铈基催化剂上乙酸乙酯的低温催化燃烧研究

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采用共沉淀法和浸渍法制备了过渡金属及La掺杂的CeO2催化剂,尤其是CexMny和La/Ce5Mn5。BET、XRD、Raman、XPS、H2-TPR等方法表征发现,对于CexMny系列催化剂而言,当Mn原子比小于为0.7时,主要以Mn进入萤石结构的形式存在;当Mn原子比大于0.7时,萤石结构Ce-Mn-O固溶体和MnOx共存;加入的La不能进入萤石结构,主要富集在催化剂的表面。Ce-Mn-O固溶体显示出良好的氧化还原性。  以乙酸乙酯的催化燃烧为模型反应,在固定床反应器内,考察所制备催化剂在含氧挥发性有机废气的氧化活性和选择性。结果表明,掺杂过渡金属元素的离子半径与Ce4+半径相差越多,活性越好;CexMny催化剂对乙酸乙酯的催化燃烧均表现出相当好的催化活性,其中Ce1Mn9催化剂对乙酸乙酯的催化活性最佳,完全燃烧乙酸乙酯在205℃。La的加入不能提高催化剂的活性,但能减少副产物乙醛的选择性,尤其是显著提高催化剂的稳定性,在195℃在100h内,在10%La/Ce5Mn5上乙酸乙酯的转化率保持在76%。  通过在CeO2、MnOx、Ce5Mn5、La/Ce5Mn5催化剂上乙酸乙酯吸附、氧化原位红外光谱研究,得出Ce-Mn-O的形成加强了乙酸乙酯低温氧化,使吸附的乙酸乙酯氧化断裂成乙酸和乙氧基物种;而La的加入,提高了表面的碱性,加强了乙醛的吸附和活化,通过Cannizzaro反应或氧化反应使乙醛迅速转变,减少乙醛的选择性。
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