تأثير طرق الترسيب المختلفة بمساعدة القلويات على متانة المحفزات ثلاثية الاتجاهات

يرجى الاتصال بـ oscar.xiao@wecistanche.com للحصول على مزيد من المعلومات

الملخص:يؤدي علاج الشيخوخة دائمًا إلى التعطيل الشديد للمحفزات ثلاثية الاتجاهات (TWCs) ، لذا فإن تحسين المتانة هو أحد أهداف تصميم TWCs. في هذا العمل ، تم تحضير Pt / Ceo aZrosLao.osPro.osO2 (Pt / CZ) TWCs بواسطة طريقتين مختلفتين للترسيب بمساعدة القلويات ، اليوريا أو الأمونيا. تم تحليل تأثيرات القلويات المختلفة على الخصائص الفيزيائية والكيميائية والنشاط التحفيزي والمتانة. وجد أن محفز Pt / CZ المحضر بطريقة ترسيب الترسيب بمساعدة اليوريا (UDP) لديه مقاومة ضعيفة للتقدم في العمر ولكن محفز Pt / CZ المحضر بواسطة الأمونيا (ADP) أظهر قدرة أفضل على مقاومة الشيخوخة. استنادًا إلى نتائج XRD وامتصاص ثاني أكسيد الكربون و XPS و Hz-TPR ، فإن حجم الجسيمات الأكبر نسبيًا لأنواع Pt والتفاعل الأقوى لـ ADP يجعل من الصعب تلبيدها معًا أثناء معالجة الشيخوخة ، وهو أمر مناسب للحفاظ على النشاط التحفيزي. لذلك ، يُظهر محفز ADP مستقبلًا مشرقًا للتصنيع.

الكلمات الدالة:محفزات ثلاثية ترسيب الترسيب بمساعدة القلويات. متانة

المحفزات ثلاثية الاتجاهات (TWCs) هي واحدة من أهم المحفزات في تنقية غاز العادم من المركبات التي تعمل بالبنزين 12 لترًا ، وهي قادرة على تحويل أول أكسيد الكربون الخطير (CO) وأكاسيد النيتروجين (NO) والهيدروكربونات (HC) إلى ثاني أكسيد الكربون غير المؤذي (CO2) والماء (H O) والنيتروجين (N2) في وقت واحد ومع ذلك ، فإن الشيخوخة هي السبب الرئيسي لتعطيل المحفز بسبب التأثير الخطير على الخصائص التركيبية والتركيبية ، وتشتت المعادن ، وسعة تخزين الأكسجين (OSC) وقدرة الأكسدة والاختزال 5-61.cistanche wirkungمن الضروري تصميم TWC بمستوى عالٍ من الاستقرار لتلبية متطلبات المتانة المتزايدة 7-81 لقد بذل الباحثون الكثير من العمل لتحسين الاستقرار الحراري لـ TWCs [9-10] ، وقمع تحول الطور ومنع تلبيد العناصر النشطة معدن نبيل. بغض النظر عن الإستراتيجية ، فإن الصيغة النموذجية للـ TWC لم تتغير بسبب مقاومتها المفضلة للتسمم وثباتها الحراري العالي [10- 1]. بشكل عام ، يعد تغيير طريقة التحضير طريقًا بسيطًا وسهلاً لتحسين متانة TWC [12-13] ،

الرجاء الضغط هنا لمعرفة المزيد

طريقة ترسيب الترسيب هي إحدى طرق التحضير الرئيسية للمحفزات الصناعية ، والتي تتم في وجود دعامة موجودة ، وعادة ما يشكل محلول السلائف هيدروكسيدات معدنية عن طريق حقن المادة المترسبة]. استخدم توماس وآخرون [15] طريقة ترسيب الترسيب لتحضير محفزات Co / TiO2 باستخدام تحلل اليوريا المائي أو تبخر الأمونيا. أعد Moreau ، وآخرون. [16] محفز Au / TiO2 عن طريق طريقة الترسيب مع هيدروكسيد الصوديوم كمرسب. تم استخدام طريقة ترسيب الترسيب على نطاق واسع في تحضير المحفزات ، ولكنها نادرًا ما تستخدم في تحضير TWCs المعدنية النبيلة. لذلك ، من المفيد دراسة طريقة ترسيب الترسيب لإعداد TWCs.

في العمل الحالي ، قمنا بإعداد محفزات البلاتين (Pt / CZ) المدعومة من سيريا - زركونيا مع طريقة ترسيب مختلفة بمساعدة القلويات ، ومحفز Pt / CZ تم تحضيره بواسطة طريقة التشريب كمحفز مرجعي. تم التحقيق في تأثير طرق الترسيب المختلفة بمساعدة القلويات على استقرار TWC.

تجريبي 1

1.1 تحضير المحفز

كانت المادة الأولية المعدنية عبارة عن محلول مائي H-PtCl6 (0. 10 جم / مل) وكان محتوى تحميل Pt هو lwt بالمائة. تم توفير مادة الدعم ، وهي عبارة عن أكسيد مختلط من CeO-ZrO-La-O 3- Pr2O5 (نسبة الكتلة 40/50/5/5 ، تشيكوسلوفاكيا) بواسطة شركة Rhodia. تم إعداد المعيار Pt / CZ بواسطة طريقة التشريب التقليدية (IM). المحفز المحضر بطريقة الترسيب-الترسيب بمساعدة اليوريا (النسبة المولية لليوريا / Pt =50) تم تصنيفها على أنها UDP. محفز آخر تم تحضيره بواسطة طريقة الترسيب-الترسيب بمساعدة الأمونيا عند درجة الحموضة =9 تم تمييزه على أنه ADP. تم تجفيف جميع العينات في فرن عند 90 درجة لمدة 1 د وتم تحميصها عند 550 درجة لمدة 3 ساعات في الهواء. تم رش المساحيق المحضرة على كورديريت للحصول على محفز متآلف بسعة تحميل (160 ± 5) جم / لتر.بيوفلافونويدس الحمضياتبعد ذلك تم تحميص المحفزات المتجانسة عند 550 درجة لمدة 3 ساعات في الهواء للحصول على المحفزات الجديدة. تمت معالجة المحفزات الطازجة بالماء في 10 في المائة من H2O / الهواء عند 750 درجة لمدة 13 ساعة للحصول على محفزات قديمة ، والتي تم تصنيفها على أنها IM-a و UDP-a و ADP-a ، على التوالي.

يمكن للكيستانش مكافحة الشيخوخة

1.2 توصيف المحفز

تم الحصول على الخصائص التركيبية للمحفزات بواسطة محلل مساحة السطح الآلي من Quantachrome ومحلل حجم المسام (Autosorb SI). تم تسجيل أنماط حيود المسحوق بالأشعة السينية (XRD) في شركة Philips (PW 1730). تم إجراء تشتت أنواع Pt على امتزاز نبضة ثاني أكسيد الكربون وتحويل فورييه مطياف الأشعة تحت الحمراء (FT-IR ، Thermo Nicolet 6700). أجريت تجارب التحليل الطيفي الكهروضوئي بالأشعة السينية (XPS) على مقياس طيف إلكتروني (XSAM -800). تم إجراء الاختزال المبرمج لدرجة حرارة الهيدروجين (Hz-TPR) في مفاعل دقيق كوارتز أنبوبي وتم تسجيله بواسطة كاشف الموصلية الحرارية (TCD).

1.3 اختبارات النشاط

تم تقييم الأداء الحفزي باستخدام مفاعل التدفق المستمر بطبقة ثابتة بالمرور عبر خليط غاز عادم لمحرك البنزين ، والذي يتكون من ثاني أكسيد الكربون (46 0 0 × 10-6) ، CGH6 (220 × { {5}}) ، C ، Hs (110 × 10 ~ 3) ، هرتز (1533 × 10 ~) ، NO (1250 × 10 ~ 0) ، ثاني أكسيد الكربون (10 بالمائة) ، H2O (10 بالمائة) ، O2 (3600 × {{ 20}}) و Nz (توازن الغاز). تم التحكم في سرعة الفضاء لكل ساعة للغاز (GHSV) عند 5 × 10 زائد h '.

2 النتائج والمناقشة

2.1 التوصيف التركيبي والتركيبي

يتم سرد المعلمات التركيبية للدعم والمحفزات في الجدول 1. ويمكن ملاحظة أن مساحة السطح المحددة وحجم المسام للعينات متشابهة مع بعضها البعض. ومع ذلك ، فإن متوسط ​​نصف قطر المسام لـ UDP-a و ADP-a أصغر من مثيله في IM-a. قد يُعزى ذلك إلى أن الأنواع Pt من المرجح أن تدخل المسام الصغيرة للدعم في إعداد UDP و ADP. يساعد وجود Pt في المسام الصغيرة على الحفاظ على المسام في عملية الشيخوخة l7].

The X-ray diffraction patterns and relative intensity of Pt (111) are shown in Fig.1.It is observed from Fig.1(a)that the diffraction peaks of all samples are characteristic of cubic CeOz-ZrOz (CZ) phase 8. There are no peaks of Pt or PtO, in IM and UDP, which may be attributed to the good dispersion of Pt species on support. However, it is clear to find out that the diffraction peaks of Pt in ADP, confirming the existence of larger Pt particles in ADP. After aging, the peaks identified as Pt phase are observed for all samples due to the agglomeration of noble metal. The relative intensity of Pt (111) peak of these catalysts are shown in Fig. 1(b). The order of diffraction peak intensity can be recorded as UDP-a>IM-a>ADP-a. يشير هذا إلى أن جزيئات Pt هي الأصغر في ADP-a.

2.2 نتائج الامتصاص الكيميائي لثاني أكسيد الكربون

The dispersion of Pt species was evaluated by CO pulse adsorption method, and the obtained results are depicted in Fig. 2(a). The dispersion of Pt species for fresh samples follow the order of UDP>IM>ADP الذي يتزامن مع نتائج XRD. بالنسبة للعينات القديمة ، ينخفض ​​تشتت أنواع Pt بشكل حاد بسبب تراكم جزيئات المعادن النبيلة.

The CO adsorption experiment was also performed on FT-IR equipment and the obtained CO-FTIR spectrum were presented in Fig. 2(b, c). The IR band exhibited in figures are assigned to CO species linearly adsorbed on Pt [19] For the fresh samples, the intensity of band decreased with an order of IM ≈ UDP>ADP ، والذي يعكس تشتت أنواع Pt إلى حد ما. بالنسبة للعينات القديمة ، مقارنةً بالعينات الطازجة ، تقل قوة نطاق UDP-a بشكل أكبر ، بينما تقل قوة نطاق عينات ADP-a بشكل طفيف ، مما يشير إلى أن ADP تمتلك استقرارًا حراريًا مائيًا جيدًا. هذا يتوافق مع نتائج تحليل XRD.

2.3 تحليل XPS

تم إجراء تجربة التحليل الطيفي الكهروضوئي بالأشعة السينية (XPS) لتوضيح حالات العناصر السطحية للعينات. يتم سرد الكميات النسبية من Ce و O و Pt في الجدول 2 ، ويوضح الشكل 3 أطياف Ols و Ce3d و Pt4f. وتتألف أطياف Ols (الشكل 3 (أ ، د)) من اثنين قمم مميزة مع قيم طاقة الربط المقابلة (BE) من 529.2 و 531.2 فولت. يُشار إلى واحد عند 529.2 فولت على أنه أكسجين شبكي (Olat) ، والآخر عند 531.2 فولت يُعزى إلى الأكسجين الممتص السطحي (الشوفان) 21 لتر. يتم فصل أطياف Ce3d (الشكل 3 (ب ، هـ)) إلى ثماني قمم مقابلة إلى أربعة أزواج من ثنائيات المدار الدوراني. القمم المسماة v ، v "، v" "و u ، u" ، u "" مخصصة لـ Ce4 "، والمزدوجة الإضافية (v '، u') نشأت من Ce3 بالإضافة إلى الأنواع l201.فوائد cynomoriumبالنسبة لأطياف XPS لـ Pt4f (ج ، و) ، يتم تعيين الذروة عند 7 0. يتم تعيين 7 فولت إلى درجة Pt ، ويعزى ذلك عند 72.4 فولت إلى PtO. علاوة على ذلك ، تُعزى القمم الموجودة عند 74.0 فولت إلى PtO ، I221.

As shown in Fig. 3(a, d), Oads and Olatt exist in all samples. The ratio of Oad/O for fresh samples is in the sequence of UDP>IM>ADP, but the aged samples exhibit a different sequence with an order of UDP-a >ADP-a>أنا. لوحظ انخفاض طفيف في Oads لـ IM و UDP ، ولكن زيادة طفيفة في ADP. كما هو معروف ، يمكن للمزيد من Oads تعزيز النشاط التحفيزي تحت جو عادم السيارة.

يتعايش Ce³ plus و Ce4 plus على السطح. يكشف تحليل النسبة النسبية لـ Ce ** أن الانخفاض الواضح في نسبة Ce³ '/ Ce يحدث بعد التقادم في حالة UDP ، وانخفاض طفيف لـ IM-a ، بينما زيادة طفيفة لـ ADP-a. يتوافق اتجاه التغيير مع اتجاه Oads. لأن وجود Ce³ * له تأثير مهم على شغور الأكسجين مما يؤدي إلى امتصاص المزيد من الأكسجين من الغازل 23]. لذلك ، يتم الحفاظ على شواغر الأكسجين في ADP جيدًا أثناء معالجة الشيخوخة الحرارية المائية ، وهو أمر مناسب للحفاظ على خاصية الأكسدة والاختزال بالإضافة إلى الأداء التحفيزي.

Regarding Pt species, it is easy to detect that platinum species mainly exist in oxide state for the existence of Pt-O-Ce interaction as well240.It can be detected Table 2 that the value of Pt**/Pt follow the order of ADP>UDP>أنا أكون. لدى ADP أعلى نسبة Pt * / Pt والتي يمكن تفسيرها من خلال التفاعل الأقوى بين Pt والدعم. يكون التفاعل الأقوى موصلًا للحفاظ على الأنواع Pt في حالة أكثر استقرارًا. بعد التقادم ، ينخفض ​​تركيز سطح Pt إلى حد ما. توجد أنواع البلاتين بشكل أساسي كـ Pt2 * و PtP و PtO؟ تتحلل إلى معدن Pt تحت ظروف مؤكسدة فوق 600 درجة B! ما يجب ذكره هو أن UDP-a يحتوي على نسبة مئوية أعلى نسبيًا من Pt "، مما يشير إلى أن استقرار UDP-a ضعيف. ومع ذلك ، فإن ADP-a لديها نسبة أعلى نسبيًا من Pt2 * ، مما يثبت أيضًا أن ADP لديها أفضل القدرة على مقاومة المعالجة الحرارية المائية.

في الختام ، من تحليل بيانات XPS ، تمتلك ADP التي أعدتها طريقة ترسيب الترسيب بمساعدة الأمونيا تفاعلًا أقوى مع دعم المعدن لمقاومة معالجة الشيخوخة.

2.4 ح 2- دراسات TPR

يتم عرض ملامح Hz-TPR في الشكل 4. ويلاحظ أن IM لها ذروتا تخفيض. يتم تعيين ذروة واحدة عند 198 درجة لتقليل أنواع PtO و Ce التي يتم الترويج لها بشكل فعال بواسطة المعدن النبيل من أجل التأثير غير المباشر [. يتم تعيين الذروة الأخرى عند 380 درجة لتقليل نسبة منخفضة جدًا من الأكسجين السطحي غير المنشط. يحتوي UDP أيضًا على ذروتين للتخفيض. الذروة الأولى عند 174 درجة أقل من تلك الموجودة في IM ، مما يعني أن UDP تمتلك قابلية اختزال أفضل من IM بسبب تشتت أفضل لأنواع Pt. يجب الانتباه إلى ADP. في نطاق درجات الحرارة المنخفضة ، تمتلك ADP ذروة تخفيض رئيسية وقمتا كتف مع درجة الحرارة المقابلة عند 106 و 150 و 174 درجة. بدمج التحليل أعلاه ، يمكن أن تُعزى درجة حرارة التخفيض المنخفضة إلى التفاعل الأقوى في ADP. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تُعزى قمم التخفيض الثلاثة إلى تقليل PtO والأنواع وأنواع Ce بدرجات مختلفة من التفاعل. يمكن تفسير ذلك على أنه نتيجة لوجود جزيئات صغيرة وكبيرة في ADP.صفير الصحراءالسبب في المنطقة الأصغر من ذروة الاختزال هو أن جزيئات Pt الكبيرة لها تأثير معزز أضعف على الدعم.

بعد معالجة الشيخوخة الحرارية المائية ، تتحول قمم الاختزال للمحفزات القديمة إلى درجة حرارة أعلى بسبب تلبيد وتكتل المكونات النشطة. وتجدر الإشارة إلى أن درجة حرارة ذروة الانخفاض الرئيسية لـ UDP - تحول من 174 درجة إلى 202 درجة ، بينما درجة حرارة ADP - تحول فقط من 150 درجة إلى 164 درجة. تشير النتيجة إلى أن ADP قد خضع لعملية تلبيد أقل وخصائص الأكسدة والاختزال تم الحفاظ عليها جيدًا ، مما أثبت الاستقرار الحراري المائي الأفضل في حالة ADP.

2.5 الأداء التحفيزي

يوضح الشكل 5 منحنيات تحويل ثاني أكسيد الكربون ، وأكسيد النيتروجين ، و C3Hs ، و C3H6 لجميع سلاسل العينات. بالنسبة للمحفزات الجديدة ، يُظهر UDP نشاط تحويل ثاني أكسيد الكربون أفضل من العينة المرجعية IM بسبب التشتت العالي لأنواع Pt ومحتوى أعلى من أواس. يُظهر ADP نشاطًا تحفيزيًا أسوأ لجميع الملوثات بسبب تشتت أسوأ لأنواع Pt.

As for the aged samples, the catalytic activities are in the sequence of ADP-a>IM-a>UDP-a. تظهر نتائج النشاط تسلسلاً عكسيًا مع العينات الجديدة. من أجل مقارنة المتانة بعناية ، تم تلخيص درجة حرارة الضوء (Tso ، درجة الحرارة حيث حصلت التلوثات على تحويل بنسبة 50 بالمائة) ، و T (المُعرَّفة على أنها إلى العينات القديمة - Tso للعينات الطازجة) في الجدول 3. △ T هي معلمة مهمة لتقييم استقرار TWC. يتحول To of UDP-a إلى درجة حرارة أعلى مع △ T من 87 درجة لـ CO ، و 54 درجة لـ NO ، و 55 درجة لـ C3Hg و 59 درجة لـ C3H6.طريقة استخراج الفلافونويد pdfيمكن أن يُعزى هذا إلى أن الجسيمات الصغيرة تتكتل بسهولة معًا ، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في تشتت أنواع Pt والنشاط التحفيزي. تم العثور على حالة مماثلة أيضًا في IM-a ، والتي لديها زيادة قدرها 41 ، 44 ، 43 ، 44 درجة على التوالي. في حين أن △ T of Tso over ADP هي 16 درجة لـ CO ، و 17 درجة لـ NO ، و 22 درجة لـ C ، و Hand 18 درجة لـ C3H6. يشير هذا إلى أن ADP لديها قدرة أفضل على الحفاظ على النشاط التحفيزي ضد المعالجة الحرارية المائية. تمتلك ADP جزيئات Pt أكبر وتفاعلًا أقوى في جوهرها ، وهي مواتية لتعزيز الاستقرار التحفيزي.

3 الاستنتاجات

لقد قمنا بإعداد محفزات Pt / CZ بواسطة طريقتين مختلفتين لترسيب الترسيب بمساعدة القلويات. تم دراسة تأثير نوعين مختلفين من القلويات على الخواص الفيزيائية والكيميائية والنشاط التحفيزي وقوة تحمل المحفزات.

يتم عرض بعض النتائج والاستنتاجات المهمة على النحو التالي: (1) أظهر UDP مقاومة ضعيفة للشيخوخة وانخفض النشاط التحفيزي بشكل خطير بعد معالجة الشيخوخة الحرارية المائية. (2) أظهر ADP قدرة جيدة على مكافحة الشيخوخة ، مع القليل من الخصائص الفيزيائية والكيميائية وتغير النشاط التحفيزي بعد الشيخوخة. (3) طرق ترسيب الترسيب بمساعدة القلويات المختلفة لها تأثير مهم على حجم الجسيم الأولي لـ Pt والتفاعل في المحفز ، مما يؤدي إلى اختلاف كبير في المتانة.

تم اقتباس هذه المقالة من مجلة المواد غير العضوية ، يونيو ، 2021