何洪
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61083-X
选择性催化还原(SCR)是目前去除氮氧化物最有效的方法之一. V2O5/TiO2催化剂被广泛应用于氨法选择性还原氮氧化物(NH3-SCR)反应,但该催化剂存在工作温度高(300–400oC)及 SO2氧化率高引起设备腐蚀和管路堵塞等问题,开发低温 SCR催化剂具有重要意义.过渡金属氧化物(如 Fe2O3, MnOx和 CuO等)催化剂用于低温SCR先后见诸文献报道,但这些催化剂在 SO2和 H2O存在下易失活.近年来柱撑黏土(PILC)引起科学家广泛关注, Yang等首次将 V2O5/TiO2-PILC催化剂应用于 NH3-SCR反应,发现其催化活性高于传统 V2O5/TiO2催化剂.柱撑黏土基催化剂在 NH3-SCR反应中也显示出良好抗硫性能,但 V2O5/TiO2-PILC催化剂的抗硫机理至今尚未见深入研究.因此我们制备了一系列 V2O5/TiO2-PILC催化剂,采用原位漫反射红外等方法详细研究了其抗硫性能较好的原因.
首先采用离子交换法制备出 TiO2-PILC载体,之后采用浸渍法制备了不同钒含量(质量分数x/%=0,3,4,5)的xV2O5/TiO2-PILC催化剂.同时,制备了传统 V2O5/TiO2和 V2O5-MoO3/TiO2催化剂作为对比.活性评价结果显示,4V/TiO2-PILC催化剂具有最高的催化活性,其催化性能与传统钒钛催化剂相当.在160oC时, NO转化率可达80%以上.同时,4V/TiO2-PILC催化剂还具有较宽的反应温度窗口,在260–500oC范围内, NO转化率保持在90%以上.向反应体系中加入0.05% SO2和10% H2O后,在低温(160oC以下)时所有催化剂的反应活性都有一定提高,可能是由于 SO2的加入提高了催化剂的表面酸性.继续升高温度,4V/TiO2和4V6Mo/TiO2催化剂活性均明显下降,而4V/TiO2-PILC催化剂的活性则未出现明显下降.原位漫反射红外光谱结果显示, SO2在三种催化剂表面的吸附以表面硫酸盐或亚硫酸盐物种以及离子态 SO42–物种形式存在,而在4V/TiO2-PILC催化剂表面离子态 SO42–物种的量最少. X射线光电子能谱及 O2程序升温脱附结果显示,在4V/TiO2-PILC催化剂上,表面吸附氧(Oads)的量最少.综合上述分析可以得出,在 SO2气氛下,离子态 SO42–物种在 SCR催化剂表面的累积可能是导致其失活的主要原因,而离子态 SO42–物种的形成可能与催化剂表面吸附氧的量有关.
关键词:
选择性催化还原
,
二氧化钛柱撑粘土
,
氮氧化物
,
钒基催化剂
,
原位漫反射红外光谱
倪紫琳
,
张文东
,
蒋光明
,
王小平
,
鲁贞贞
,
孙艳娟
,
李欣蔚
,
张育新
,
董帆
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62849-3
具有等离子体效应的贵金属Au和Ag等常被用于修饰半导体光催化剂.非贵金属Bi成本低,来源丰富,最近被报道可以直接作为等离子体光催化剂应用于空气中NO净化.为了进一步提高Bi单质的光催化活性,需对其进行改性.SiO2的禁带宽度过大,不能单独作为光催化剂,但它的稳定性好,比表面积大,因而常作复合材料用于提高光催化剂的反应效率、稳定性及对反应物的吸附能力.目前,尚未见SiO2修饰Bi单质的相关报道.本文通过溶剂热法制备了SiO2@Bi微球,并对其微结构进行了表征,对光催化氧化NO的反应过程进行了原位漫反射红外光谱(DRIFTS)分析,揭示了Bi–O–Si键在提升SiO2@Bi光催化氧化NO性能中的作用机制.结果显示,用SiO2纳米颗粒修饰Bi球,形成的Bi–O–Si键作为热电子传输通道,能显著提高Bi单质光催化氧化去除NO的能力.扫描电镜、透射电镜、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱等表征结果表明,SiO2纳米颗粒负载于Bi球上,且SiO2@Bi内形成了Bi–O–Si键.作为光生热电子的传输通道,Bi–O–Si键能促进光生电子的转移和载流子的分离,提高活性自由基?OH和?O2?的产量,增强SiO2@Bi在紫外光下等离子体光催化氧化NO的能力.自由基捕获测试(ESR)表明,SiO2@Bi在光催化反应中产生的?OH和?O2?数量均明显高于单质Bi在反应中形成自由基的数量.原位DRIFTS发现,Bi–O–Si键能快速转移光生电子,从而有利于NO→NO2→NO3?反应的进行.此外,SiO2@Bi的比表面积变大,因而对NO的吸附能力增强,同时促进了光催化反应.本文揭示了SiO2@Bi等离子体光催化性能增强的微观机制和光催化氧化NO的反应机理,为Bi基光催化剂的改性和应用提供了新的认识.
关键词:
SiO2@Bi金属
,
Bi–O–Si键
,
电子传输
,
原位漫反射红外光谱
,
光催化去除一氧化氮
