Student: Dequan Fan

Advisor : Meiqing Shen

Environmental Catalysis

School of chemical engineering and technology, TJU

2011.11.15

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主要内容

实验部分 催化剂制备

Ce(NO3) 3 Mn(NO3) 2

混合盐溶液

滴加

氨水H2O2 PEG 2000

共沉淀

前驱体 Ce(OH)4/Mn(OH)4沉化 真空抽滤

喷雾干燥

550℃煅烧5h （通空

气）

新鲜的 Ce1-xMnxO2-δ

复合氧化物

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实验部分

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图 1 新鲜样品的 XRD 图谱 ( 在 550℃焙烧 )

XRD 表征Mn-Ce 复合氧化物只出现了 CeO2 荧石结构的衍射峰，说明两种氧化物形成了固溶体；

随着 Mn 掺入量的增加， CeO2(1,1,1) 面的衍射峰（ 2θ≈29°) 逐渐变宽，并且强度降低。

实验部分

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样品 晶粒尺寸 (Å) （ 1,1,1） 比表面积 (m2/g)

CeO2-δ 96(2) 61.3

Ce0.9Mn0.1O2-δ 75(2) 105.2

Ce0.7Mn0.3O2-δ 57(2) 119.0

Ce0.5Mn0.5O2-δ 61(2) 92.0

MnO2-δ --- 25.8

BET 表征表 1 Ce1-xMnxO2-δ 的晶粒尺寸与比表面积

掺入 Mn 之后， CeO2 晶粒尺寸降低；Mn-Ce 固溶体具有较大的比表面积，均高于单纯的氧化物。

实验部分

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图 2 不同样品的 NO 程序升温氧化测试 a ： NO2 浓度曲线； b ： NO 转化率曲线

其中： NO Conversion=1-NOout/NOin

预处理条件： 10%O2, 5%H2O ， N2 为平衡气，总流量 850mL/min ，氧化 0.5h ，然后降到 100℃预吸附平衡；实验条件： 100ppm NO, 10%O2, 5%H2O, 5%CO2, N2

为平衡气，总流量 850mL/min ， 理论空速约为 30000 h-1 ，升温速率为 10℃/min ， 100℃到 450℃。

活性测试

a baa b

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实验部分

图 3 总 NOx 浓度随温度变化曲线

随着 Mn 含量的增加， 150℃左右的 NOx 脱附峰逐渐减小；

随着温度继续升高， NOx浓度下降到 100ppm 以下，说明有 NOx 发生吸附。

XRD 比较

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**

图 4 不同焙烧温度样品的 XRD 图谱

对于三种样品来说，经过 650℃焙烧后， CeO2 （ 1,1,1 ）面的衍射峰均变得更加尖锐，说明温度升高使样品的晶粒变大；

对于 Mn0.5 来说，出现杂峰（ * 表示），有 MnO2-δ 的晶相形成。

实验部分

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样品比表面积 (m2/g)

550℃焙烧 650℃焙烧 下降百分比

Ce0.9Mn0.1O2-δ 105.2 30.3 71.2%

Ce0.7Mn0.3O2-δ 119.0 56.94 52.2%

Ce0.5Mn0.5O2-δ 92.0 44.4 51.7%

表 2 BET 结果对比

经过 650℃焙烧之后，样品的比表面积锐减随着 Mn 含量的增加，比表面积下降百分比降低

实验部分BET 比较

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实验部分活性比较

图 5 不同焙烧温度样品的 NO 氧化测试 a ： NO 转化率曲线； b ： NO2 浓度曲线其中： NO Conversion=1-Noout/NOin

预处理条件： 10%O2, 5%H2O ， N2 为平衡气，总流量 850mL/min ，氧化 0.5h ，然后降到 100℃预吸附平衡；实验条件： 100ppm NO, 10%O2, 5%H2O, 5%CO2, N2

为平衡气，总流量 850mL/min ， 理论空速约为 30000 h-1 ，升温速率为 10℃/min ， 100℃到 450℃。

b

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实验部分

图 6 不同焙烧温度的样品 NOx浓度随温度变化曲线

对于三种 650℃焙烧的样品， 150℃左右的 NOx 脱附量均减小；

在 250℃附近，不同温度的焙烧样品，体现出不同的吸附脱附现象

主要结论

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使用共沉淀加喷雾干燥的方法，可以制备一系列大比表面积以及催化活性较好的 Ce1-xMnxO2-δ体系；

由于 Mn-Ce 的相互作用，导致复合氧化物的比表面积大于单纯的氧化物。

其中新鲜的 Ce0.7Mn0.3O2-δ样品体现了最佳的 NO 氧化活性；

较高温度下焙烧，会影响 Ce1-xMnxO2-δ体系催化剂在 200℃-250℃区间对NOx 的吸附性能。

后续计划

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做一系列定点的活性评价，从而排除程序升温时 NOx 吸脱附的影响；

Ce1-xMnxO2-δ 体系的 NO 氧化存在氧化反应和吸附的双重作用，应分别加以考虑，而 650℃焙烧的样品 NOx 吸附较弱，进一步提高焙烧温度，得到一系列 NOx 吸附较弱的样品；

选择活性较好， NOx 吸附较弱和性能稳定的 Ce0.7Mn0.3O2-δ 样品进行今后的动力学研究。

谢谢 !

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