负载型铂基催化剂上CO低温氧化性能研究_李素英
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-~>""^#研究与讨论於负载型金属催化剂原子级表征及研究进展白羽%满毅柳颖杜雪丽"中国石油化工股份有限公司北京化工研究院分析研究所,北京100013)摘要:负载型金属催化剂具有选择性高、活性高、稳定性高、腐蚀性小、可重复利用的特点,这些性能与催化剂结构存在很大关系°基于对负载型金属催化剂结构和作用机理的深入研究,本文介绍了几种负载型金属催化剂的原子级表征技术。
主要归纳了几种表征技术的适用范围、不同表征数据的分析。
通过这些表征技术以及多种技术的融合使用,为最终实现催化剂的实际工业价值提供可能性°关键词:负载型金属催化剂原子级表征DOI:10.3969/j.issn.1001—232x.2021.02.010Atomic characterization technology and research progress of supported metal catalysts.Bai Yu%,ManYi#Liu Ying#Du Xueii(Analytical Research Division#Beijing Research Institute of Chemical Industry#Beijing100013#China)Abstract:Thesupported metalcatalysthasthecharacteristicsofhighselectivity#highactivity#high stability#low corrosiveness and reusability#which are closely related to the structure of the catalyst. Basedonin-depthstudyofthestructureandmechanism#severalatomiccharacterizationtechniquesofsup-ported metalcatalystsareintroduced.Thispapermainlysummarizestheapplicationscopeofcharacteriza-tion techniques and the analysis ofdi f erentcharacterization data.Through thecombination ofthese characterizationtechniquesand various techniques#it is possible to realize the industrial value ofthe catalyst.Key words:Supported metal catalysts$Atomic level$Characterization1引言随着社会的不断进步和科技的飞速发展,催化剂在人们日常生活中的地位显著提高,尤其在与人们生活息息相关的领域,例如石油冶炼「1、有机合成"*、环境污染的防治⑶等方面,化工产品数量和质量的提高也意味着对催化剂要求的不断提高’负载型金属催化剂在化学反应中只降低反应的活化能,不改变其在反应前后的种类和数量的属性,使得这种催化剂在化工行业中起到至关重要的作用4,例如乙烘的选择性加氢制乙烯反应)5*、水汽转化反应6、催化脱氢反应7等’负载型金属催化剂主要由载体和金属化合物配合而成’这种催化剂具有选择性高、活性高、稳定性高、腐蚀性小的特点,并且可以重复利用)89*'这些性能与催化剂结构也有很大关系’为了探究其性能和结构的关系,则需要通过多种表征手段分析’传统的表征方法目前能对不同种催化体系得到较好的剖析,例如场发射扫描电镜(SEM)可以探究催化剂的表面形貌和大小)10*,X射线光电子能谱(XPS)可以探究负载催化剂表面的化学状态⑴*。
Material Sciences 材料科学, 2011, 1, 10-16doi:10.4236/ms.2011.11003 Published Online April 2011 (/journal/ms/)Recent Progress in Catalytic Materials for Catalytic Combustion of Chlorinated Volatile OrganicCompounds#Xuehua Yang1, Aidong Tang1*, Xianwei Li21School of Chemistry and Chemical Engineering, Central South University, Changsha2Institute of Environment and Resource, Baosteel Co., Ltd., ShanghaiReceived: Mar. 14th, 2011; revised: Apr. 15th, 2011; accepted: Apr. 20th, 2011.Abstract: The research progress in the catalytic combustion of Cl-VOCs(Chlorinated Volatile Organic Compounds) is reviewed. In this review, the effects of the active species, catalyst support, water vapor and coking on the catalytic combustion reaction were summarized. The research related to noble metal catalysts mainly focuses on developing new supports and dual noble catalysts. The research on non-noble metal cata-lysts concentrate on the development of transition metal mixed oxide, perovskites and spinel catalysts; The chlorination of active species is regarded as an important reason for catalyst deactivation. Besides, the effects of water vapor and coking deactivation on the catalytic combustion process are discussed with considering the practical application. This review will be helpful in choosing an appropriate catalyst and the optimal reac-tion conditions for the removal of Cl-VOCs by catalytic combustion with high activity and high stability. Keywords:Catalyst; Noble metal; Metal oxide; Chlorinated Volatile Organic Compounds; Deactivation催化燃烧Cl-VOCs催化材料的研究进展#杨学华1,唐爱东1*,李咸伟21中南大学化学化工学院,长沙2宝钢股份研究院环境与资源研究所,上海收稿日期:2011年3月14日;修回日期:2011年4月15日;录用日期:2011年4月20日摘 要:从催化剂活性组分、催化剂载体、催化剂失活三个方面,对近年来催化燃烧含氯挥发性有机物(Cl-VOCs)催化剂的研究进行了总结。
中国科学院山西煤炭化学研究所/山西省太原市桃园南路27号中国科学院山西煤炭化学研究所是高技术基地型研究所,主要从事能源环境、先进材料和绿色化工三大领域的应用基础和高技术研究与开发。
前身是中国科学院煤炭研究室,于1954年在大连中国科学院石油研究所(即现在的中国科学院大连化学物理研究所)挂牌成立。
1961年,煤炭研究室扩建为中国科学院煤炭化学研究所并开始向太原搬迁。
1978年9月改名为中国科学院山西煤炭化学研究所并沿用至今。
山西煤化所在各个历史时期为国家经济建设和科学技术的发展做出了应有的贡献。
山西煤化所共计获得全国科学大会奖、国家发明奖、国家科技进步奖、中国科学院科技成果奖、发明奖、自然科学奖、杰出成就奖以及省部级成果奖180多项,获准国家授权专利570多项。
山西煤化所在我国的煤炭能源转化、先进材料和绿色化工研发领域发挥着重要的作用。
全国人大副委员长、中国科学院院长路甬祥在视察山西煤化所时欣然题词:发展高科技,实现产业化,为我国洁净能源与先进材料技术与产业作出战略性贡献。
主要研究部门和领域煤转化国家重点实验室煤转化国家重点实验室于1991年利用世界银行贷款筹建,1995年建成开放。
实验室基于我国经济发展对煤炭高效洁净利用的需求,结合国际发展趋势,开展煤高效洁净转化为燃料及化学品和材料的科学和技术应用基础研究,重点研究核心科学问题和相关前沿课题,综合协调地发展煤化学、物理化学、材料和工程科学,为实现洁净煤技术的创新提供科学依据和工程化基础。
主要研究内容为:煤直接转化过程的化学与工程基础、煤经合成气间接转化的一碳化学与工程、煤转化相关的环境化学与工程、化学反应工程与计算机模拟、煤转化相关的能源环境新材料。
中国科学院炭材料重点实验室中国科学院炭材料重点实验室的前身是中国科学院山西煤炭化学研究所炭材料研究室。
该研究室创建于1962年,是我国最早从事新型碳材料研发的机构之一。
重点研究新型碳材料制备过程中的相关科学基础问题、关键技术和共性技术。
Co3O4纳米催化CO氧化反应低温氧化co,也许最广泛研究反应在多相催化的历史,正变得越来越重要在清洁空气和降低汽车排放。
霍家催化剂(锰和铜氧化物的混合物)最初是用于净化空气潜艇,但它们不是特别活跃也在环境温度下而释放的水分。
贵金属催化剂,另一方面,是水宽容但通常需要100 摄氏度以上的高温高效的操作。
黄金展览活动在低温和高优越的水分下的稳定性,但只有当存入纳米颗粒基础上形成过渡金属氧化物。
积极的发展和稳定没有贵金属催化剂低温环境下CO氧化气氛仍然是一个重大挑战。
不仅我们报告Co3O4纳米催化CO氧化反应在温度低至-77 C也保持稳定在一个潮湿的正常的原料气。
高分辨率扫描电子显微镜表明Co3O4纳米棒主要是揭露他们的飞机,偏袒的存在活跃的公司31物种在表面。
动力学分析表明,周转频率与个人相关公司31日网站纳米棒类似传统的纳米颗粒材料,在热反应掀翻较高的反应速率,我们签字获得与奈米棒形态可能是由于表面丰富活跃公司31日网站。
这些结果显示导入-性质的形态控制过渡——准备的基地金属氧化物作为高效氧化催化剂。
在金属氧化物Co3O4最为活跃CO氧化,但由微量的严重失效水分(约3 - 10 ppm,件分),通常原料气中。
事实上,在干燥条件下的水分内容1件分以下,可以获得通过的反应气体通过分子筛陷阱冷却到干冰温度,Co3O 4本质上是活跃的CO氧化甚至低于温度-54 c。
然而,在正常原料气,大部分的活跃网站Co3O4被水覆盖的一氧化碳和氧气的吸附是明显受阻。
铂催化剂负载Co3O4报道给50%股份转换263 C的一个正常的原料气,但公司转换得到的瞬态方法不稳定状态。
在这里,我们表明,Co3O4纳米棒可以稳步活跃CO氧化温度随着洛瓦-77 C,给100%的股份转换,甚至相当稳定在一个流正常饲料的气体含有水分。
纳米棒形状的Co3O4煅烧制备的钴氢氧化钴碳酸盐沉淀得到的前兆乙酸与碳酸钠在乙二醇。
当醋酸钴在160年加州大学与乙二醇混合,och 2 ch 2 O -链与钴离子结合紧密。
Al_(2)O_(3)负载Pt基催化剂表面动态变化的谱学研究何念秋;郑燕萍;陈明树【期刊名称】《分子催化(中英文)》【年(卷),期】2024(38)1【摘要】明确多相催化剂表面在反应过程的动态变化对催化剂的优化、设计有重要意义.我们通过控制Pt的不同负载量制备了一系列Al_(2)O_(3)负载的Pt/Al_(2)O_(3)催化剂,利用X-射线衍射、X-光电子能谱、球差扫描电镜、CO-探针的红外光谱、低能离子散射谱、程序升温氧化和拉曼光谱等研究Pt/Al_(2)O_(3)的表面结构和反应过程中的变化,以丙烷直接脱氢(PDH)反应为探针,考察反应过程存在“诱导”期的表面动态变化,特别是表面积碳、表面形貌、活性位点等的演化.进而与其催化反应性能关联,发现Pt纳米粒子(NP)和团簇上丙烷易深度脱氢或断裂C-C键生成CH_(4)的同时形成积碳、随后失去活性;而孤立的Pt单原子位点(SAC)上不易生成积碳、是丙烯生成的关键活性位.【总页数】11页(P7-16)【作者】何念秋;郑燕萍;陈明树【作者单位】厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】O643.32【相关文献】1.Al_(2)O_(3)晶型对Pt/Al_(2)O_(3)-Cl催化剂物化性质及其催化C_(5)/C_(6)异构化性能的影响2.载体表面性质调控Pt-Sn/γ-Al_(2)O_(3)催化剂丙烷脱氢性能3.CeO_(2)-Al_(2)O_(3)复合载体负载Ni基催化剂催化COx共甲烷化性能4.硫酸负载对Pt/SO_(4)^(2-)-(ZrO_(2)-Al_(2)O_(3))催化剂性能的影响5.Al_(2)O_(3)-TiO_(2)复合氧化物负载的钴基催化剂光热费托合成性能研究因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
负载Pt分子筛催化剂研究进展及应用前景负载Pt分子筛催化剂(下文简称Pt/分子筛催化剂)是一种新型的催化材料,在催化领域具有广泛的研究和应用前景。
本文将对负载Pt分子筛催化剂的研究进展及其应用前景进行综述。
首先,我们来了解一下Pt/分子筛催化剂的基本概念和特点。
Pt/分子筛催化剂是通过将贵金属铂(Pt)负载到分子筛材料上制备而成的。
分子筛是一种由硅酸盐、氧化铝等材料组成的多孔结构固体,具有高比表面积和孔隙度,能够提供丰富的活性位点和高的催化活性。
而负载铂的作用是增强催化剂的稳定性和选择性,改善催化反应的效果。
近年来,研究人员对Pt/分子筛催化剂进行了广泛的研究。
首先,研究人员对负载Pt的方法进行了改进和优化,以提高催化剂的负载量和利用率。
例如,采用化学还原法、溶胶-凝胶法等制备方法,在合成过程中控制反应条件,可以实现高效的负载Pt分子筛催化剂的制备。
其次,研究人员对Pt/分子筛催化剂的结构和性能进行了深入研究。
通过X射线衍射、透射电子显微镜等表征手段,可以揭示催化剂的晶体结构、粒径分布和形貌特征。
同时,利用X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱等技术手段,可以研究催化剂的表面化学状态和活性位点分布情况。
这些研究有助于深入理解Pt/分子筛催化剂的催化机理,并为进一步优化催化剂的设计和制备提供了基础。
此外,研究人员还探索了Pt/分子筛催化剂在多种重要催化反应中的应用。
比如,在甲醇脱氢制备氢气的催化反应中,Pt/分子筛催化剂表现出优异的催化活性和稳定性,可用于氢能源的生产。
在质子交换膜燃料电池中,Pt/分子筛催化剂作为催化层的关键组成部分,可以提高电池的效率和寿命。
此外,Pt/分子筛催化剂还可以应用于汽车尾气处理、有机合成等领域,具有广阔的应用前景。
尽管Pt/分子筛催化剂在研究和应用方面取得了显著的进展,但仍面临一些挑战和问题。
首先,铂是一种昂贵的贵金属,限制了催化剂的大规模应用。
因此,寻找替代负载金属或开发新型合成方法是今后的研究方向之一。
贵金属催化剂低温催化氧化一氧化碳研究进展
代欣;任德志;郭律;朱敬芳;于飞;常仕英
【期刊名称】《功能材料》
【年(卷),期】2024(55)1
【摘要】随着“双碳”政策的不断推行以及人们环保意识的不断提高,一氧化碳(CO)作为典型的大气污染物,已成为工业废气和汽车尾气排放的主要控制对象。
贵金属型CO氧化催化剂具有优异的低温活性、抗中毒抗性能,是CO催化氧化处理的最为有效的手段之一。
基于贵金属型CO氧化催化剂的研究现状,重点围绕Pt、Pd、Au、Ag、Rh贵金属催化剂的贵金属调控技术和载体可控技术进行综述,总结了贵金属型CO氧化催化剂的性能优化策略和发展方向,为开发高性能的CO氧化催化剂提供指导。
【总页数】8页(P1060-1067)
【作者】代欣;任德志;郭律;朱敬芳;于飞;常仕英
【作者单位】昆明贵金属研究所;昆明贵研催化剂有限责任公司;贵研催化剂(东营)有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ031.7
【相关文献】
1.低温等离子体协同催化剂催化氧化一氧化碳的研究
2.一氧化碳低温催化还原脱除氮氧化物的催化剂
3.铜基一氧化碳低温变换催化剂的研究进展
4.一氧化碳低温变
换催化剂研究进展5.负载贵金属催化剂在甲醛低温氧化消除反应中的应用研究进展
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负载型铂基催化剂上CO低温氧化性能研究
李素英a廉红蕾b刘钢a贾明君a张文祥a ∗
(a吉林大学化学学院,长春130023; b郑州大学化学工程学院,郑州 450002)
CO低温催化氧化在近年来一直受到广泛关注。
负载型金基催化剂是低温反应条件下性能最佳的催化剂体系,能够在常温甚至更低的温度下表现出非常高的反应活性[1-3]。
然而这类催化剂的稳定性还相对较差,甚至在长期储存的过程中催化剂也会由于金粒子易于发生聚集等原因而导致活性下降。
另外,人们已发现负载型铂基催化剂对CO氧化反应表现出很高的活性和稳定性,但这类催化剂通常需在相对较高的反应温度下才能表现出较好的性能。
近年来,胶体化学的迅速发展为各种新型催化剂的制备提供了新的方法和思路,本文主要尝试采用胶体沉积法制备了一系列负载型铂基催化剂,并考察了该类催化剂在CO低温氧化反应中的性能,发现所制备的催化剂在较低的反应温度下就表现出很高的反应活性。
1 实验部分
催化剂的制备负载型铂基催化剂采用胶体沉积法制备。
铂胶体的制备方法参见文献[4]。
之后,按照计量比将自制的氢氧化物沉淀加入到一定体积的铂胶体中,并加入适量的水,充分搅拌后,于80℃水浴中处理一定时间,离心洗涤、干燥后于300℃下氧气气氛中焙烧3h. CO催化氧化反应评价催化反应评价方法参见文献[2],催化剂用量为5 0mg,反应气为0.5%CO, 10%O2,1.8%H2O (湿气氛下),Ar为平衡气,流速为:100 mL/min。
2 结果与讨论
图 1 TEM image of catalysts: (a) 1%Pt/Fe2O3, (b) 1%Pt/ZnO, (c) 1%Pt/NiO, (d) 1%Pt/Al2O3
国家自然科学基金(200731367),国家教育部重点资助项目(1A301123);* 通讯联系人
图1是所制备的催化剂的TEM 照片。
可以看出,1%Pt/ZnO 中铂粒子呈不规则态,其它载体中的铂粒子形状则为较为规则的球形。
另外,各催化剂中铂粒子的尺寸存在一定的差别,其中,1%Pt/Al 2O 3 和1%Pt/NiO 催化剂中的铂粒子在2.0nm 左右,1%Pt/ZnO 催化剂中的铂粒子在8.0nm 左右,1%Pt/Fe 2O 3 催化剂中的铂粒子的尺寸则在5.0nm 左右。
我们推测,这种铂粒子的形貌和尺寸上的差异是由于载体和铂粒子之间存在的强度不同的相互作用所引起的。
图2给出了所制备的铂基催化剂上CO 氧化反应的活性随温度变化的曲线。
可以看出,在无水存在的条件下(图2a ), 四种催化剂均具有较好的反应活性,其中1%Pt/Fe 2O 3催化剂上CO 的转化率在室温下就能达到30%。
当在反应气中引入少量水后,催化剂的活性普遍有所提高,其中1%Pt/Fe 2O 3催化剂在室温下就可以将CO 完全氧化,说明水汽的存在对催化剂的反应活性有明显的促进作用。
C o n v e r s i o n o
f C O (%)
Reaction temperature(o
C)
C o n v e r s i o n o f C O (%)
Reaction temperature(o
C)
图2 Catalytic performance of CO oxidation over different catalysts, reactant gas: 0.5%CO, 10%O 2,
flow rate: 100mL/min, catalyst: 50mg, a) dry condition ,b) wet condition (1.8% H 2O)
3.结 论
胶体沉积法是一种制备铂基催化剂的有效方法,该法所制备的Pt/Fe 2O 3等催化剂在CO 低温氧化反应中表现出了较高的反应活性。
目前我们正在对催化剂的结构、铂物种的价态、水在反应过程的作用以及催化剂的稳定性等问题进行研究。
参考文献
[1] 春田正毅,F. Delannay et al., 触媒, 29 (1987) 162
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