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有序介孔三氧化二锰负载PdPt合金:一种高效的甲烷催化燃烧催化剂
  • ISSN号:0253-9837
  • 期刊名称:《催化学报》
  • 时间:0
  • 分类:TQ426.8[化学工程]
  • 作者机构:[1]绿色催化与分离北京市重点实验室, 区域大气复合污染防治北京市重点实验室, 先进功能材料教育部重点实验室, 催化化学与纳米科学实验室, 北京工业大学环境与能源工程学院化学化工系, 北京100124
  • 相关基金:教育部博士点项目基金(20131103110002);国家自然科学基金(21377008);国家高技术研究发展计划(863计划;2015AA034603);北京市高校创新团队建设推进计划基金;科学研究基地建设.科技创新平台.国家材料研究基地建设基金.
中文摘要:

甲烷作为一种清洁廉价的碳氢能源,广泛应用于运输业和其它工业领域.但是其本身是一种比二氧化碳导致全球变暖效应更强的温室气体,而且甲烷直接燃烧会产生其它污染物,比如一氧化碳、氮氧化物、未充分燃烧的碳氢化合物等.因此有必要开展有关甲烷催化燃烧的研究工作,以大幅度降低起燃温度,提高燃烧效率,有效地减少污染副产物的产生.由于具有较好的低温催化活性,Pd基催化剂常用于甲烷的催化燃烧.但是Pd基催化剂也存在一些亟需解决的问题,比如在催化燃烧过程中活性相结构不稳定.PdO通常被认为是碳氢化合物催化氧化中的活性相,但是在高温下PdO分解为Pd,导致催化活性下降.PdO遇到含水或硫的化合物时会生成惰性的Pd(OH)2或稳定的硫化物,造成活性物种的流失,从而降低催化剂的性能.如果在材料中添加另一种贵金属Pt,使之与Pd一起形成贵金属合金,则可提高其低温催化燃烧的活性,增加Pd基催化剂的热稳定性以及抗水和抗硫能力.另一方面,过渡金属氧化物价格便宜,热稳定性以及抗硫性较好,也常作为甲烷燃烧的催化剂.其中三氧化二锰由于具有可变的氧化态以及较好的储氧能力受到了广泛关注.本课题组采用KIT-6作为硬模板,先合成具有有序介孔结构的Mn2O3(meso-Mn2O3)纳米催化剂,然后通过聚乙烯醇(PVA)保护的液相共还原法分别制备meso-Mn2O3担载Pd,Pt及PdPt合金的纳米催化剂(x(PdyPt)/meso-Mn2O3;x=(0.10?1.50)wt%;Pd/Pt摩尔比(y)=4.9?5.1).XRD结果表明,合成的meso-Mn2O3具有立方相晶体结构.其BET比表面积为106m2/g.由TEM照片可观察到粒径范围为2.1?2.8nm的贵金属纳米颗粒均匀分散在meso-Mn2O3表面.通过XPS分析可知,结合能在529.6和531.2eV的峰可分别归属于晶格氧(Olatt)和表面吸附氧(Oads).Pd0和Pd2+以及Pt0和Pt2+也均可通过曲线拟合后进行分峰确定.XPS定量分析结果表明,样品的Oads/Olatt摩?

英文摘要:

Ordered mesoporous Mn2O3 (meso‐Mn2O3) and meso‐Mn2O3‐supported Pd, Pt, and Pd‐Pt alloy x(PdyPt)/meso‐Mn2O3; x = (0.10?1.50) wt%; Pd/Pt molar ratio (y) = 4.9?5.1 nanocatalysts were prepared using KIT‐6‐templated and poly(vinyl alcohol)‐protected reduction methods, respectively.The meso‐Mn2O3 had a high surface area, i.e., 106 m2/g, and a cubic crystal structure. Noble‐metalnanoparticles (NPs) of size 2.1?2.8 nm were uniformly dispersed on the meso‐Mn2O3 surfaces. AlloyingPd with Pt enhanced the catalytic activity in methane combustion; 1.41(Pd5.1Pt)/meso‐Mn2O3gave the best performance; T10%, T50%, and T90% (the temperatures required for achieving methaneconversions of 10%, 50%, and 90%) were 265, 345, and 425 °C, respectively, at a space velocity of20000 mL/(g?h). The effects of SO2, CO2, H2O, and NO on methane combustion over1.41(Pd5.1Pt)/meso‐Mn2O3 were also examined. We conclude that the good catalytic performance of1.41(Pd5.1Pt)/meso‐Mn2O3 is associated with its high‐quality porous structure, high adsorbed oxygen species concentration, good low‐temperature reducibility, and strong interactions between Pd‐Pt alloy NPs and the meso‐Mn2O3 support.

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期刊信息
  • 《催化学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国化学会 中国科学院大连化学物理研究所
  • 主编:李灿 张涛
  • 地址:大连市沙河口区中山路457号
  • 邮编:116023
  • 邮箱:chxb@dicp.ac.cn
  • 电话:0411-84379240
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-9837
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1195/O6
  • 邮发代号:8-93
  • 获奖情况:
  • 第三届国家期刊奖提名奖,中国科协精品科技期刊示范项目
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:19199