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松散接触下Au-Ce强相互作用对Au/CeO2/3DOM Al2O3催化剂催化柴油炭烟燃烧活性的影响
  • ISSN号:0253-9837
  • 期刊名称:《催化学报》
  • 时间:0
  • 分类:O[理学]
  • 作者机构:中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室,北京102249
  • 相关基金:国家自然科学基金(21477164,21303263);国家高技术研究发展计划(863计划,2015AA034603);北京新星计划(Z141109001814072);高等学校博士学科点专项科研基金(20130007120011);中国石油大学(北京)科学基金(YJRC-2013-13,2462013BJRC003).
中文摘要:

与汽油发动机相比,柴油发动机具有热效率高、CO2排放低、寿命长、续航距离远和经济性好等优点,可大大缓解能源短缺,降低CO2排放量.因此,机动车柴油化是当前发展趋势.然而,柴油发动机在使用过程中会排放大量炭烟颗粒物,对人体危害极大.因此,控制炭烟颗粒排放成为环境催化研究的重点之一.炭烟颗粒物催化燃烧反应是典型的固(炭烟颗粒)-固(催化剂)-气(O2)多相催化反应.三维有序大孔氧化物(3DOM)具有大孔径和内部贯通的孔道结构,能有效提高炭烟颗粒与催化活性中心的接触性能.同时,纳米Au颗粒在大孔氧化物表面的负载可有效提高催化剂本征活性,但纳米Au颗粒催化剂热稳定性较差.CeO2具有较好的储放氧性能,可与贵金属活性组分发生相互作用,从而提高贵金属纳米颗粒的分散度和稳定性.因此,本文从柴油炭烟颗粒物催化燃烧反应本质出发,设计制备了高炭烟燃烧催化活性的3DOM氧化物担载Au基催化剂,研究了Au与CeO2强相互作用对炭烟燃烧活性的影响.采用胶体晶体模板法制备3DOM Al2O3载体,由微孔膜氨沉淀法制备CeO 2/3DOM Al2O3催化剂,以还原-沉积法制备Au/3DOM Al2O3和Au/CeO2/3DOM Al2O3催化剂,并利用扫描电镜、N2物理吸附-脱附、X射线衍射、透射电镜、紫外漫反射光谱、H2程序升温还原和X射线光电子能谱等手段对催化剂形貌、比表面积、物理化学性质和氧化还原性进行了表征.结果表明,在CeO2/3DOM Al2O3中,Al^(3+)可进入到氧化铈晶格内,形成Al-Ce-O固溶体,产生氧空位,这有利于氧物种转移.此外,Au/CeO2/3DOM Al2O3催化剂中Au和CeO2之间的强相互作用能增加Au纳米颗粒表面活性氧物种数量,从而促进柴油炭烟燃烧反应.纳米颗粒Au的担载使得催化柴油炭烟燃烧的起燃温度明显降低,其中Au/CeO2/3DOM Al2O3催化剂表现出最高的催化活性,T(10),T(50)和T(90)分别为273,

英文摘要:

Au/3DOM(three-dimensionally ordered macroporous) Al2O3 and Au/CeO2/3DOM Al2O3 were prepared using a reduction-deposition method and characterized using scanning electron microscopy,N2 adsorption-desorption,X-ray diffraction,transmission electron microscopy,ultraviolet-visible spectroscopy,temperature-programmed hydrogen reduction,and X-ray photoelectron spectroscopy.Au nanoparticles of similar sizes were well dispersed and supported on the inner walls of uniform macropores.The norminal Au loading is 2%.Al-Ce-O solid solution in CeO2/3DOM Al2O3 catalysts can be formed due to the incorporation of Al^3+ ions into the ceria lattice,which causes the creation of extrinsic oxygen vacancies.The extrinsic oxygen vacancies improved the oxygen-transport properties.The strong metal-support interactions between Au and CeO2 increased the amount of active oxygen on the Au nanoparticle surfaces,and this promoted soot oxidation.The activities of the Au-based catalysts were higher than those of the supports(Al2O3 or CeO2/3DOM Al2O3) at low temperature.Au/CeO2/3DOM Al2O3 had the highest catalytic activity for soot combustion,with T(10),T(50),and T(90) values of 273,364,and 412℃,respectively.

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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