Pt负载的铈锆固溶体的催化性能与表征
第33卷Pt 负载的铈锆固溶体的催化性能与表征
明彩兵1，2，
叶代启2，
周遗品1，刘晖1
（1.仲恺农业工程学院环境科学与工程系，广东
广州510225；
2.华南理工大学环境科学与工程学院，广东广州
510640）
摘
要：用柠檬酸法制备了Ce x Zr 1-x O 2（x =0.5~1.0）铈锆固溶体，用浸渍法分别在铈锆固溶体上负载0.5%的Pt 。用热重法
（TG ）测试了催化剂对碳烟的催化活性，Pt/Ce 0.8Zr 0.2O 2显示了最高的催化活性。采用比表面
（BET ），X-射线衍射仪（XRD ）和红外仪（FTIR ）对催化剂进行了测试。结果表明：催化剂催化燃烧碳烟的活性与催化剂比表面积大小有关，可能是由于Pt 在比表面积大的固溶体表面分散得更好，有利于氧溢出，促进碳烟的燃烧。
关键词：
铈；锆；
碳烟；
Pt ；催化
中图分类号：X131文献标志码：A doi ：10.3969/j.issn.1003-6504.2010.06.013文章编号：1003-6504(2010)06-0054-04
Pt-loaded Cerium-Zirconium Solid Solution ：Its Catalytic
Performance and Characterization
MING Cai-bing 1，2，YE Dai-qi 2，
ZHOU Yi-pin 1，
LIU Hui 1
（1.Department of Environmental Science and Engineering ，Zhongkai College of Agricultural Engineering ，
Guangzhou 510225，China ； 2.College of Environmental Science and Engineering ，South China University of
Technology ，Guangzhou 510640，China ）
Abstract ：Ceria-zirconia solid solution was prepared by citric method and then Pt ，the precious metal was loaded on it.To determine the catalytic activity of the catalyst on soot ，thermo-gravimetry （TG ）was used.Characterization of samples of the catalyst involves BET surface area and structure study by use of XRD ，RS and FTIR.The result indicates that the catalyst performance is related to its specific surface area probably due to the larger area helps better distribution of Pt on ceria -zirconia solid solution ，thus boosting O 2spillover and soot combustion.Key words ：cerium ；zirconium ；soot ；platinum （Pt ）；catalysis
CeO 2由于其具有良好的可逆氧化还原反应，通
过Ce 3+/Ce 4+两者之间的转换，产生储氧和释放氧的能
力，在三效催化剂催化里得到了广泛应用。任何提高结构缺陷（氧空穴）的措施都能产生较高的氧存储能力（OSC ），氧空穴缺陷浓度和OSC 有直接关系[1]。原理上有两种方法来提高OSC ，一种是提高氧化铈的还原性（如通过负载贵金属，或掺杂一种到两种掺杂物质），另一种是通过化学掺杂其他过渡金属或稀土元素[2]。不过不管掺杂什么金属，要维持OSC ，必须保持萤石相关的结构[3]。在CeO 2中添加ZrO 2使其形成铈锆固溶体，ZrO 2进入氧化铈晶格可以增加固溶体的缺陷，提高氧存储能力，增大比表面积，提高氧化铈还原性能[4]。且添加高锆有助于防止氧化铈的烧结[5]。此外，全球生产的三分之一的铂，一半的钯，多数的铑都用在了汽车尾气催化剂上[6]，使得贵金属越来越贵，占据了汽车排气净化催化剂中很大部分成本，具有良好
OSC 的铈锆固溶体有助于减少贵金属的使用。合成方
法对CeO 2-ZrO 2固溶体的热稳定性也起着很重要的
作用[7]。高性能机械磨作用下也可以部分形成铈锆固溶体，也具有OSC ，但动态OSC 释放能力很差[8]。柠檬酸法能将铈锆离子均匀地与柠檬酸络合在一起，有助于分子水平均匀的分散，降低固溶体形成过程中的活化能，制备出比表面积较高的铈锆固溶体。本研究制备了Ce x Zr 1-x O 2（x =0.5~1.0）系列铈锆固溶体，然后通过浸渍法制备出负载0.5%贵金属Pt 的催化剂，研究铈锆固溶体在贵金属的作用下，对催化氧化碳烟的影响。
1实验
1.1
催化剂的制备
按化学计量比称取所需硝酸铈和硝酸锆，溶于水
中加入等摩尔柠檬酸，快速脱水烘干，450℃恒温燃烧后，放入马弗炉，在550℃的温度下，焙烧4h ，得到
收稿日期：2009-02-19；修回2009－06－02
基金项目：
广东省社会发展攻关计划项目（2302950B ）；校优秀人才启动基金资助（G2360275）作者简介：
明彩兵（1974-），男，副教授，博士，研究方向为大气污染控制，（电子信箱）mingcb2002@https://www.360docs.net/doc/dd4653231.html, ；*通讯作者，教授，（电子信箱）cedqye@https://www.360docs.net/doc/dd4653231.html, 。
Environmental Science &Technology
第33卷第6期2010年6月
Vol.33No.6
June 2010
第6期Ce x Zr 1-x O 2（x =0.5~1.0）系列铈锆固溶体，通过浸渍法分
别在铈锆固溶体上负载0.5%的Pt ，200℃下处理4h 将制备的样品编号为a 、b 、c 、d 、e 、f ，没有负载贵金属的CeO 2，编号为g 。将所制得的样品在200℃下，通入5%的氢气进行还原，还原时间为1h 。1.2催化剂的活性测试
采用TG 分析仪
（Netzsch ）对催化剂的活性进行测试。碳烟选用Printex-U 碳黑（德国degussa ），不做特别说明的话，都是采用这种碳黑做研究，在950℃挥发份仅为5%，灰份含量低于0.02%，平均原生粒径为25nm ，性质比较稳定。催化剂和碳黑按9：1的比例
混合均匀，然后再将混合物在坩埚内混合均匀即可装样，即所谓的松接触。取8mg 样品，置于热平衡反应室里，N 2和O 2混合气流为50mL/min ，其中O 2含量为
10%程序升温到650℃，升温速率为10K/min 。
1.3催化剂的表征
X 射线粉末衍射仪
（日本理学公司D/max-A 型）上测定，测试条件：室温，Cu K α源，Cu 靶激发的K α辐射为射线源，管压为30kV ，电流为40mA ，扫描范围
为20~80°（2θ），扫描速度为5°/min 。采用美国
BECKMAN COULTER 公司生产的SA3100比表面分析仪进行测定，样品量为0.1~0.5g ，在300℃抽真空预
处理2h ，以N 2为吸附质，于77K 进行测定。红外采用SP2000
（英国Pye Unicam Ltd.），主要技术指标：扫描波长：2.5~50μm
（4000~200），分辩率在1000处为0.6。2结果与讨论
2.1
催化剂的催化活性测试
从图1各样品的催化燃烧特性来看，每个样品的
TG 曲线在接近100℃时有一段急剧下降的过程，这段
失重过程可能归属催化剂和碳烟吸附的水份在加温后迅速地脱附。和单纯的氧化铈相比，当在铈锆固溶体表面负载贵金属后，催化活性有了显著的提高，可能是Pt 的注入能促进Ce 4+在金属和氧化物颗粒的界面处还原为Ce 3+，产生氧空穴和释放活性氧物种，有助于氧空穴向氧化物颗粒体相迁移[9]。贵金属负载在
CeO 2或铈锆固溶体上，有效地扩大OSC ，金属颗粒可
以作为氧存储和迁移的窗口[10]。
图2是催化剂CeO 2和Pt/Ce x Zr 1-x O 2（x
=0.5~1.0）以及没有催化剂时碳烟起燃温度的曲线，可以看出，
Pt/Ce 0.8Zr 0.2O 2的起燃温度从氧化铈的562℃下降到500℃，下降了62℃。Pt/CeO 2、Pt/Ce 0.9Zr 0.1O 2、Pt/Ce 0.8Zr 0.2O 2、Pt/Ce 0.7Zr 0.3O 2、Pt/Ce 0.6Zr 0.4O 2和Pt/Ce 0.5Zr 0.5O 2分别降低了51℃，61℃，55℃，22℃和37℃。其催化性能大小顺序是Pt/Ce 0.8Zr 0.2O 2≈Pt/Ce 0.9Zr 0.1O 2＞Pt/CeO 2＞Pt/Ce 0.7Zr 0.3O 2＞Pt/Ce 0.5Zr 0.5O 2＞Pt/Ce 0.6Zr 0.4O 2。2.2
催化剂样品的表面性质和晶粒尺寸
明彩兵，等Pt 负载的铈锆固溶体的催化性能与表征
第33
卷
各催化剂样品的比表面特性和晶粒尺寸列在表1中，在氧化铈上负载贵金属后，发现催化剂比表面积下降，晶粒粒径变大了。除了CeO 2的比表面积是
61m 2/g 最大外，催化剂的比表面积的大小顺序依次为
Pt/Ce 0.8Zr 0.2O 2＞Pt/Ce 0.9Zr 0.1O 2＞Pt/Ce 0.7Zr 0.3O 2＞Pt/CeO 2＞Pt/Ce 0.5Zr 0.5O 2＞Pt/Ce 0.6Zr 0.4O 2，这点和Toshio 等的研究相似，他们认为在氧化铈的摩尔数在80~90mol %有一个较大比表面和最高的OSC/mol CeO 2[11]。这里发现催化
剂的催化活性与催化剂的比表面积有着较大的联系，除了单纯的CeO 2外，比表面积大催化剂的催化活性强，比表面积小的催化活性要差，这其中的原因可能是贵金属在比表面积大的铈锆固溶体上分散性好，有利于氧溢出的作用。Masaaki Haneda 等发现在Pd/
CeO 2-x /Al 2O 3催化剂上，氧物种可以可逆地变化，通过溢出作用，从Pd 到氧化铈晶格中，然后由于与甲烷的氧化反应，氧会从氧化铈中反溢出，在Pd 上消耗掉[12]。
氧的扩散受金属与载体之间界面性质的影响，氧的活性和传输会受到金属相的促进，氧的扩散发生在氧化物里[11]。
不同氧在催化剂表面会发生如下的转换O 2gas →
O 2ads →O 2－ads （superoxide ）→O 22－ads （peroxide ）→
2O －2ads →2O 2－
（Lattice ）[12]。Pt/CeO 2-ZrO 2催化剂高活性可能是由非化学计量比结构和作为活性中心的Pt
引发的，通过贵金属作为活性氧进出的窗口，有助于活性氧O -
在表面的溢出，该氧负离子是催化燃烧碳烟
的活性物质。此外氧的存储能力与铈锆固溶体催化剂上的Pt 颗粒的大小有关[13]。
2.3
XRD 结构分析
图3是各样品的XRD 衍射图。各样品主要特征峰的2θ角，显示该系列固溶体都是以萤石立方体结构存在[14]，在添加Zr 后仍然是以萤石立方体结构的形式存在，只是在加入Zr 后，各衍射角向高角度发生了
偏移。衍射角向高角度偏移表示晶格之间的距离缩小，d 值减小，说明Zr 进入了CeO 2的晶格结构中，由于Zr 4+（0.84魡）离子半径小于Ce 4+（0.97魡）半径，进入
CeO 2结构后，平均晶粒尺寸会变小。所以Zr 4+的进入
使晶格参数变小，晶粒粒径也变小了，从表1的晶粒粒径来看，Zr 4+的的含量越高，晶粒的粒径就越小，但并不是呈明显的线性关系，可能是贵金属在负载的过程出现了团聚程度不同，导致晶粒粒径变化并不是完全一致。当ZrO 2的掺杂量增大后，从XRD 的衍射峰中可以看到少量ZrO 2（2θ=29.7，35.1，59.0，40.8，70.7）的杂峰[15]，但铈锆固溶体的萤石型立方体结构没有改变，保持了铈锆固溶体结构。图3中可以看出铈和锆在所研究的比例里都能制备出一种单相的固溶体。高温处理后富锆比富铈的固溶体在更低的温度下出现相分离。富锆的晶体结构呈四角形，而富铈呈立方形的。此外，在富锆的组成中，Ce 在还原过程中变为Ce 3+的几率变大，但OSC 在靠近富铈的中间边上最大，在富锆的铈锆固溶体里，在高温的处理中，会出现铈的表面分离，而富铈的固溶体则不会。
2.4
FTIR
图4是催化剂Pt/Ce x Zr 1-x O 2的反应前后的红外光
谱图，各催化剂表面的吸附的基团强度都很弱，反应前后催化剂的红外光谱都没有什么大变化。一般包括这样一些特征峰，分别是在~860cm -1附近较窄的吸收带，可能归属于Ce-O-H 弯曲振动；~1060cm -1附近的吸收带，归属于处为C-O 伸缩振动峰；~1340cm -1附近，归属于碳酸氢HCO 原子基团；~1530cm -1和
1630cm -1附近的吸收带，可能归属于C=O 的伸缩振
动，与碳双配位的结构有关[16]；~2360附近归属于C-H 的变形振动。由于红外光谱不是在原位情况下测
定的，无法对反应中间过程进行分析。只是从催化剂反应前后的红外光谱来看，表面基团都没有发生什么大的变化，表明反应后催化剂结构较为稳定。
3结论
负载量0.5%Pt 铈锆固溶体Ce x Zr 1-x O 2（x =0.5~1）
催化剂，对碳烟的催化活性表现为Pt/Ce 0.5Zr 0.5O 2＞Pt/
Ce 0.9Zr 0.1O 2＞Pt/Ce 0.7Zr 0.3O 2＞Pt/Ce 0.8Zr 0.2O 2≈Pt/Ce 0.6Zr 0.4O 2≈Pt/CeO 2。催化剂的活性与比表面积有关，可能比表面
表1
各样品的比表面特性和晶粒尺寸
Table 1Surface properties and crystallite size
样品编号
样品组分
BET(m 2/g)孔容(cc/g)晶粒尺寸(nm)
a Pt/Ce 0.5Zr 0.5O 230.2 6.813
b Pt/Ce 0.6Zr 0.4O 228.7 5.913.6
c Pt/Ce 0.7Zr 0.3O 242.38.314
d Pt/C
e 0.8Zr 0.2O 248.812.714e Pt/Ce 0.9Zr 0.1O 2
46.911.414.6f Pt/CeO 231.3716g
CeO 2
61
14.1
7.9
第6期积大的固溶体贵金属在表面分散性好，催化活性也相应增强。红外光谱在反应前后催化剂表面基团都没有明显的变化，催化剂在反应前后结构稳定。
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明彩兵，等Pt 负载的铈锆固溶体的催化性能与表征
第6期
的热稳定性，在加热1h后其絮凝率只下降了6.6%。
（4）所配制高岭土悬浊液的平均ζ电位为-36.27mV，在加入Ca2+后悬浊液ζ电位稍有升高，但加入菌株G15的发酵液后混合液的ζ电位值显著上升，平均上升至-12.97mV。
（5）所测菌株G15的发酵液与高岭土悬浊液混凝产生絮体的形态具有较明显的分形特征，微絮体与絮凝聚集体之间的吸附架桥现象明显，所见絮体颗粒大且结构较密实，具有良好的沉降性能。
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79
溶液燃烧法快速制备铈锆固溶体
Rapid synthesis of mesoporous ceria–zirconia solid solutions via a novel salt-assisted combustion process Weifan Chen a ,*,Fengsheng Li a ,Jiyi Yu a , Leili Liu b ,Hailian Gao a a National Special Super?ne Powder Engineering Research Center, Nanjing University of Science and Technology,Xiaolingwei 200,Nanjing,Jiangsu 210094,PR China b College of Chemical Engineering,Shandong Institute of Light Industry,Jinan 250100,PR China Received 21January 2006;received in revised form 3April 2006;accepted 17April 2006 Available online 5May 2006Abstract Mesoporous ceria–zirconia solid solutions were prepared by a novel salt-assisted combustion process using ethylene glycol as a fuel and nitrate as an oxidant.The effects of various operating conditions such as the fuel-to-oxidant ratio and the nature and amount of added salt on the characteristics of the products were investigated by X-ray diffraction (XRD)and nitrogen adsorption analysis.Results from transmission electron microscopy (TEM)and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM)showed that the introduction of leachable inert inorganic salt as a hard agglomeration inhibitor into the redox mixture precursor led to the breakup of fractal nanocrystallite agglomerates and the mesoporous structure formed by the loose agglomeration of monodispersed nanoparticles,which was also con?rmed by small-angle XRD and nitrogen adsorption analysis.The presence of salt was found to result in a more than 10-fold increase in the speci?c surface area of the products from 17.34to 208.17m 2/g at a given molar ratio of ethylene glycol–nitrate.A mechanism scheme was proposed to illustrate the possible formation processes and discuss the role of the salt additives. #2006Elsevier Ltd.All rights reserved. Keywords:A.Oxides;B.Chemical synthesis;D.Microstructure 1.Introduction Ceria has been widely used as active component in so-called three-way catalysts (TWCs)for automotive exhaust treatment [1].One of the most important roles of CeO 2in the three-way catalyst is to provide surface active sites and to act as an oxygen storage/transport medium by shifting between Ce 3+and Ce 4+under reductive and oxidizing conditions,respectively.It has been well documented that the introduction of zirconia into ceria not only improves the oxygen storage capacity (OSC)and thermal resistance,but also enhances catalytic activity at lower temperatures by the formation of ceria–zirconia solid solutions [2].It is important in catalysis to fabricate high surface area and mesoporous materials,which would offer a large number of active sites for carrying out catalytic reactions [3].Hence,much effort has been focused on the synthesis of high surface area and mesoporous ceria–zirconia solid solutions,including microemulsion method [4],surfactant-assisted approach [5],direct sonochemical route [6],coprecipitation https://www.360docs.net/doc/dd4653231.html,/locate/matresbu Materials Research Bulletin 41(2006)2318–2324 *Corresponding author.Tel.:+862584315529;fax:+862584315942. E-mail address:weifan-chen@https://www.360docs.net/doc/dd4653231.html, (W.Chen). 0025-5408/$–see front matter #2006Elsevier Ltd.All rights reserved. doi:10.1016/j.materresbull.2006.04.024
负载型镍催化剂的制备
负载型镍催化剂的制备文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
科技论文检索与写作作业 ——负载型镍催化剂的制备 一、制备的目的和意义 1.了解并掌握负载型金属催化剂的原理和制备方法。 2.制备一种以金属镍为主要活性组分的固体催化剂。 意义：催化剂在现代化学工业中占有重要地位。镍基催化剂是一种常用的经典催化剂，具有催化活性高、稳定性好和价格较低等优点，已被广泛应用于加氢、脱氢、氧化脱卤、脱硫等转化过程。 二、制备方法、 1.一种负载型镍催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：（1）按钛酸丁酯与无水乙醇体积比为1:1.5~1:3的比例将钛酸丁酯与无水乙醇混合，强力搅拌后得到混合溶液，按无水乙醇与醋酸的体积比为10:1~30:1的比例在混合溶液中加入醋酸形成溶液A；（2）按去离子水与无水乙醇的体积比为1:5~1:10的比例将去离子水与无水乙醇混合得到混合溶液，在混合溶液中加入稀盐酸或稀硝酸调节混合溶液的pH为2~5得到溶液B；（3）按溶液B与溶液A的体积比为1:1~1:4的比例将B溶液加入到A溶液中，然后按钛酸丁酯和十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为1:0.05~1:0.3的比例加入十六烷基三甲基溴化铵形成钛溶胶；（4）按γ?Al2O3和钛酸丁酯的摩尔比为1:0.05~1:0.8的比例在步骤（3）中得到的钛溶胶中加入γ?Al2O3，然后按钛酸丁酯与去离子水的体积比为1:0.5~1:2的比例加入去离子水，静置1~5h后干燥、焙烧得到TiO2?Al2O3复合载体；（5）将 TiO2?Al2O3复合载体于浓度为0.05~1mol/L的硝酸镍水溶液中浸渍4~24h，充分搅拌后干燥、焙烧、通氢还原，得Ni/TiO2?Al2O3负载型镍催化剂。
四大催化材料简述
四大催化材料简述 08工业催化与煤化工01班何国栋0806160103 随着时代的发展，人类的进步，许多新的社会问题诸如能源、环境又出现在人们眼前。材料是一个包容万象的大学科，与人们的生活息息相关，人类要想取得更大的成就，获得更高的生活水平，我们必须在材料上有所创新，而催化剂在其中又有着举足轻重的作用，催化材料作为催化剂的主体，我们完全有必要在催化材料这个领域做深入的研究。 对现代催化材料而言，其基本分为四类：光催化材料、稀土催化材料、新型催化材料和复合催化材料。 1、光催化材料 光催化材料是由CeO 2（70%-90%）、ZrO 2 （30%-10%）组成，形成ZrO 2 稳定 CeO 2 的均匀复合物，外观呈浅黄色，具有纳米层状结构，在1000℃经4个小时老化后，比表面仍较大（>15M#G），因此高温下也能保持较高的活性。 用途:适用于高温催化材料,如汽车尾气催化剂。 技术背景：能源危机和环境问题。人类目前使用的主要能源有石油、天然气和煤炭三种。根据国际能源机构的统计，地球上这三种能源能供人类开采的年限，分别只有40年、50年和240年。而太阳能不仅清洁干净，而且供应充足，直接利用太阳能来解决能源的枯竭和地球环境污染等问题是其中一个最好、直接、有效的方法。为此，中国政府制定实施了“中国光明工程”计划。它的核心就是开发高效的太阳光响应型半导体光催化剂。 光催化材料的基本原理：半导体在光激发下，电子从价带跃迁到导带位置，以此，在导带形成光生电子，在价带形成光生空穴。利用光生电子-空穴对的还原氧化性能，可以降解周围环境中的有机污染物以及光解水制备H2和O2。 高效光催化剂必须满足如下几个条件：（1）半导体适当的导带和价带位置，在净化污染物应用中价带电位必须有足够的氧化性能，在光解水应用中，电位必 须满足产H 2和产O 2 的要求。（2）高效的电子-空穴分离能力，降低它们的复合 几率。（3）可见光响应特性：低于420nm左右的紫外光能量大概只占太阳光能
稀土催化材料种类用途及其生产现状与发展分析(精)
稀土催化材料种类用途及其生产现状与发展分析 稀土催化材料种类用途及其生产现状与发展分析 一、稀土催化材料的种类 众所周知，我国稀土矿以轻稀土组分为主，其中镧、铈等组分约占60%以上。随着我国稀土永磁材料、稀土发光材料、稀土抛光粉、稀土在冶金工业中等应用领域逐年扩大，国内市场对中重稀土的需求量也快速增加。造成了高丰度的铈、镧、镨等轻稀土的大量积压，导致我国稀土资源的开采和应用之间存在着严重的不平衡。 研究发现，轻稀土元素由于其独特的4f电子层结构，使其在化学反应过程中表现出良好的助催化性能与功效。因此，将轻稀土用作催化材料是一条很好的稀土资源综合利用出路。 催化剂是一种能够加速化学反应，且在反应前后自身不被消耗的物质；加强稀土催化的基础研究既提高生产效率，又节约资源和能源，减少环境污染，符合可持续发展的战略方向。 到目前为止，能够在工业中获得应用的稀土催化材料主要有3类，包括分子筛稀土催化材料、稀土钙钛矿催化材料、以及铈锆固溶体催化材料等，见表1所示。其中分子筛稀土催化材料又可细分为中孔、微孔、介孔、以及纳孔稀土催化材料等几大类，且目前主要用于炼油催化剂。 稀土钙钛矿催化材料由于其制备简单、耐高温、抗中毒等性能优越，目前主要用作环保催化剂，也广泛用于光催化分解水制氢、以及石油化工行业的碳氢化合物重整反应等方面。目前已开发并应用的主要有钙钛矿型稀土复合氧化物催化剂、以及掺杂微量贵金属的稀土钙钛矿型催化剂等。 铈锆固溶体催化材料是应汽车尾气净化市场的需求发展起来的一种稀土催化材料。早期主要利用铈的储氧性能来调节汽车尾气中的氧化还原反应。后来发现单一的铈储氧材料其持久性耐高温性能并不能满足日益发展的汽车尾气催化剂的寿命要求，而添加一些锆可明显改善储氧材料的抗高温性能，从而改善催化剂的耐久性。目前，铈锆固溶体催化材料不仅用于石油化工领域的各种催 化过程，也广泛用于汽车尾气净化、以及其它环保领域。 与传统的贵金属催化剂相比，稀土催化材料在资源丰度、成本、制备工艺、以及性能等方面都具有较强的优势。目前不仅大量用于汽车尾气净化，还扩展到工业有机废气、室内空气净化、催化燃烧、以及燃料电池等领域。自20世纪90年代末以来，发达国家的环保催化剂市场一直以20%速度增长。因此，稀土催化材料在环保催化剂产品市场，特别是在有毒、有害气体的净化方面，具有巨大的应用市场和发展潜力。 二、汽车尾气净化 近年来，随着我国汽车产量及保有量一直呈高速增长势态。自2002年10月以来，我国汽车产量平均增长率超过37%。2002年产量为325万辆， 2003年已达440余万辆。预计2004年汽车产量将超过510万辆。继美国、日本、德国之后，中国2003年汽车产量已超过法国，已成为世界第四大汽车制造国。 汽车的大量使用，使我国许多城市产生了严重的大气污染。治理机动车的排气污染，主要依靠安装含催化剂的三元净化器。由于稀土催化材料可以扩大三效催化剂的操作窗口，提高净化效率和稳定性，在汽车尾气净化方面已获得广泛应用。在全球范围内，仅汽车尾气净化方面的稀土年消耗量可达1.5万吨
关于编制铈锆固溶体催化材料项目可行性研究报告编制说明
铈锆固溶体催化材料项目 可行性研究报告 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司编制时间：https://www.360docs.net/doc/dd4653231.html, 高级工程师：高建
关于编制铈锆固溶体催化材料项目可行性 研究报告编制说明 （模版型） 【立项 批地 融资 招商】 核心提示： 1、本报告为铈锆固溶体催化材料形式，客户下载后，可根据报告内容说明，自行修改，补充上自己项目的数据内容，即可完成属于自己，高水准的一份可研报告，从此写报告不在求人。 2、客户可联系我公司，协助编写完成可研报告，可行性研究报告大纲（具体可跟据客户要求进行调整） 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司 专 业 撰写节能评估报告资金申请报告项目建议书 商业计划书可行性研究报告
目录 第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目主管部门 (1) 1.1.6项目投资规模 (2) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (3) 1.1.9项目建设期限 (3) 1.2项目建设单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (4) 1.5研究范围 (5) 1.6主要经济技术指标 (5) 1.7综合评价 (6) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (7) 2.1项目提出背景 (7) 2.2本次建设项目发起缘由 (7) 2.3项目建设必要性分析 (7) 2.3.1促进我国铈锆固溶体催化材料产业快速发展的需要 (8) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (9) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10) 2.4项目可行性分析 (10) 2.4.1政策可行性 (10) 2.4.2市场可行性 (10) 2.4.3技术可行性 (11) 2.4.4管理可行性 (11) 2.4.5财务可行性 (12) 2.5铈锆固溶体催化材料项目发展概况 (12)
铈锆固溶体掺杂改性的研究进展
铈锆固溶体掺杂改性的研究进展X 李岩峰,李梅*,柳召刚,胡艳宏,付海 (内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010) 摘要:介绍了国内外铈锆固溶体在机动车尾气催化净化中的研究进展和催化机理。主要针对其在汽车尾气催化净化领域的应用,从稀土元素的原子结构和化学特性出发,较详细地总结和阐述了近期研究中掺杂第三种元素形成三元固溶体的研究现状和研究进展,分析了加入其他掺杂元素后对其改性作用以及作用机理。由此得出汽车尾气净化中铈锆固溶体的应用展望及发展措施。 关键词:铈锆固溶体;稀土掺杂;汽车尾气净化 中图分类号:O614133文献标识码:A文章编号:1004-0277(2009)05-0078-06 自20世纪80年代以来,CeO2和含Ce固溶体作为储氧材料受到人们的充分重视。在机动车尾气治理的三效催化剂中,通常加入CeO2或含Ce的固溶体作为氧储存剂以提高催化剂的氧储存能力,从而改善三效催化剂的催化性能。但是该催化剂在高温老化后催化性能大幅下降,这主要与高温中催化剂的比表面积大幅下降有关,所以利用掺杂改性来提高其高温热稳定性是最直接的方法,其中Ce-Zr-O体系表现出良好的热稳定性和氧化还原性能[1],所以其催化性能较为优越,研究也最为广泛。 Madier[2]曾指出由于在CeO2中添加Zr后,原晶格中的部分Ce被Zr所取代,而Zr离子的半径小于Ce离子的半径,CeO2面心立方结构因晶格收缩导致晶格结构发生畸变,产生了面心立方缺陷,从而大大增加了萤石晶格中氧负离子的流动性,使储存氧和释放氧的能力有了较大提高,提高了催化活性。同时由于单一的CeO2在经历高温(>1023K)会使本身烧结而降低催化作用,不适用于高温条件下的使用,而Zr的掺入可以稳定立方萤石结构,提高催化剂的高温稳定性,使催化剂的抗烧结能力提高。所以Ce -Zr-O体系作为储氧催化材料就有以下优点:Ce -Zr-O体系储氧发生在低温情况下,这样在低温下可以使汽车尾气中的C O完全转换成CO2[3],这样就改善了催化剂的空燃比特性,促进了贵金属在催化剂表面的分散,从而提高载体的热稳定性和促进水汽转换反应,最终可以提高三效催化剂的反应活性。 实验表明[4],不同的Ce/Zr摩尔比能使Ce-Zr -O具有不同的结构,其中含低铈储氧材料催化剂的活性明显高于含高铈储氧材料催化剂的活性,含低铈材料的催化剂的抗老化性能优于含高铈材料的催化剂。这是因为低铈锆比材料中的ZrO2对Ce3+起到很好的稳定作用,Ce3+的存在有利于产生更多的晶格氧缺陷,提高材料的储氧性能、铈原子利用率及还原性能[5]。当有合适的Ce/Zr摩尔比时,锆可最大限度地增加缺陷空间,最大限度地增加氧的流动性,能在贫氧条件下更好地氧化HC和CO,在富氧条件下更好地还原NO x,同时可以在高温时稳定活性组分的分散性,使催化剂具有最大活性[6]。正是由于这些重要作用,Ce-Zr-O体系被誉为最有发展前景的催化剂储氧材料。 但是Ce-Zr-O体系在储氧能力和热稳定性方面仍不能满足越来越苛刻的尾气排放标准[7]。尽管Ce-Zr-O体系形成的晶格缺陷可使晶格氧和氧空位在催化反应中的利用得以实现,但是仍需进一步提高Ce-Zr-O体系中的晶格缺陷,进一步提高储 第30卷第5期2009年10月 稀土 Chinese Rare Earths Vol130,No15 October2009 X收稿日期:2008-01-03 基金项目:国家自然科学基金项目资助(50662002);内蒙古自然科学基金项目资助(200711020210)作者简介:李岩峰(1984-),男,内蒙古锡林浩特人,硕士研究生,主要从事轻稀土催化剂方面的研究。 *通讯联系人
不同方法制备的CeO2-ZrO2体系结构研究
第29卷2001年 增刊 8 月 燃 料 化 学 学 报 JOURNAL OF FUE L CHEMISTRY AND TECHNOLOGY Vol 129 Suppl 1 Aug 1 2001 文章编号:025322409(2001)增刊20105204 基金项目:国家自然科学基金(29803001;29733080)。 作者简介:朱月香(19662),女,山西闻喜人,博士,副教授,固体表面化学和催化专业。 不同方法制备的CeO 22Z rO 2体系结构研究 朱月香,江振华,尉继英,曾 莉,谢有畅 (北京大学物理化学研究所,100871,北京) 摘 要:采用不同方法制备了几种CeO 22Z rO 2二元氧化物体系,并用XRD 、BET 、XPS 等技术研究了各个体系中氧化铈与氧化锆的存在状态。结果表明:以773K 焙烧过的氧化锆为载体,浸渍Ce (NO 3)3溶液制得的CeO 2/Z rO 2体系中,氧化铈单层分散于氧化锆的表面,分散阈值约为0103g CeO 2/g Z rO 2。以水合氧化锆为载体,浸渍Ce (NO 3)3溶液制得CeO 22Z rO 2固溶体,但用此法制备的固溶体样品与用共沉淀法制备的样品不同。共沉淀法得到的是均一固溶体,浸渍法得到的是富锆固溶体和富铈固溶体的混合物;而且浸渍法制备的样品表面Ce/Z r 原子比高,热稳定性好。关键词:氧化锆;氧化铈;热稳定性中图分类号:O643.36 文献标识码:A Z rO 2作为催化剂或催化剂载体已广泛应用于 各种催化过程,如C O 、C O 2加氢,合成气向异丁烷和异丁烯的转化[1,2]等。氧化锆与氧化铈形成的固溶体复合氧化物相对于纯CeO 2、Z rO 2有着更高的贮氧及释氧能力[3],作为汽车尾气三效催化剂助剂可大大提高催化剂的活性和稳定性[4]。有关Z rO 2及CeO 22Z rO 2体系的研究报道很多,制备在高温下具有 高比表面的样品一直是研究者追求的目标。研究发现,用水合氧化物为载体浸渍活性组分再焙烧可以得到高比表面的样品[5]。本文为探索制备高比表面氧化锆基体系,分别以Z rO 2和水合氧化锆为载体制备了几个CeO 22Z rO 2二元氧化物体系,并利用XRD 、BET 、XPS 等手段考察了各个体系中CeO 2和Z rO 2的存在状态,还与用共沉淀法制备的样品进行了对比。 1 实验部分 111 样品制备 载体制备:将2m ol/L 氨水在搅拌 下滴加到Z rOCl 2溶液中至pH 到910,沉淀用去离子水洗净Cl -后烘干,得到水合氧化锆I (Z rO 2?1120H 2O )。将此样品在马弗炉中于773K 焙烧3h 得到Z rO 2载体。作为对比,采用双股并流法将Z rO 2Cl 2和NaOH 溶液同时滴到NH 4HC O 3缓冲溶液中至pH 为12,沉淀在母液中于373K 老化48h ,过滤并用 去离子水洗净Cl -后于383K 烘干,得到水合氧化锆Ⅱ(Z rO 2?1115H 2O )。 CeO 22Z rO 2体系的制备:用Ce (NO 3)3溶液,浸渍 一定量载体,90℃水浴蒸干,研磨后于383K 烘箱中烘2h ,再于马弗炉中在所需温度下焙烧3h 制得所需样品。以Z rO 2为载体制备的体系记为CeO 2/Z rO 2,以水合氧化锆Ⅰ(Z rO 2?1120H 2O )为载体制备的体系记为CeZ rO 2Ⅰ,以水合氧化锆Ⅱ(Z rO 2?1115H 2O )为载体制备的体系记为CeZ rO 2Ⅱ。作为对比,用氨水作沉淀剂,用共沉淀法制备了两个样品,记为CeZ rO 2C1和CeZ rO 2C2。112 样品表征 催化剂物相组成在BD 290射线衍 射仪上测定,采用Cu K α射线源,管压40kv ,管流20mA ,扫描速度8°/min 。样品的比表面采用BET 法,在Micromeritics AS AP 22010型吸附仪上测定。X 2射线光电子能谱(XPS )分析在VG ESC A LAB 5型多功能电子光谱仪上进行。 2 实验结果和讨论 211 CeO 2/Z rO 2体系 图1是以比表面为65m 2/g 的 氧化锆为载体,浸渍Ce (NO 3)3溶液,在773K 焙烧3h 制得的CeO 2/Z rO 2系列样品的XRD 图。由图可 见,纯载体氧化锆为单斜相和四方相的混合物,CeO 2 的最强峰与单斜氧化锆的峰重迭,氧化铈含量在0110g CeO 2/g Z rO 2以上的样品中都出现了2θ在48°左右的CeO 2的特征峰并随氧化铈含量的增加而增强。还可以看出,所有样品中四方氧化锆的最强 衍射峰(2θ=30° )峰位没有改变。因此可以判断氧化铈和氧化锆没有形成固溶体,氧化铈可能单层分
负载型镍催化剂的制备
科技论文检索与写作作业 ——负载型镍催化剂的制备 一、制备的目的和意义 1. 了解并掌握负载型金属催化剂的原理和制备方法。 2. 制备一种以金属镍为主要活性组分的固体催化剂。 意义：催化剂在现代化学工业中占有重要地位。镍基催化剂是一种常 用的经典催化剂，具有催化活性高、稳定性好和价格较低等优点，已被广泛应用于加氢、脱氢、氧化脱卤、脱硫等转化过程。 二、制备方法、 1.一种负载型镍催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：（1）按钛酸丁酯与无水乙醇体积比为1:1.5~1:3的比例将钛酸丁酯与无水乙 醇混合，强力搅拌后得到混合溶液，按无水乙醇与醋酸的体积比为 10:1~30:1的比例在混合溶液中加入醋酸形成溶液A；（2）按去离子水与无 水乙醇的体积比为1:5~1:10的比例将去离子水与无水乙醇混合得到混合溶液，在混合溶液中加入稀盐酸或稀硝酸调节混合溶液的pH为2~5得到溶液B；（3）按溶液B与溶液A的体积比为1:1~1:4的比例将B溶液加入到A溶液中，然 后按钛酸丁酯和十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为1:0.05~1:0.3的比例加入 十六烷基三甲基溴化铵形成钛溶胶；（4）按γAl2O3和钛酸丁酯的摩尔比为1:0.05~1:0.8的比例在步骤（3）中得到的钛溶胶中加入γAl2O3，然后按钛酸丁酯与去离子水的体积比为1:0.5~1:2的比例加入去离子水，静置1~5h后干燥、焙烧得到TiO2Al2O3复合载体；（5）将TiO2Al2O3复合载体于浓度为
0.05~1mol/L的硝酸镍水溶液中浸渍4~24h，充分搅拌后干燥、焙烧、通氢还原，得Ni/TiO2Al2O3负载型镍催化剂。 2.一种用于氨分解制氢的负载型镍催化剂，活性组分为Ni，载体为氧化硅、氧化铝或氧化钛；活性组份的质量百分含量为1-50％。其制备步骤为：将可溶性镍盐、pH值调节剂、沉淀剂、载体以及去离子水配成悬浊液；悬 浊液加热至70-110℃沉积60-300分钟；上述悬浮液降至20-30℃后并过滤，水洗涤、过滤；在80-120℃干燥18-24小时，400-900℃焙烧2-6小时；在氢气气氛，或者氢气和氦气的混合气气氛中，于400-900℃活化3-5小时，还 原制成负载型纳米镍催化剂。本发明催化剂对氨分解反应具有较高的活性，可以应用于氨分解制不含COx氢气的工艺，还可用于各种含氨气体的净化处理过程。 3.一种用于浆态床甲烷化负载型镍基催化剂重量百分比组成为： NiO10-40wt％；载体56-90wt％；助剂为0-4wt％。配制浓度为0.5～1.3g/ml 的硝酸镍与助剂的可溶性盐溶液，依次向其中加入催化剂载体和可溶性有机燃料，搅拌条件下浸渍6-24h，浸渍结束后将溶液于60-90℃水浴条件下加 热浓缩，或直接在300-700℃加热点燃，将燃烧后余下粉末收集，研磨，造粒，在固定床500-700℃用还原气进行还原2-6h，即得到负载型镍基催化剂。本发明具有浆态床甲烷化工艺，且催化性能稳定好，可大规模工业化的优点。 4.一种用于α-蒎烯加氢反应负载型镍催化剂的制备方法和应用，该负 载型镍催化剂的制备工艺步骤包括：在钛酸丁酯中加入无水乙醇后强力搅拌，然后加入醋酸，充分搅拌形成溶液A；将去离子水与无水乙醇混合后调节pH 值得到形成溶液B；把B溶液滴加到A溶液中，加入十六烷基三甲基溴化铵
Pt负载的铈锆固溶体的催化性能与表征
第33卷Pt 负载的铈锆固溶体的催化性能与表征 明彩兵1，2， 叶代启2， 周遗品1，刘晖1 （1.仲恺农业工程学院环境科学与工程系，广东 广州510225； 2.华南理工大学环境科学与工程学院，广东广州 510640） 摘 要：用柠檬酸法制备了Ce x Zr 1-x O 2（x =0.5~1.0）铈锆固溶体，用浸渍法分别在铈锆固溶体上负载0.5%的Pt 。用热重法 （TG ）测试了催化剂对碳烟的催化活性，Pt/Ce 0.8Zr 0.2O 2显示了最高的催化活性。采用比表面 （BET ），X-射线衍射仪（XRD ）和红外仪（FTIR ）对催化剂进行了测试。结果表明：催化剂催化燃烧碳烟的活性与催化剂比表面积大小有关，可能是由于Pt 在比表面积大的固溶体表面分散得更好，有利于氧溢出，促进碳烟的燃烧。 关键词： 铈；锆； 碳烟； Pt ；催化 中图分类号：X131文献标志码：A doi ：10.3969/j.issn.1003-6504.2010.06.013文章编号：1003-6504(2010)06-0054-04 Pt-loaded Cerium-Zirconium Solid Solution ：Its Catalytic Performance and Characterization MING Cai-bing 1，2，YE Dai-qi 2， ZHOU Yi-pin 1， LIU Hui 1 （1.Department of Environmental Science and Engineering ，Zhongkai College of Agricultural Engineering ， Guangzhou 510225，China ； 2.College of Environmental Science and Engineering ，South China University of Technology ，Guangzhou 510640，China ） Abstract ：Ceria-zirconia solid solution was prepared by citric method and then Pt ，the precious metal was loaded on it.To determine the catalytic activity of the catalyst on soot ，thermo-gravimetry （TG ）was used.Characterization of samples of the catalyst involves BET surface area and structure study by use of XRD ，RS and FTIR.The result indicates that the catalyst performance is related to its specific surface area probably due to the larger area helps better distribution of Pt on ceria -zirconia solid solution ，thus boosting O 2spillover and soot combustion.Key words ：cerium ；zirconium ；soot ；platinum （Pt ）；catalysis CeO 2由于其具有良好的可逆氧化还原反应，通 过Ce 3+/Ce 4+两者之间的转换，产生储氧和释放氧的能 力，在三效催化剂催化里得到了广泛应用。任何提高结构缺陷（氧空穴）的措施都能产生较高的氧存储能力（OSC ），氧空穴缺陷浓度和OSC 有直接关系[1]。原理上有两种方法来提高OSC ，一种是提高氧化铈的还原性（如通过负载贵金属，或掺杂一种到两种掺杂物质），另一种是通过化学掺杂其他过渡金属或稀土元素[2]。不过不管掺杂什么金属，要维持OSC ，必须保持萤石相关的结构[3]。在CeO 2中添加ZrO 2使其形成铈锆固溶体，ZrO 2进入氧化铈晶格可以增加固溶体的缺陷，提高氧存储能力，增大比表面积，提高氧化铈还原性能[4]。且添加高锆有助于防止氧化铈的烧结[5]。此外，全球生产的三分之一的铂，一半的钯，多数的铑都用在了汽车尾气催化剂上[6]，使得贵金属越来越贵，占据了汽车排气净化催化剂中很大部分成本，具有良好 OSC 的铈锆固溶体有助于减少贵金属的使用。合成方 法对CeO 2-ZrO 2固溶体的热稳定性也起着很重要的 作用[7]。高性能机械磨作用下也可以部分形成铈锆固溶体，也具有OSC ，但动态OSC 释放能力很差[8]。柠檬酸法能将铈锆离子均匀地与柠檬酸络合在一起，有助于分子水平均匀的分散，降低固溶体形成过程中的活化能，制备出比表面积较高的铈锆固溶体。本研究制备了Ce x Zr 1-x O 2（x =0.5~1.0）系列铈锆固溶体，然后通过浸渍法制备出负载0.5%贵金属Pt 的催化剂，研究铈锆固溶体在贵金属的作用下，对催化氧化碳烟的影响。 1实验 1.1 催化剂的制备 按化学计量比称取所需硝酸铈和硝酸锆，溶于水 中加入等摩尔柠檬酸，快速脱水烘干，450℃恒温燃烧后，放入马弗炉，在550℃的温度下，焙烧4h ，得到 收稿日期：2009-02-19；修回2009－06－02 基金项目： 广东省社会发展攻关计划项目（2302950B ）；校优秀人才启动基金资助（G2360275）作者简介： 明彩兵（1974-），男，副教授，博士，研究方向为大气污染控制，（电子信箱）mingcb2002@https://www.360docs.net/doc/dd4653231.html, ；*通讯作者，教授，（电子信箱）cedqye@https://www.360docs.net/doc/dd4653231.html, 。 Environmental Science &Technology 第33卷第6期2010年6月 Vol.33No.6 June 2010
稀土催化材料种类用途及其生产现状与发展分析(一)
稀土催化材料种类用途及其生产现状与发展分析(一) 一、稀土催化材料的种类 众所周知，我国稀土矿以轻稀土组分为主，其中镧、铈等组分约占60%以上。随着我国稀土永磁材料、稀土发光材料、稀土抛光粉、稀土在冶金工业中等应用领域逐年扩大，国内市场对中重稀土的需求量也快速增加。造成了高丰度的铈、镧、镨等轻稀土的大量积压，导致我国稀土资源的开采和应用之间存在着严重的不平衡。 研究发现，轻稀土元素由于其独特的4f电子层结构，使其在化学反应过程中表现出良好的助催化性能与功效。因此，将轻稀土用作催化材料是一条很好的稀土资源综合利用出路。催化剂是一种能够加速化学反应，且在反应前后自身不被消耗的物质；加强稀土催化的基础研究既提高生产效率，又节约资源和能源，减少环境污染，符合可持续发展的战略方向。到目前为止，能够在工业中获得应用的稀土催化材料主要有3类，包括分子筛稀土催化材料、稀土钙钛矿催化材料、以及铈锆固溶体催化材料等，见表1所示。其中分子筛稀土催化材料又可细分为中孔、微孔、介孔、以及纳孔稀土催化材料等几大类，且目前主要用于炼油催化剂。 稀土钙钛矿催化材料由于其制备简单、耐高温、抗中毒等性能优越，目前主要用作环保催化剂，也广泛用于光催化分解水制氢、以及石油化工行业的碳氢化合物重整反应等方面。目前已开发并应用的主要有钙钛矿型稀土复合氧化物催化剂、以及掺杂微量贵金属的稀土钙钛矿型催化剂等。 铈锆固溶体催化材料是应汽车尾气净化市场的需求发展起来的一种稀土催化材料。早期主要利用铈的储氧性能来调节汽车尾气中的氧化还原反应。后来发现单一的铈储氧材料其持久性耐高温性能并不能满足日益发展的汽车尾气催化剂的寿命要求，而添加一些锆可明显改善储氧材料的抗高温性能，从而改善催化剂的耐久性。目前，铈锆固溶体催化材料不仅用于石油化工领域的各种催化过程，也广泛用于汽车尾气净化、以及其它环保领域。 与传统的贵金属催化剂相比，稀土催化材料在资源丰度、成本、制备工艺、以及性能等方面都具有较强的优势。目前不仅大量用于汽车尾气净化，还扩展到工业有机废气、室内空气净化、催化燃烧、以及燃料电池等领域。自20世纪90年代末以来，发达国家的环保催化剂市场一直以20%速度增长。因此，稀土催化材料在环保催化剂产品市场，特别是在有毒、有害气体的净化方面，具有巨大的应用市场和发展潜力。 二、汽车尾气净化 近年来，随着我国汽车产量及保有量一直呈高速增长势态。自2002年10月以来，我国汽车产量平均增长率超过37%。2002年产量为325万辆，2003年已达440余万辆。预计2004年汽车产量将超过510万辆。继美国、日本、德国之后，中国2003年汽车产量已超过法国，已成为世界第四大汽车制造国。 汽车的大量使用，使我国许多城市产生了严重的大气污染。治理机动车的排气污染，主要依靠安装含催化剂的三元净化器。由于稀土催化材料可以扩大三效催化剂的操作窗口，提高净化效率和稳定性，在汽车尾气净化方面已获得广泛应用。在全球范围内，仅汽车尾气净化方面的稀土年消耗量可达1.5万吨REO。 目前，稀土用于汽车尾气净化方面包括在活性层中主要用作储氧材料、替代部分主催化剂、以及作为催化助剂等。在分散层中主要用作改善γ-Al2O3的高温稳定性。在载体中主要用于改善机械强度和热稳定性。另外，汽车的电子燃油喷射系统需要的氧传感器也是由含稀土的陶瓷材料制造的。 除汽车外，我国自1999年以来，一直是世界最大的摩托车制造国，摩托车的年产量早已超过1000万辆。目前对发达国家出口的摩托车要求必须安装尾气净化器，国内一些大中型城市已开始要求治理摩托车的排气污染，这是稀土催化材料应用的一个重要方面。
铈锆复合氧化物催化HCl氧化中相互作用机制
CIESC Journal, 2018, 69(12): 5081-5089 ·5081· 化工学报 2018年 第69卷 第12期 | https://www.360docs.net/doc/dd4653231.html, DOI ：10.11949/j.issn.0438-1157.20180443 铈锆复合氧化物催化HCl 氧化中相互作用机制 费兆阳1,2，李磊1,2，成超1,2，楼家伟1,2，汤吉海2，陈献2，崔咪芬2，乔旭1,2 （1南京工业大学材料化学工程国家重点实验室，江苏 南京 210009；2南京工业大学化工学院，江苏 南京 210009） 摘要：采用浸渍法制备了不同负载量的ZrO 2/CeO 2·(x Zr/Ce)和CeO 2/ZrO 2·(y Ce/Zr)两组催化剂。 并采用XRD 、Raman 、N 2-Sorption 、TEM 和H 2-TPR 等手段对x Zr/Ce 和y Ce/Zr 的结构和性质进行表征，并结合HCl 催化氧化活性研究CeO 2与ZrO 2在反应体系中的相互作用。结果显示，CeO 2表面掺杂适量的Zr 4+可以增加x Zr/Ce 表面氧空位浓度，提高其HCl 氧化反应活性；但当CeO 2表面掺杂过量的Zr 4+，Zr 元素会以ZrO 2的形式存在于x Zr/Ce 表面，覆盖氧空位，降低了x Zr/Ce 的反应活性。对于y Ce/Zr 催化剂，ZrO 2表面高分散的CeO 2有利于催化活性的提高，但ZrO 2表层负载的CeO 2对催化活性的贡献具有阈值，当CeO 2负载量超过10%后，额外增加的铈物种对催化活性已无显著促进作用；对比发现x Zr/Ce 的氧空位主要来自于铈锆固溶体，y Ce/Zr 的氧空位主要来自于高分散的CeO 2，由铈锆固溶体产生的氧空位对活性提升更有利；与纯组分CeO 2相比，x Zr/Ce 与y Ce/Zr 两组催化剂在苛刻条件下的长期稳定性测试中均表现出高反应稳定性。 关键词：氯循环；铈锆复合氧化物；相互作用；催化；氧化；多相反应 中图分类号：TQ 028.8 文献标志码：A 文章编号：0438—1157（2018）12—5081—09 Interaction between CeO 2 and ZrO 2 in HCl catalytic oxidation FEI Zhaoyang 1,2, LI Lei 1,2, CHENG Chao 1,2, LOU Jiawei 1,2, TANG Jihai 2, CHEN Xian 2, CUI Mifen 2, QIAO Xu 1,2 (1State Key Laboratory of Materials -Oriented Chemical Engineering , Nanjing Tech University , Nanjing 210009, Jiangsu , China ; 2College of Chemical Engineering , Nanjing Tech University , Nanjing 210009, Jiangsu , China ) Abstract : ZrO 2/CeO 2 (x Zr/Ce) and CeO 2/ZrO 2 (y Ce/Zr) catalysts with different loading were prepared by wet impregnation method. XRD, Raman, N 2-Sorption, TEM and H 2-TPR were used to study the interaction between CeO 2 and ZrO 2 in the recycling of Cl 2 from HCl oxidation. The results showed that the doping appropriate amount of zirconium species on the surface of CeO 2 could increase the concentration of oxygen vacancy over x Zr/Ce, which was in favor of enhancing the activity of HCl oxidation. When there were too many Zr 4+ doping on the surface of CeO 2, a part of Zr elements would be presented as ZrO 2 over the surface of x Zr/Ce and the oxygen vacancy was covered, which was unfavorable to the activity of HCl oxidation. For y Ce/Zr catalyst, the dispersive CeO 2 over ZrO 2 was beneficial to the improvement of the catalytic activity, but the increase of catalytic activity would slow down when the loading of CeO 2 exceed 10%. By comparing x Zr/Ce with y Ce/Zr catalysts, the oxygen vacancy of x Zr/Ce was mainly formed by Ce-Zr solid solution, while the oxygen vacancy of y Ce/Zr was formed by highly dispersive CeO 2. It was found that the oxygen vacancy produced by different structure have different effects on the activity. The oxygen vacancies produced by Ce-Zr solid solution are more favorable to the activity enhancement. The ability 2018-04-25收到初稿，2018-09-04收到修改稿。 联系人：乔旭。第一作者：费兆阳（1983—），男，副教授。 基金项目：国家自然科学基金项目（21306089）；国家科技支撑计划项目（2011BAE18B01）。 Received date: 2018-04-25. Corresponding author: Prof. QIAO Xu, qct@https://www.360docs.net/doc/dd4653231.html, Foundation item: supported by the National Natural Science Foundation of China (21306089) and the National Key Technology Research and Development Program of the Ministry of Science and Technology of China (2011BAE18B01). 万方数据