共沉淀法制备 Ce 1-x Mn x O 2- δ 固溶体的 NO 氧化性能研究

1. 共沉淀法制备Ce1-xMnxO2-δ固溶体的NO氧化性能研究共沉淀法制备Ce1-xMnxO2-δ固溶体的NO氧化性能研究 Student: Dequan Fan Advisor : Meiqing Shen Environmental Catalysis School of chemical engineering and technology, TJU 2011.11.15

2. 主要内容

3. 实验部分 • 催化剂制备 Ce(NO3) 3 Mn(NO3) 2 新鲜的 Ce1-xMnxO2-δ复合氧化物 混合盐溶液 550℃煅烧5h（通空气） 滴加 H2O2 PEG 2000 氨水 喷雾干燥 共沉淀 沉化 真空抽滤 前驱体Ce(OH)4/Mn(OH)4

4. 实验部分 • 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。 图1 新鲜样品的XRD 图谱(在550℃焙烧)

5. 实验部分 • 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。

6. 实验部分 • 活性测试 a b a a b 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℃。

7. 实验部分 • 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。 图3 总NOx浓度随温度变化曲线

8. 实验部分 • XRD比较 • 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。 * * 图4 不同焙烧温度样品的XRD图谱

9. 实验部分 • BET比较 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

10. 实验部分 • 活性比较 b 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℃。

11. 实验部分 • 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 图6不同焙烧温度的样品NOx浓度随温度变化曲线

12. 主要结论 • 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。

13. 后续计划 • 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。

14. 谢谢!