制备方法对CeNiAl_2O_3催化剂还原和吸氧性能的影响
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2024-09-13
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文章编号04906756200303052105
制备方法对 CeNiAl2O3催化剂还原
和吸氧性能的影响
陈彤12祝良芳1何铃1胡常伟1 田安民1
1四川大学化学学院四川省绿色化学与技术重点实验室成都 6100642贵阳中医学院贵阳 550001
摘要 采用程序升温还原和 O2室温吸附方法 研究了两种方式制备的 CeNiAl2O3催化剂的
还原行为和吸氧能力以NiAl2O3和CeAl2O3为对照物研究了 Ce Ni 的相互作用及其对催
化剂的还原行为和吸氧能力的影响 实验发现 单独负载在 Al2O3上的 Ce 和Ni 组分的吸氧能
力有很大差异 Ce 物种表现出良好的吸氧能力 Ce 和Ni 组分同时负载在 Al2O3上时 由于组
分间的相互作用 促进了催化剂上低温可还原物种的形成 改变了低温可还原物种的分布提
高了 623K 还原后的吸氧能力 先浸 Ce 物种并分解后再浸 Ni 的CeNiAl2O3催化剂 其吸氧
能力增加更为显著
关键词 CeN iAl2O3催化剂 程序升温还原 O2吸附量
中图分类号O 643 36 文献标识码 A
1前言
负载型的 Ni 基催化剂应用于很多化学过程 如甲烷部分氧化制合成气 甲烷水蒸气转化反应 甲烷化反
应等 NiAl2O3催化剂的还原条件 煅烧温度等实验条件对催化活性的影响已有许多报道17CeO2可根
据2CeO2Ce2O312O2快速进行还原氧化循环 故有好的储氧能力同时它能有效地分散主要活性组
分或稳定 Al2O3等载体819广泛用作包括三效汽车尾气催化剂在内的许多催化剂的助剂因此 研究
CeNiAl2O3催化剂的还原行为和吸氧能力 对明了 Ce 助剂的作用本质研究开发新型氧化还原催化剂有
重要意义 我们用 O2作吸附气 对Ce Ni 单独负载和同时负载时的吸氧情况进行比较 研究 Ce N i 两金属
组分间的相互作用对彼此吸氧能力的影响
2实验
21催化剂的制备
催化剂样品采用浸渍法制备以20 40 目Al2O33作载体123m2g太原日化所 通过一步或两
步浸渍而得到称取一定量的 Al2O3置于浸渍管中在室温下抽真空 30min 用体积略大于载体体积的硝
酸盐水溶液浸渍 24h 倾去多余液体 将浸渍管放入真空箱中抽空干燥 然后通空气热分解后备用 其浸渍顺
序和分解细节如表 1所示 催化剂中各金属组分的含量由 CeNO336H2ONiNO326H2O水溶液的浓度
控制 分解温度根据对应热分析实验的结果确定 各催化剂中各金属组分的控制含量为6 mmolCe10g
Al2O330 mmolNi10g Al2O3
收稿日期20020515 修回日期20030420
基金项目国家自然科学基金No 20072024
作者简介陈彤1967 女2000 级博士研究生
通讯联系人
2003 年6月
第40 卷第 3期
四川大学学报自然科学版
Journal of Sichuan University Natural Science Edit ion
Jun 2003
Vol 40 No 3
表1各样品的制备过程
Table 1Details of the preparation of the samples
Cataly st
No
I mpregnatio n
pro cedure
Decomposition temperatures Ka
First Second T hird Final
1 Ni 373 473 573 673
2 Ce 303 423 673
3 Ce Ni 313 353 473 553
4Ce T hermal decompositionbNi 343 473 533 623
a除最后一段分解时间为 2h 外其余各段的分解时间均为 1h b4号样品制备过程中浸 Ce 后的中间热分解过程同样品 2
22催化剂中金属组分的含量分析
称取一定量的 21制备好的样品置于烧杯中 用浓硫酸溶解后配成一定浓度的溶液 用全谱直读等离子
光谱仪ICP测定溶液中 Ce Ni 的浓度 由此计算出各催化剂中金属组分的百分含量 结果如表 2所示
23程序升温还原
程序升温还原T PR步骤与文318相似 高纯 Ar 作载气 10Kmin VH2VN2595 VH2
VN260m Lmin
24程序升温活化后的室温 O2吸附
室温 O2吸附量用脉冲色谱法测定 操作条件和数据处理均与 UprezD D19等采用的相似 称取 01g 催
化剂置于 U型反应管中 用高纯 H299 99 在373K 还原 30min 然后升至 623K 还原 3h 改用高纯 Ar
99 995 在623K 吹扫 1h 在Ar 气流中降至室温 用高纯 Ar 作O2的稀释气 在室温下脉冲注入 O2直到
吸附饱和 由各次未饱和吸附的脉冲峰高和饱和吸附的脉冲峰高求出化学吸附的 O2量
3结果与讨论
31程序升温还原
图1催化剂的 TP R 图
Fig 1 T he T P R profiles of cataly sts
a1b2c3d4
各样品的程序升温还原情况如图 1所示曲线 a为
只负载 Ni 的催化剂 1的程序升温还原情况 其起始还原
温度在 450K 附近 分别在 530K 630K 和790K 出现 3
个宽的还原峰这些宽峰可能是多种不同精细化学状态
的物种还原叠加的结果 说明镍负载在载体 Al2O3上后
以多种精细化学状态存在 这与以前的结果一致3仅
含Ce 的催化剂 2的起始还原温度要比 1号的对应值高
一些 在520 K 附近分别在 550 K 660 K 700 K 和760
K出现 4个宽的还原峰 说明 Ce 负载后 其还原情况也
较为复杂 可能是多种精细化学状态的存在及分步还原
综合作用的结果 其低温还原温度明显高于 1号样品 先
浸Ce 后浸 Ni 的催化剂 3的起始还原温度比催化剂 1还
要低一些 在430K 附近 该样品分别在 540 K 690 K 和
790 K 出现 3个宽峰 浸Ce 后先热分解再浸 Ni 的催化
剂4的TPR 情况如图 1曲线 d所示 其起始还原温度与
样品 3接近 为423 K 分别在 475 K 540 K 610 K 和
740 K 附近出现 4个宽峰
对比 abcd4条曲线发现 同时负载两种金属组分曲线 cd比单负载其中一种金属组分时曲线 a
b的起始还原温度低 为430K 且低温还原物种所占比例明显增加 样品 3在540K 有一明显的尖锐的还原
峰样品 4在470K 和540K 附近均有低温还原峰470K 处的还原峰比样品 1和2的低温还原峰温更低 说
522 四川大学学报自然科学版第40 卷
摘要：
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ÓcI|:0490-6756(2003)03-0521-05Å!ZECe-Ni/Al2O3bÄ4Îð„ Ÿ ?¥•Y陈彤1,2,祝良芳1,何铃1,胡常伟1,＊,田安民1(1.¹+vÐÄÐÐý·¹+8s äÄÐÐ/Œ×ÄLi,îû610064;2.L ÏDÐý,L 550001)K1:采用程序升温还原和O2室温吸附方法,研究了两种方式制备的Ce-Ni/Al2O3催化剂的还原行为和吸氧能力,以Ni/Al2O3和Ce/Al2O3为对照物研究了Ce、Ni的相互作用及其对催化剂的还原行为和吸氧能力的影响...
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