铈锰复合氧化物催化剂的制备

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复合氧化物催化剂及其制备方法

复合氧化物催化剂及其制备方法

复合氧化物催化剂及其制备方法复合氧化物催化剂是由两种或多种金属氧化物组成的催化剂,具有较好的催化性能和稳定性。

它在催化反应中发挥关键作用,广泛应用于环境保护、能源转化、化工生产等领域。

本文将介绍几种常见的复合氧化物催化剂及其制备方法。

一、Cu/ZnO/Al2O3催化剂Cu/ZnO/Al2O3催化剂是一种用于低温CO氧化反应的重要催化剂,在甲醛、甲烷、乙烷等有机废气的净化处理中有广泛应用。

它由CuO、ZnO 和Al2O3三种组分组成,在制备过程中可以采用浸渍法、共沉淀法、共焙烧法等方法。

浸渍法是一种常用的制备方法。

首先将载体氧化铝(Al2O3)浸入金属铜(Cu)和金属锌(Zn)的溶液中,然后在恒温下蒸发溶液,使金属溶液中的浓缩物质在载体表面沉积。

最后,将样品在空气中焙烧,得到Cu/ZnO/Al2O3催化剂。

二、Fe2O3/TiO2催化剂Fe2O3/TiO2催化剂是一种用于光催化水分解制氢的催化剂。

它由氧化铁(Fe2O3)和二氧化钛(TiO2)两种组分组成。

制备方法可以采用共沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法等。

共沉淀法是一种简单有效的制备方法。

首先将氯化钛(TiCl4)和硝酸铁(Fe(NO3)3)的溶液混合,加入氨水进行沉淀反应,得到Fe2O3/TiO2前驱体。

然后,将前驱体在高温条件下煅烧,得到Fe2O3/TiO2催化剂。

三、CeO2-ZrO2催化剂CeO2-ZrO2催化剂是一种重要的氧化物催化剂,具有很高的氧存储能力和氧化还原性能,在汽车尾气净化、丙烯酸催化氧化等方面有广泛应用。

它由二氧化锆(ZrO2)和氧化铈(CeO2)两种组分组成。

制备方法可以采用共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法等。

共沉淀法是一种常用的制备方法。

首先将硝酸铈(Ce(NO3)3)和硝酸锆(Zr(NO3)4)的溶液混合,加入氨水进行沉淀反应,得到CeO2-ZrO2前驱体。

然后,将前驱体在高温条件下煅烧,得到CeO2-ZrO2催化剂。

综上所述,复合氧化物催化剂是一类具有良好催化性能和稳定性的催化剂,在实际应用中具有广泛的应用前景。

USTC 物理化学实验综合实验一催化剂报告

USTC 物理化学实验综合实验一催化剂报告

0.35 之间的范围。因为在低压下,固体的不均匀性突出,各个部分的吸附热也不相同, 建立不起多层物理吸附模型。在高压下,吸附分子之间有作用,脱附时彼此有影响,多 孔性吸附剂还可能有毛细管作用,使吸附质气体分子在毛细管内凝结,也不符合多层物 理吸附模型。[4]
2.实验部分
2.1 仪器与试剂
试剂: 50% Mn(NO3)2 溶液(分析纯) N2(钢瓶气) Ce(NO3)3·6H2O (分析纯) 液氮 氧化铝(20 目—40 目) B8 样品 H2(钢瓶气) 自配反应气:乙烯、空气 仪器: DTU-1A 综合热分析仪 北京博渊精准科技发展有限公司 F-Sorb 3400 比表面积及孔径测试仪 北京金埃谱科技有限公司 BP310P 电子天平 Sartorius 牌 AI-808 人工智能温度控制仪 厦门宇光电子技术有限公司 N-2010 双通道色谱工作站 浙江大学智能信息工程研究所 LW-4 固定床反应器 无锡绘图仪器厂
3.实验结果与数据分析
3.1 DTA 分析
1:0.4 的数据是我做的 1:0.2 的数据来源于邓元杰,1:0.6 的数据来自于曹小东,1:0.8 的数据来源于周琨 得到的分析曲线如图1所示:
图 1 热电偶电动势-DTA 热电偶电动势差关系图
从图 1 看出,外推温度为 103.1℃,峰顶温度为 140.0 摄氏度。 根据硝酸盐分解的规律可以知道,Mn(NO3)2 和 Ce(NO3)3 在高温下将分解
Research of the preparation, characterization and properties of Ce-Mn solid catalyst
Zhixin Guo PB09007215 School of Earth & Space Sciences, University of Science & Technology of China

一种烟气脱硝催化剂及其制备和应用[发明专利]

一种烟气脱硝催化剂及其制备和应用[发明专利]

专利名称:一种烟气脱硝催化剂及其制备和应用专利类型:发明专利
发明人:祝社民,张舒扬,沈岳松,卫平波,沈树宝申请号:CN201110053732.3
申请日:20110307
公开号:CN102166522A
公开日:
20110831
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种烟气脱硝催化剂,包括载体和催化活性组分,所述催化活性组分为锰钴铈复合氧化物,其中锰、钴和铈元素的摩尔比为1:0.1~1:0.1~1。

上述烟气脱硝催化剂的制备方法为:(1)取可溶性锰盐、可溶性钴盐和可溶性铈盐,其中锰、钴和铈元素的摩尔比为1:0.1~1:0.1~1,溶解于去离子水中,加氨水调节pH值为5~7;(2)将载体在柠檬酸、稀盐酸或稀硝酸水溶液中浸泡24~48h,烘干,将载体浸于步骤(1)的溶液中,静置24h,干燥;(3)将步骤(2)制备好的样品在空气中焙烧,冷却。

上述烟气脱硝催化剂具有制备方法简单,抗中毒性能好、对环境无二次污染,活性温度窗口宽且活性起始温度低等优点。

申请人:山东众禾环保科技股份有限公司
地址:255086 山东省淄博市高新区政通路135号D座620室
国籍:CN
代理机构:北京汇泽知识产权代理有限公司
代理人:黄挺
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《铈载铜基氧化物催化剂的制备及其CO-SCR性能研究》

《铈载铜基氧化物催化剂的制备及其CO-SCR性能研究》

《铈载铜基氧化物催化剂的制备及其CO-SCR性能研究》一、引言随着工业化的快速发展,环境污染问题日益严重,其中一氧化碳(CO)的排放量居高不下。

一氧化碳选择性催化还原(CO-SCR)技术是一种有效的环保手段,通过该技术可将CO转化为无害物质。

而催化剂作为该技术的核心,其性能直接决定了CO-SCR反应的效率。

本文以铈载铜基氧化物催化剂为研究对象,对其制备工艺及CO-SCR性能进行研究。

二、铈载铜基氧化物催化剂的制备1. 材料与试剂本实验采用硝酸铈和硝酸铜为主要原料,同时选用合适的溶剂和稳定剂等辅助材料。

所有试剂均为分析纯,无需进一步提纯。

2. 制备方法(1)将硝酸铈和硝酸铜按照一定比例混合,加入适量的溶剂,进行搅拌溶解。

(2)将得到的溶液进行喷雾干燥,得到前驱体粉末。

(3)将前驱体粉末在一定的温度和气氛下进行热处理,得到铈载铜基氧化物催化剂。

三、催化剂的表征采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段对制备得到的铈载铜基氧化物催化剂进行表征。

结果表明,催化剂具有较高的比表面积和良好的晶体结构。

四、CO-SCR性能研究1. 实验方法在固定床反应器中进行CO-SCR反应实验,以氮气为载气,控制反应温度、空速、氧气浓度等参数,对催化剂的活性进行评价。

2. 结果与讨论(1)催化剂活性评价实验结果表明,铈载铜基氧化物催化剂在CO-SCR反应中表现出良好的活性。

在一定的温度范围内,催化剂的活性随着温度的升高而增加,达到最佳活性点后,活性略有下降。

此外,催化剂的活性还受到空速和氧气浓度的影响。

(2)催化剂稳定性测试对催化剂进行长时间稳定性测试,结果表明,铈载铜基氧化物催化剂具有良好的稳定性,能够在较长时间内保持较高的活性。

(3)催化剂的抗硫性能研究在含有少量硫的环境下对催化剂进行测试,发现铈载铜基氧化物催化剂具有一定的抗硫性能,能够在一定程度上抵抗硫中毒。

五、结论本文成功制备了铈载铜基氧化物催化剂,并通过表征手段对其结构进行了分析。

氧化铈纳米复合催化材料的制备和电化学性能研究

氧化铈纳米复合催化材料的制备和电化学性能研究

氧化铈纳米复合催化材料的制备和电化学性能研究氧化铈纳米复合催化材料的制备和电化学性能研究一、引言氧化铈是一种重要的催化剂,其广泛应用于环境保护、能源转化等领域。

然而,纯氧化铈的催化性能有待改进,因此研发氧化铈纳米复合催化材料成为研究的热点之一。

本文将重点探讨氧化铈纳米复合催化材料的制备方法以及其在电化学性能方面的研究进展。

二、氧化铈纳米复合催化材料的制备方法1. 模板法模板法制备氧化铈纳米复合催化材料,通常通过选择合适的模板来控制所得纳米材料的形貌和尺寸。

常用的模板包括有机聚合物、胶体颗粒等。

通过将氧化铈前体溶液沉积在模板上,并经过煅烧步骤,可以得到具有高比表面积和特定形貌的氧化铈纳米复合催化材料。

2. 水热法水热法以水为溶剂,在高温高压条件下制备氧化铈纳米复合催化材料。

通过调节水热反应条件,如温度、反应时间和反应物浓度等,可以控制所得纳米材料的形貌和尺寸。

此外,水热法还可以与其他制备方法相结合,如模板法和共沉淀法等,以制备具有特定结构和性质的氧化铈纳米复合催化材料。

3. 共沉淀法共沉淀法是制备氧化铈纳米复合催化材料的常用方法之一。

通过将氧化铈前体溶液和其他金属离子溶液在碱性条件下混合,并加热搅拌,使反应物共沉淀形成氧化铈纳米复合催化材料。

该方法具有简单、易操作等优点,且可以制备多种不同的氧化铈纳米复合催化材料。

三、氧化铈纳米复合催化材料的电化学性能研究1. 催化活性研究氧化铈纳米复合催化材料在催化反应中具有出色的催化活性。

例如,氧化铈纳米复合催化材料在催化有机废水降解、气体净化等方面表现出良好的效果。

研究人员发现,氧化铈纳米复合催化材料的催化活性与其特定的晶体结构和表面活性位有关。

因此,进一步研究氧化铈纳米复合催化材料的晶体结构和表面活性位分布对于改善其催化活性具有重要意义。

2. 电催化性能研究氧化铈纳米复合催化材料还具有良好的电催化性能,可以应用于能源领域。

例如,氧化铈纳米复合催化材料可作为电化学催化剂用于燃料电池和电解水器等设备中。

CeO2-MnOx

CeO2-MnOx

第51卷第1期2020年1月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University(Science and Technology)V ol.51No.1Jan.2020CeO2-MnOx/CF对甲苯的催化氧化性能王玉玲,宋敏,孟凡跃(东南大学能源与环境学院,能源热转换及其过程测控教育部重点实验室,江苏南京,210096)摘要:为提高Ce基催化剂对挥发性有机物(VOCs)的催化氧化性能,采用超声辅助浸渍法制备CeO2-MnOx/CF复合氧化物催化剂,以甲苯为探针分子,考察制备条件和反应条件对催化剂甲苯催化氧化活性的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射分析仪(XRD)、全自动比表面积及孔隙分析仪(BET)等对催化剂的形貌结构进行表征。

研究结果表明:CeO2-MnOx/CF催化剂比表面积高,孔容大,活性组分在载体上高度分散,双组分间具有协同催化作用;在铈锰物质的量比为2:3、活性组分负载量为14%(质量分数)、空速为22.5L/(g·h)、甲苯初始质量浓度为1g/L条件下,CeO2-MnO x/CF催化剂的甲苯催化氧化活性最高,228℃下2Ce3Mn/CF催化剂对1g/L甲苯的催化降解率可达到90%。

关键词:铈锰复合氧化物催化剂;挥发性有机物;催化氧化;影响因素中图分类号:X511文献标志码:A文章编号:1672-7207(2020)01-0261-08Catalytic performance of CeO2-MnOx/CF for oxidation of tolueneWANG Yuling,SONG Min,MENG Fanyue(Key Laboratory of Energy Thermal Conversion and Control of Ministry of Education,School of Energy andEnvironment,Southeast University,Nanjing210096,China)Abstract:In order to improve the catalytic oxidation performance of Ce-based catalysts for VOCs,the CeO2-MnOxcatalyst supported on the carbon fiber(CF)was prepared by ultrasonic assisted impregnation method. Taking toluene as the probe molecule,the effects of preparation conditions and reaction conditions on the catalytic activity of the catalysts were investigated.The morphology and structure of the catalysts was characterized by scanning electron microscopy(SEM),X-ray diffraction analysis(XRD),fully automatic specific surface area andpore analyzer(BET).The results show that CeO2-MnOx/CF catalyst has high specific surface area,large porevolume,highly dispersed active components on the support,and synergistic catalysis between the twocomponents.The highest catalytic activity of CeO2-MnOx/CF catalyst is obtained under the conditions of molarratio of Ce to Mn of2:3,active component loading of14%(mass fraction),space velocity of22.5L/(g·h)and initial mass concentration of toluene of1g/L.The catalytic degradation rate of2Ce3Mn/CF catalyst to1g/L toluene at228℃can reach90%.Key words:CeO2-MnOx/CF mixed oxides catalyst;VOCs;catalytic oxidation;influencing factorsDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2020.01.029收稿日期:2019−04−02;修回日期:2019−05−29基金项目(Foundation item):国家重点研发项目(2018YFB0605200)(Project(2018YFB0605200)supported by the National Key Research and Development Program of China)通信作者:宋敏,博士,副教授,从事气体污染物(VOCs/重金属)联合脱除技术研究;E-mail:***************.cn第51卷中南大学学报(自然科学版)随着我国经济高速发展,能源消耗持续加快,大量污染物排放到大气环境中,导致全国连续爆发灰霾等区域性大气污染事件[1]。

铈锆复合氧化物制备及表征论文

铈锆复合氧化物制备及表征论文

铈锆复合氧化物的制备及表征摘要:纳米铈锆复合氧化物(铈锆固溶体)(cexzr1-xo2)具有较高的储氧能力,可以大大提高催化剂的活性和稳定性。

采用水热合成法制得不同比例的铈锆固溶体,用红外光谱仪,透射电镜等方法对其进行表征;表征结果发现此铈锆固熔体含有部分羟基,具有较高的结晶度,粒度均匀,比表面积大。

关键词:铈锆固溶体制备催化剂zro2作为催化剂或催化剂载体已广泛应用于各种催化过程,如co、co2加氢,合成气向异丁烷和异丁烯的转化等。

氧化锆与氧化铈形成的固溶体复合氧化物相相对于纯ceo2、zro2有着更高的贮氧及释氧能力,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。

多年来有关zro2及ceo2-zro2体系的研究报道很多,研究者们一直致力于研究制备在高温下具有高比表面积的样品。

铈锆固溶体的制备通常分为4个基本步骤:前驱体的合成,转化为固溶体前对前驱体的预处理,前驱体转化为固溶体,固溶体的后处理。

其中,制备方法对铈锆固溶体的比表面积、晶相和氧化还原性能有很大的影响,目前所报道的固溶体的主要制备方法有:共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热合成法、微乳液法、热溶液法、模板剂法、以及络合法等。

但是从现有的国内外有关铈锆固溶体制备方法的研究成果来看,应进一步解决的问题有:(1)进一步提高固溶体的比表面积和贮氧能力;(2)提高固溶体的热稳定性和抗so2中毒能力;(3)简化制备工艺,降低成本,以便于工业化应用。

本文研究了用水热合成法制备铈锆固溶体的实验条件,水热合成法是分子筛合成的主要方法。

该方法也可以用来合成一些晶型的氧化物纳米晶粒。

在合成时,往往要加入一些有机胺类表面活性剂作为模板剂,控制其晶化过程,形成特定几何结构的金属氧化物纳米粒子。

用此方法制得的产品比表面积大,催化性能高。

一、实验1、纳米铈锆固溶体的制备本实验用水热合成法合成了不同比例的铈锆固溶体。

具体操作过程如下:(1)用电子天平称量一定量的ce(no3)3.6h2o(化学纯)和zr(no3)4.5h2o(分析纯)固体分别置于两个小烧杯中;(2)各向其中加入10ml左右蒸馏水用玻璃棒搅拌直到溶解;(3)将以上两烧杯溶液混合,用胶头滴管向其中滴加水合肼(化学纯)并调节ph值在9-10之间得到淡黄色的胶状乳液;(4)将以上得到的胶状乳液转移到内衬有聚四氟乙烯的高压釜中,置于电热鼓风干燥箱中设定温度为250℃,反应10h;(5)从干燥箱中取出高压釜冷却到室温,将产品转移至小烧杯中;(6)用去离子水洗涤产品两次,再用无水乙醇(分析纯)洗涤一次;(7)将洗涤好的产品放入烘箱中设定温度80℃,干燥7-8h,得到淡黄色或黄色粉末状产品,所得样品特征如表1所示。

铈锆复合氧化物的制备及储氧能力的研究进展

铈锆复合氧化物的制备及储氧能力的研究进展

铈锆复合氧化物的制备及储氧能力的研究进展??材料工程摘要:CeO2是三效催化剂的所必需的材料之一,文章在基于CeO2的储氧能力和催化能力基础之上,对CeO2掺杂锆基氧化物对其热稳定性、储氧能力、晶格变化进行分析。

并进一步了讨论铈锆复合氧化物制备的研究现状,并展望其应用于治理废气的发展前景。

关键词:铈锆复合氧化物;三效催化剂;储氧能力;热稳定性引言近年来,我国日趋严重的雾霾天气备受关注,尤以北方地区空气污染最为严重。

据调查,我国空气污染问题60%以上来自煤和油的燃烧,能源结构的改善以及废气处理处理技术的研究迫在眉睫。

铈锆材料作为高效的三效催化剂对废气有良好处理能力[1]。

随着法规排放的日益严格,对铈锆基复合氧化物的OSC性能、热稳定性及催化性能等提出了越来越高的要求。

1、CeO2的储氧能力机理20世纪80年代以来, CeO2 作为催化助剂广泛应用于TWC 中, 主要是因为Ce4+ /Ce3+存在较好的可逆转化而具有独特的储放氧能力(OSC)。

在贫氧时, CeO2可以提供CO 和HC 氧化所需要的氧; 在富氧时, CeO2- x可以储存氧, 确保N Ox 被CO 和HC 还原, 从而使催化剂始终保持最佳催化效能。

在实际应用中催化剂通常需耐1000℃以上的高温, 而高温下纯CeO2会发生严重烧结导致其OSC性能下降甚至丧失, 加之其低温下不易被还原, 从而限制了CeO2的应用[2]。

2、金属改性Ce基金属氧化物对CeO2的掺杂改性主要是基于引入外来离子带来的尺寸效应及电价平衡效应和元素自身具有的氧化还原性。

对CeO2改性的效果跟掺杂的元素、掺杂量和制备方法等有关。

大量研究表明Zr4+的掺杂改性效果最好, 目前CeO2-ZrO2复合氧化物( 以下简称CZ)已成为最常用的储放氧材料。

早期,对铈基储氧材料研究较多的是CeO2-ZrO2固溶体,国内外关于CeO2-ZrO2复合物的专利也很多。

大量的研究认为Zr4+对CeO2的改性效果尤佳,离子半径较小的Zr4+(0.084 nm)取代了离子半径较大的Ce4+(0.097 nm),引起CeO2 晶格畸变,一方面可形成更多缺陷和晶格应力,另一方面可以补偿由Ce 4+向Ce 3+变化引起的体积膨胀,从而降低氧离子扩散的活化能,有利于体相氧的迁移和扩散,提高其氧化还原性能。

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铈锰复合氧化物催化剂的制备、表征及活性评价【摘要】本实验通过制备铈锰金属复合氧化物催化剂,利用差热分析(DTA)和BET等对所制备的催化剂的结构和性能进行表征,并对其进行乙烯氧化反应的活性评价。

【关键词】铈锰金属复合氧化物催化剂,制备,差热分析,BET,乙烯氧化,活性评价The Preparation,Characterization and Performance Evaluation of Ce/Mn Complex Oxide Catalyst 【Abstract】In this experiment, we prepared the Ce/Mn complex oxide catalyst. From BET, BET and testament of catalytic performance, we get an overall view of the properties of Ce/Mn multiplicity catalyst. 【Keywords】Ce/Mn complex oxide catalyst,Production,TGA,BET,testament of catalytic performance【前言】相当一些化学反应的自由能变化小于零,甚至远小于零。

也就是说,这些反应在热力学上看,是有较大的反应潜力。

但由于存在较高的反应活化能,使得这些反应实际上不能发生。

如加入适当的催化剂,改变原来的反应历程,能按某一活化能较低的途径进行。

氧化铈具有很好的还原性能和氧储存能力,作为催化剂和催化剂载体在汽车尾气净化,低温WGS,CO氧化等很多领域有重要的应用。

氧化锰是常见的氧化型催化剂的活性组分。

锰铈复合氧化物在催化氧化方面的应用引起了人们的注意,并有进一步深入研究的意义。

差热分析是热分析的一种,它是在一定条件下同时加热或冷却样品和参比物,并记录二者之间的温度差的一种动态分析方法。

许多物质在加热或冷却过程中,当达到某一温度时,往往会发生熔化、凝固、晶型转化、分解、化合、吸附、脱附等物理或化学变化。

在发生这些变化时伴有焓变,因而产生热效应。

当试样发生物理或化学变化时,试样与参比物之间将出现温度差,若我们随时记录样品及参比物的温度,就可以得到一差热图。

于是在加热或冷却过程中试样发生的各种物理或化学变化在差热图上都能一一反应出来。

在气固多相催化反应机理的研究中,大量的事实证明,气固多相催化反应是在固体催化剂表面上进行的。

某些催化剂的活性与其比表面有一定的对应关系。

因此测定固体的比表面,对多相反应机理的研究有着重要意义。

测定多孔固体比表面的方法很多,而BET气相吸附法则是比较有效、准确的方法。

本实验通过色谱峰大小面积的测量来求算固体样品的吸附量。

而色谱峰的测量是通过检测器—热导池来测量的。

热导池是目前色谱仪上应用较广泛的一种检测器。

其检测原理是基于各种气体有不同的热导性能,不同气体组分通过热导池的热敏元件时,引起通电的元件本身的温度产生变化,阻值产生变化而导致不平衡电信号产生。

评价催化剂性能的优劣主要有活性(Activity),选择性(Selectivity),寿命(Lifetime)等,对催化剂活性的评价,一般有转换频率(Turnover frequency),反应速率(Reaction rate),活化能energy),转化率(Conversion)等方法。

多相催化反应是由扩散,吸附和表面反应等一系列串行过程所组成。

评价催化剂的活性时必需选择合适的反应条件,以便保证反应在动力学区进行,使表观反应的特征显示催化剂的特性。

对实验室常使用的微型反应器评价催化剂活性过程,一般都能保证反应在动力学区进行。

而工业上使用的催化反应器一般都要考虑传质过程的影响。

【实验部分】1、实验仪器及试剂实验仪器:烧杯,玻璃棒,干燥器,烘箱,氢气(钢瓶气),氮气(钢瓶气) ,马弗炉,分析天平,微型反应装置一套(反应管,加热炉及温控仪),UGU型AI人工智能工业调节器(宁光电子技术),LW4型固定状反应器(绘图仪器厂),GC-9790II气相色谱仪,F-Sorb 3400比表面积及孔径分析仪(金埃谱科技)实验试剂:硝酸锰溶液(含量49.0—51.0%,分子量:178.95,密度:600g/500ml) 硝酸亚铈晶体(含量>99%,分子量:434.22) ,γ-Al2O3(20-40目),蒸馏水,Al2O3参比,液氮2、实验步骤(1)催化剂制备:将所需量的铈溶于硝酸锰溶液中,(需要制备的催化剂的Mn 和Ce 的原子比为1:0.8,移取的Mn(NO3)2 溶液1ml,称取的Ce(NO3)3·6H2O 的质量1.48637g,),浸渍于40—80目的Al2O3载体上(约1.5ml)。

在红外灯下烘干。

进行热重分析。

然后将催化剂放入马福炉中由室温升至350℃恒温0.5hr,分解。

再升至750℃恒温3hr,焙烧。

冷却至室温后再浸渍所需K+量的KOH,于烘箱120℃2hr,烘干即为本实验所用催化剂。

(2)差热分析在反应炉中的两个坩埚中分别加入未焙烧过的样品和参比物--活性氧化铝,打开冷凝水,设置温度围25-350℃。

测量前进行仪器调零,升温速率设为10℃/min,保存好差热图并进行分析。

(3)催化剂比表面的测定:取2只烘干的样品管,在分析天平上准确称重,在2只样品管中分别加入约0.1-0.2克已焙烧过的样品及载体,并称量此时的总重量。

然后在140℃下烘干,60min,烘干后在保干器冷却,然后迅速准确称重并记录下来。

然后把2跟管子分别接在比表面积及孔径分析仪上相应的位置,注意螺旋钮要旋紧以免漏气。

设置好实验参数及实验信息后,进行系统预热,结束后,点击开始吸附,仪器就自动完成接下来的测试。

需要我们做的只是在测量过程中注意维持液氮的液面高度,不够的时候要补充。

测试结束后,系统可以给出一份pdf格式的结果报告。

(4)催化剂的活性评价:我们选用的反应是乙烯的氧化。

取一只反应管,在下端塞上玻璃棉作支脱催化剂床层用,装入焙烧过的催化剂,高度约2cm,并且需要称量并记录用于测试的催化剂的质量。

然后将反应管插入加热炉,使反应床层处于炉中恒温区。

固定反应管进出口螺帽,保证不漏气。

依次开启色谱仪“主机”电源、“温度控制器”电源、“热导池”电源及“氢焰离子放大器”电源和“记录仪”电源。

开启氢、空、氮三个高压钢瓶,经减压阀调至合适压力(氢为0.15-0.20Mpa,空气为0.1Mpa,柱前压为0.05Mpa,总压约0.1Mpa),将氢焰点燃,检验一下是否有水蒸气凝结,若有,则说明点火成功。

然后将氢气缓慢调回0.1Mpa,然后再检验一下是否有水蒸气。

这个时候,可以让电炉开始按设定好的程序开始升温,要在温度依次为160℃,190℃,220℃,250℃,280℃,310℃,340℃(如果需要的话)对催化前参比和催化后的情况各重复测三次,实验至催化转化率大于95%,需要数据是相应峰的峰面积,选择自动积分的峰面积结果。

3、实验结果分析(1)差热分析我做的是锰铈摩尔比为1:0.8的催化剂样品的差热分析,所用样品量为59.5mg,得到的热分析报告图如下,图一:铈锰复合催化剂热重分析图由图中差热分析曲线可以看出,制得的催化剂铈锰复合氧化物在200℃左右开始分解,在233℃另一种物质开始分解。

Mn(NO3)2和Ce(NO3)3在高温下将分解为相应的氧化物,差热曲线上在200-310℃之间有两个较大的放热峰并且这两个峰有些重叠,一个峰位置大概在220℃,在233.8℃时基本分解完成,另一个峰位置大概在246℃,分别是对应Mn(NO3)2的分解和Ce(NO3)3的分解,这里的分解温度与每种物质单独存在时的分解温度有所不同,这可能是由于二者的相互作用所导致。

在70℃左右有一个小的放热峰,这可能是样品中的杂质及少量水而导致的。

差热分析的结果可以告诉我们Mn(NO3)2和Ce(NO3)3两种前驱体的确已经分解为氧化物,而关于这个催化剂的其他结构和性能上的信息,需要其他的手段进行研究。

(2)催化剂比表面的测定本次BET测试的样品都进行了140℃烘干60min的预处理,测试方法采用多点BET,测试的催化剂用量为118.90 mg,载体参比用量为104.50 mg最终的测试结果是催化剂的比表面积为132.0373 (m2/g),载体参比的比表面积为262.3048 (m2/g)。

催化剂,载体及B8参比的BET测试结果图和详细测试数据如下:①参比物比表面测试信息及详细:②催化剂比表面测试信息及详细数据从测试结果上来看,催化剂的比表面积要比载体的比表面积小。

一般来说,催化剂的比表面积与其活性是有一定的对应关系的,增大材料比表面积可以相对提高材料的催化活性。

通过看的一些文献可以发现用通常的一些方法如沉淀法,浸渍法制备的催化剂的比表面积相对较小,而用溶胶凝胶法,超微粒子法等方法制备的纳米金属氧化物则有晶粒度均匀,粒径小,比表面积大的特点。

如果选用这类方法来制备催化剂,其比表面积可能会提高,进而其催化活性则可能会有所改善。

(3)催化剂的活性评价活性测试选用的是乙烯氧化的反应,结果如下表,(根据转化率x=(h0-h)/h0*100%,求出各温度下的转化率)以转化率x-T作图,可以看出,转化率对温度基本呈“S”形变化(由于催化剂催化转化效率较高,温度区间较大,所以转化率的变化较大,S形变化不十分明显0从上面结果上来看,随着温度升高,转化率也增大。

160℃时反应基本没有开始进行,当280℃时转化就率已经达到99%了。

根据和同学实验数据对比可以得出,铈锰复合氧化物催化剂中,铈氧化物的比例越高,催化效果越好。

根据实验数据可以求得反应的表观活化能。

动力学方程经过近似简化得Ln (X)=-E a/RT+常数。

故作图Ln(X)-1/T得Ln(X)=-5425.78907/T+9.90695L n (X )1/T(1/K)因而可算得此反应的表观活化能为Ea =5425.78907 * 8.314/1000 =45.11kJ/mol 。

这个活化能比较小,反应能垒比较低。

也可以表明此铈锰复合氧化物催化剂对这个反应的催化作用是比较有效的,使反应活化能降低了不少。

【参考文献】1. 《物理化学实验》崔献英等编著中国科学技术大学2. 《物理化学》(下册)傅献彩等编高等教育3. R. J. W.,Lefevre. and H. Vine ,J. Chem. Sce.,1805,(1977) 4. 荣生等,催化作用基础,科学,19905. Chemical Kinetics and Reaction Dynamics, Paul L. Houston6. Le Fevre ,“Dipole Moments ”,(1954)。

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