Kesan Kaedah Pemendapan Berbeza Berbantukan Alkali Terhadap Ketahanan Pemangkin Tiga Hala

Sila hubungi oscar.xiao@wecistanche.com untuk mendapatkan maklumat lanjut

Abstrak:Rawatan penuaan sentiasa menyebabkan penyahaktifan teruk pemangkin tiga hala (TWC) jadi meningkatkan ketahanan adalah salah satu matlamat reka bentuk TWC. Dalam kerja ini, Pt/Ceo aZrosLao.osPro.osO2(Pt/CZ)TWC telah disediakan oleh dua kaedah pemendapan berbantukan alkali yang berbeza, urea atau ammonia. Kesan pelbagai bantuan alkali terhadap sifat fizikokimia, aktiviti pemangkin dan ketahanan telah dianalisis. Didapati bahawa mangkin Pt/CZ yang disediakan oleh kaedah pemendakan pemendapan berbantukan urea (UDP) mempunyai rintangan penuaan yang lemah tetapi mangkin Pt/CZ yang disediakan oleh bantuan ammonia (ADP) menunjukkan keupayaan anti-penuaan yang lebih baik. Berdasarkan keputusan XRD, penjerapan CO, XPS dan Hz-TPR, saiz zarah yang agak besar bagi spesies Pt dan interaksi yang lebih kuat untuk ADP menjadikannya lebih sukar untuk disinter bersama semasa rawatan penuaan, yang sesuai untuk mengekalkan aktiviti pemangkin. Oleh itu, pemangkin ADP menunjukkan masa depan yang cerah untuk perindustrian.

Kata kunci:pemangkin tiga hala; pemendakan pemendapan; dibantu alkali; ketahanan

Pemangkin tiga hala (TWC) ialah salah satu pemangkin yang paling penting dalam menulenkan gas ekzos daripada kenderaan berkuasa petrol 12l, yang mampu menukar karbon monoksida (CO), nitrogen oksida (NO.), hidrokarbon (HC) berbahaya dengan berkesan dengan berkesan. karbon dioksida(CO2), air (H O) dan nitrogen (N2) yang tidak berbahaya secara serentak34l. Walau bagaimanapun, penuaan adalah punca utama penyahaktifan mangkin kerana pengaruh yang serius terhadap sifat struktur dan tekstur, serakan logam, kapasiti penyimpanan oksigen (OSC) dan keupayaan redoks5-61.cistanche wirkungAdalah perlu untuk mereka bentuk TWC dengan kestabilan tinggi untuk memenuhi keperluan ketahanan yang semakin meningkat. logam mulia. Tidak kira strategi mana pun, rumusan tipikal TWC tidak berubah kerana rintangan keracunan yang lebih baik dan kestabilan terma yang lebih tinggi[10-l1]. Secara umumnya, menukar kaedah penyediaan ialah laluan yang mudah dan mudah untuk meningkatkan ketahanan TWC[12-13],

Sila klik di sini untuk mengetahui lebih lanjut

Kaedah pemendakan pemendapan adalah salah satu kaedah penyediaan utama untuk pemangkin industri, yang dilakukan dengan adanya sokongan sedia ada, dan larutan prekursor biasanya membentuk logam hidroksida melalui suntikan precipitantl4]. Thomas, et al.[15]menggunakan kaedah pemendakan pemendapan untuk menyediakan mangkin Co/TiO2 menggunakan hidrolisis urea atau penyejatan ammonia. Moreau, et al.[16]menyediakan pemangkin Au/TiO2 melalui kaedah pemendakan pemendapan dengan NaOH sebagai pemendakan. Kaedah pemendakan pemendapan telah digunakan secara meluas dalam penyediaan pemangkin, tetapi ia jarang digunakan dalam penyediaan TWC logam mulia. Oleh itu, adalah penting untuk mengkaji kaedah pemendakan pemendapan untuk penyediaan TWC.

Dalam kerja ini, kami telah menyediakan pemangkin platinum (Pt/CZ) yang disokong ceria-zirkonia dengan kaedah pemendakan pemendapan dibantu alkali yang berbeza, dan pemangkin Pt/CZ yang disediakan melalui kaedah impregnasi sebagai pemangkin rujukan. Kesan kaedah pemendakan pemendapan berbantukan alkali yang berbeza terhadap kestabilan TWC telah disiasat.

Eksperimen 1

1.1 Penyediaan Mangkin

Pendahulu logam ialah larutan akueus H-PtCl6(0.10 g/mL) dan kandungan pemuatan Pt ialah lwt peratus . Bahan sokongan, oksida campuran CeO-ZrO-La-O3-Pr2O5 (nisbah jisim 40/50/5/5,CZ) telah dibekalkan oleh Syarikat Rhodia. Penanda aras Pt/CZ telah disediakan oleh kaedah impregnasi tradisional (IM). Pemangkin yang disediakan oleh kaedah pemendapan-kerpasan dibantu dengan urea(nisbah molar urea/Pt=50) telah dilabelkan sebagai UDP. Pemangkin lain yang disediakan oleh kaedah pemendapan-kerpasan dibantu dengan ammonia pada pH=9 telah dilabelkan sebagai ADP. Semua sampel dikeringkan di dalam ketuhar pada suhu 90 darjah selama 1 hari dan dikalsinasi pada suhu 550 darjah selama 3 jam di udara. Serbuk yang disediakan telah ditaburkan pada cordierite untuk mendapatkan mangkin monolitik dengan kapasiti pemuatan (160±5)g/L.bioflavonoid sitrusSelepas itu pemangkin monolitik dikalsinkan pada 550 darjah selama 3 jam di udara untuk mendapatkan mangkin segar. Pemangkin segar telah dirawat secara hidroterma dalam 10vol peratus H2O/udara pada 750 darjah selama 13 jam untuk mendapatkan mangkin tua, yang masing-masing dilabel sebagai IM-a, UDP-a dan ADP-a.

Cistanche boleh anti-penuaan

1.2 Pencirian mangkin

Sifat tekstur pemangkin diperolehi oleh kawasan permukaan automatik Quantachrome dan penganalisis saiz liang (Autosorb SI). Corak pembelauan sinar-X serbuk (XRD) telah direkodkan pada Syarikat Philips (PW 1730). Penyerakan spesies Pt dilakukan pada penjerapan nadi CO dan Fourier mengubah spektrometer inframerah (FT-IR, Thermo Nicolet 6700). Eksperimen spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) telah dijalankan pada spektrometer elektron (XSAM-800). Pengurangan program suhu hidrogen (Hz-TPR) dilakukan dalam mikroreaktor kuarza tiub dan direkodkan oleh pengesan kekonduksian terma (TCD).

1.3 Ujian aktiviti

Prestasi pemangkin telah dinilai menggunakan reaktor aliran berterusan katil tetap dengan melalui campuran gas ekzos enjin petrol simulasi, yang terdiri daripada CO(4600×10-6),CGH6(220×{ {5}}),C,Hs (110x10~3),Hz(1533×10~),NO(1250×10~0),CO2(10 peratus ), H2O(10 peratus ), O2(3600×{{ 20}}) dan Nz(gas imbangan). Halaju ruang sejam gas (GHSV) dikawal pada 5×10 tambah h'.

2 Keputusan dan perbincangan

2.1 Pencirian tekstur dan struktur

Parameter tekstur sokongan dan mangkin disenaraikan dalam Jadual 1. Dapat dilihat bahawa luas permukaan spesifik dan isipadu liang sampel adalah serupa antara satu sama lain. Walau bagaimanapun, purata jejari liang UDP-a dan ADP-a adalah lebih kecil daripada IM-a. Ini mungkin disebabkan oleh spesies Pt lebih cenderung untuk memasuki liang kecil sokongan dalam penyediaan UDP dan ADP. Kehadiran Pt dalam pori-pori kecil adalah kondusif untuk mengekalkan pori-pori dalam proses penuaanli7].

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. Ini menunjukkan bahawa zarah Pt adalah yang terkecil dalam ADP-a.

2.2 Keputusan kemisorpsi CO

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 yang bertepatan dengan keputusan XRD. Bagi sampel yang berumur, penyebaran spesies Pt merosot secara mendadak disebabkan oleh pengagregatan zarah logam mulia.

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, yang mencerminkan penyebaran spesies Pt pada tahap tertentul201. Bagi sampel yang berumur, berbanding dengan sampel segar, kekuatan jalur UDP-a berkurangan dengan lebih banyak, manakala sampel ADP-a berkurangan lebih sedikit, yang menunjukkan bahawa ADP memiliki kestabilan hidroterma yang baik. Ini konsisten dengan keputusan analisis XRD.

2.3 Analisis XPS

Eksperimen spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) telah dilakukan untuk menjelaskan keadaan unsur permukaan sampel. Jumlah relatif Ce, O dan Pt disenaraikan dalam Jadual 2, dan spektrum Ols, Ce3d dan Pt4f yang diperolehi digambarkan dalam Rajah 3. Spektrum Ols (Rajah 3(a, d)) terdiri daripada dua puncak ciri dengan nilai tenaga pengikat (BE) sepadan 529.2 dan 531.2 eV. Satu pada 529.2 eV ditandakan sebagai oksigen kekisi (Olat), dan satu lagi pada 531.2 eV dikaitkan dengan oksigen terjerap permukaan (Oat)21l. Spektrum Ce3d(Rajah.3(b,e)) dinyahbelitkan kepada lapan puncak yang sepadan kepada empat pasang penggandaan spin-orbit. Puncak yang dilabelkan sebagai v, v", v""dan u, u", u""diberikan kepada Ce4", dan doublet tambahan (v', u') timbul daripada Ce3 plus speciesl201.faedah cynomoriumUntuk spektrum XPS Pt4f(c,f), puncak pada 70.7 eV ditetapkan kepada darjah Pt dan pada 72.4 eV disifatkan kepada PtO. Selain itu, puncak yang terletak pada 74.0 eV dikaitkan dengan 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>IM-a. Ia diperhatikan sedikit penurunan Oads untuk IM dan UDP, tetapi peningkatan sedikit untuk ADP. Seperti yang diketahui, lebih banyak Oads boleh meningkatkan aktiviti pemangkin di bawah suasana ekzos kenderaan.

Ce³ plus dan Ce4 plus wujud bersama di permukaan. Analisis nisbah relatif Ce** mendedahkan bahawa penurunan ketara bagi nisbah Ce³'/Ce berlaku selepas penuaan dalam kes UDP, penurunan sedikit untuk IM-a, manakala sedikit peningkatan untuk ADP-a. Aliran perubahan adalah konsisten dengan Oads. Kerana kewujudan Ce³* mempunyai pengaruh penting terhadap kekosongan oksigen yang kondusif untuk menyerap lebih banyak oksigen daripada gasl23]. Oleh itu, kekosongan oksigen dalam ADP dikekalkan dengan baik semasa rawatan penuaan hidroterma, yang sesuai untuk mengekalkan sifat redoks serta prestasi pemangkin.

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>IM. ADP mempunyai nisbah Pt*/Pt tertinggi yang boleh dijelaskan oleh interaksi yang lebih kukuh antara Pt dan sokongan. Interaksi yang lebih kuat adalah konduktif untuk mengekalkan spesies Pt pada keadaan yang lebih stabil. Selepas penuaan, kepekatan permukaan Pt berkurangan sedikit sebanyak. Spesies platinum terutamanya wujud sebagai Pt2* dan PtP yang PtO? terurai kepada logam Pt di bawah keadaan pengoksidaan di atas 600 darjah B! Apa yang perlu dinyatakan ialah UDP-a mempunyai peratusan relatif Pt yang lebih tinggi", yang menunjukkan bahawa kestabilan UDP-a adalah lemah. Walau bagaimanapun, ADP-a mempunyai nisbah Pt2* yang relatif lebih tinggi, yang juga membuktikan bahawa ADP mempunyai nisbah yang lebih baik. keupayaan untuk menentang rawatan hidroterma.

Kesimpulannya, daripada analisis data XPS, ADP yang disediakan oleh kaedah pemendakan pemendapan berbantukan ammonia mempunyai interaksi sokongan logam yang lebih kuat untuk menentang rawatan penuaan.

2.4 H2-Kajian TPR

Profil Hz-TPR dipaparkan dalam Rajah 4. Adalah diperhatikan bahawa IM mempunyai dua puncak pengurangan. Satu puncak pada 198 darjah diberikan kepada pengurangan spesies PtO, dan Ce yang dipromosikan dengan berkesan oleh logam mulia untuk kesan limpahan 25]. Puncak lain pada 380 darjah diberikan kepada pengurangan peratusan oksigen tidak diaktifkan permukaan yang sangat rendah. UDP juga mempunyai dua puncak pengurangan. Puncak pertama pada 174 darjah adalah lebih rendah daripada IM, membayangkan bahawa UDP mempunyai kebolehurangan yang lebih baik daripada IM disebabkan oleh penyebaran spesies Pt yang lebih baik. Perhatian harus diberikan kepada ADP. Dalam julat suhu rendah, ADP mempunyai puncak pengurangan utama dan dua puncak bahu dengan suhu yang sepadan pada 106, 150 dan 174 darjah . Menggabungkan analisis di atas, suhu pengurangan yang lebih rendah boleh dikaitkan dengan interaksi yang lebih kuat dalam ADP. Di samping itu, tiga puncak pengurangan boleh dikaitkan dengan pengurangan PtO, spesies dan spesies Ce dengan tahap interaksi yang berbeza. Ini boleh dijelaskan sebagai akibat daripada kewujudan zarah kecil dan besar dalam ADP.gondok gurunSebab bagi kawasan puncak pengurangan yang lebih kecil ialah zarah Pt yang besar mempunyai kesan menggalakkan yang lebih lemah pada sokongan.

Selepas rawatan penuaan hidroterma, puncak pengurangan untuk mangkin tua beralih kepada suhu yang lebih tinggi disebabkan oleh pensinteran dan penggumpalan komponen aktif. Perlu diingatkan bahawa suhu puncak pengurangan utama UDP-a anjakan daripada 174 darjah kepada 202 darjah , manakala suhu ADP-a hanya beralih daripada 150 darjah kepada 164 darjah . Hasilnya menunjukkan bahawa ADP mengalami pensinteran yang lebih sedikit dan sifat redoks dikekalkan dengan baik, yang membuktikan kestabilan hidroterma yang lebih baik dalam kes ADP.

2.5 Prestasi pemangkin

Lengkung penukaran CO, NO, C3Hs dan C3H6 untuk semua siri sampel digambarkan dalam Rajah 5. Untuk pemangkin segar, UDP mempamerkan aktiviti penukaran CO yang lebih baik daripada sampel rujukan IM disebabkan oleh penyebaran spesies Pt yang lebih tinggi dan kandungan yang lebih tinggi bagi Oas. ADP mempamerkan aktiviti pemangkin yang lebih teruk untuk semua pencemaran disebabkan oleh penyebaran spesies Pt yang lebih teruk.

As for the aged samples, the catalytic activities are in the sequence of ADP-a>IM-a>UDP-a. Hasil aktiviti mempamerkan urutan berlawanan dengan sampel segar. Untuk membandingkan ketahanan dengan teliti, suhu pemadaman cahaya (Tso, suhu di mana pencemaran memperoleh penukaran 50 peratus), dan △T (ditakrifkan sebagai To sampel tua-Tso sampel segar) diringkaskan dalam Jadual 3. △T merupakan parameter penting untuk menilai kestabilan TWC. To UDP-a beralih kepada suhu yang lebih tinggi dengan △T 87 darjah untuk CO, 54 darjah untuk NO, 55 darjah untuk C3Hg dan 59 darjah untuk C3H6.kaedah pengekstrakan flavonoid pdfIni mungkin dianggap bahawa zarah yang lebih kecil mudah diaglomerasi bersama, yang membawa kepada penurunan mendadak penyebaran spesies Pt dan aktiviti pemangkin. Situasi yang sama juga terdapat dalam IM-a, yang To mempunyai peningkatan masing-masing 41, 44, 43,44 darjah. Manakala △T Tso atas ADP ialah 16 darjah untuk CO, 17 darjah untuk NO, 22 darjah untuk C, Tangan 18 darjah untuk C3H6. Ini menunjukkan bahawa ADP mempunyai keupayaan yang lebih baik untuk mengekalkan aktiviti pemangkin terhadap rawatan hidroterma. ADP mempunyai zarah Pt yang lebih besar dan interaksi yang lebih kuat pada dasarnya, yang sesuai untuk meningkatkan kestabilan pemangkin.

3 Kesimpulan

Kami telah menyediakan pemangkin Pt/CZ dengan dua kaedah pemendakan pemendapan berbantu alkali berbeza. Kesan dua alkali berbeza ke atas sifat fizikokimia, aktiviti pemangkin dan ketahanan pemangkin telah disiasat.

Beberapa keputusan dan kesimpulan penting dibentangkan seperti berikut: (1) UDP menunjukkan rintangan penuaan yang lemah dan aktiviti pemangkin menurun dengan serius selepas rawatan penuaan hidroterma. (2) ADP mempamerkan keupayaan anti-penuaan yang baik, dengan sedikit sifat fizikokimia dan aktiviti pemangkin berubah selepas penuaan. (3) Kaedah pemendakan pemendapan berbantukan alkali yang berbeza mempunyai pengaruh penting pada saiz zarah awal Pt dan interaksi dalam mangkin, menghasilkan perbezaan yang besar dalam ketahanan.

Artikel ini diekstrak daripada Journal of Inorganic Materials Jun., 2021