苯酚在CeO_2-ZSM-5固定床反应器上的湿式催化降解

采用浸渍法制备CeO_2-ZSM-5分子筛催化剂,并将其用于固定床反应器来湿式催化氧化苯酚废水.采用X射线衍射、N_2吸附和脱附对分子筛的物相结构、比表面积和孔结构进行表征,然后对比不同温度、床层高度、进料流速对苯酚转化率、H_2O_2转化率、TOC(总有机碳)转化率、活性组分浸出率和CO_2选择性的影响.表征结果表明,CeO_2-ZSM-5分子筛催化剂为微孔材料,负载活性组分前后其晶型没有明显变化,但比表面积减小.活性评价实验结果表明:随着温度的升高和进料流速的减小,H_2O_2转化率、苯酚转化率、TOC转化率和CO_2选择性逐渐增大;随着床层高度的增加,H_2O_2转化率、苯酚转化率、TOC转化率逐渐增大,CO_2选择性则逐渐降低;各条件下,催化剂活性组分浸出率较小,稳定性较好,且降解过程不产生副产物.     

低负载量MoS_2/3A分子筛催化剂的制备及其加氢脱硫性能

以四硫代钼酸铵为前驱体,采用等体积浸渍法制备一系列MoS2和Co掺杂的3A分子筛催化剂,并采用X线衍射仪(XRD)、比表面积分析仪(BET)和扫描电子显微镜(SEM)对催化剂进行表征分析。以噻吩/环己烷为模拟油,考察催化剂的加氢脱硫(HDS)活性。结果表明:在免预硫化、低负载量(0.5%Mo)的条件下,MoS2/3A分子筛催化剂的催化活性为97%;Co掺杂的MoS2/3A分子筛催化剂,其HDS活性接近100%;此外,在相同反应条件和制备方法下,MoS2/3A催化剂的催化活性均高于MoS2/γ-Al2O3和MoS2/堇青石催化剂。由此表明,采用3A分子筛替代传统的γ-Al2O3和蜂窝堇青石作为载体不仅降低了MoS2的负载量,节约了成本,而且还有效地提高了催化剂的HDS活性;且Co的掺杂进一步促进了催化剂活性的提高。     

CO_2对非负载型镍催化剂甲烷裂解性能的影响

采用沉淀法分别以乙醇洗涤和以乙醇洗涤后再以水洗涤氢氧化镍,焙烧制备了不同形貌非负载型镍催化剂,对催化剂进行了X射线衍射(XRD)表征,分析了催化剂暴露的晶面,考察了CO_2对该催化剂CH4裂解性能的影响。结果表明:反应气氛中引入~8%(vol)的CO_2可显著提高Ni-et的甲烷裂解性能;同时也可小幅提高Ni-etwt的甲烷裂解性能;适量CO_2的存在可阻止活性较低的非负载型镍的活性位在反应过程中被产物碳包裹,从而有效提高其活性。活性较高的Ni-etwt催化剂不易因被产物碳包裹而失活,使CO_2对其裂解活性影响较小。当CO_2含量较高(~50%)时,CO_2的存在会使更多反应掉的CH4不能全部转化为碳纳米材料和氢气,降低甲烷裂解的选择性;因此,过高含量的CO_2不利于催化剂催化甲烷裂解制氢和碳纳米材料。     

合成气直接制芳烃嵌入式Co@HZSM-5催化剂的研究

由于芳烃收率低、催化剂易积碳和反应条件苛刻等问题的存在，合成气直接转化制芳烃技术目前仍然面临很多挑战。采用分步晶化方法合成了嵌入式Co@HZSM-5双功能分子筛催化剂，并通过X射线衍射（XRD）、N₂物理吸附-脱附、扫描电子显微镜（SEM）、氨气程序升温脱附（NH₃-TPD）、氢气程序升温还原（H₂-TPR）以及热重分析（TG-DTA）等手段对催化剂的形貌、晶体结构、酸性、还原性能、积碳行为等理化性质进行了表征，随后在固定床反应器中对Co@HZSM-5催化剂进行了合成气直接催化转化制芳烃的反应性能评价。研究结果表明：嵌入式Co@HZSM-5分子筛催化剂相较于传统负载型Co/HZSM-5分子筛催化剂以及Co/SiO₂催化剂具有更多的酸中心和适宜的酸强度；同时，这种将活性金属纳米颗粒嵌入在分子筛晶体内部的特殊结构在保证活性相结构稳定的同时，还发挥了分子筛的择形限域效应。因此，嵌入式Co@HZSM-5催化剂可有效促进费托合成反应低碳产物的二次芳构化反应，提高芳烃的选择性，同时抑制长链烃类和积碳的生成。     

不同晶型In2O3/片状HZSM-5串联催化剂催化CO2加氢制芳烃

采用水热/溶剂热法制备了不同晶型(立方相、六方相和混晶相)In₂O₃,并将其与片状HZSM-5分子筛机械混合得到CO₂加氢制芳烃的串联催化剂,在固定床反应器上测试了其催化活性,重点讨论了串联催化剂活性组分的空间分布对其催化性能的影响。通过XRD、SEM、N2等温吸附-脱附和Py-IR等手段对催化剂的形貌、结构和表面酸性等性质进行了表征。结果表明,当In₂O₃金属氧化物与片状HZSM-5分子筛的活性位点过于接近时,迁移到分子筛中的In物种毒化了其表面酸性,导致反应中间产物甲醇无法高效转化为芳烃,致使CO₂转化率与芳烃选择性降低。     

Ni/SAPO-11分子筛催化剂的制备与异构化性能研究

采用水热合成法制备了SAPO—11分子筛,以SAPO—11分子筛为载体,制备了Ni/SAPO—11分子筛催化剂。研究了催化剂上正庚烷的异构化反应。详细讨论了催化剂的制备条件、还原条件及反应条件的改变对庚烷异构化反应性能的影响。结果表明,2%Ni/SAPO—11分子筛催化剂对正庚烷异构化反应具有较好的异构化性能。当镍负载量为2%,还原时间为4 h,还原温度为430℃时,催化剂的性能最好,转化率为61.67%时,异构化选择性能够达到70.67%。     

Au/CeNaY催化剂的制备、表征及其水汽变换反应性能

对Na Y分子筛进行Ce4+交换改性,获得Ce Na Y载体,继而负载Au制备一系列Au/Ce Na Y催化剂。采用电感耦合等离子光谱分析仪(ICP-OES)、N2物理吸附仪、X线衍射仪(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和H2程序升温还原(H2-TPR)等方法对负载纳米Au催化剂进行表征,并考察催化剂的水汽变换反应活性。结果表明:随着载体中Ce4+含量增加,催化剂的Au负载量逐渐提高,比表面积和孔容显著下降,且纳米Au颗粒均匀地分散于分子筛载体上。Au/Ce Na Y比Au/Na Y具有更高的水汽变换反应活性,且Au/Ce Na Y催化剂的反应活性随载体中的Ce4+含量的增加而提高。在350℃时,Au/Na Y的反应活性为2.6 mol/(mol·h),而Au/Ce Na Y的反应活性高达33.2 mol/(mol·h)。     

载体焙烧温度对Pt/FeO_x催化剂的CO催化氧化及其抗H_2O和CO_2的影响

以不同焙烧温度的FeO_x为载体制备了负载型Pt催化剂,考察了其在不同反应条件下的CO催化氧化性能及其抗H_2O和抗CO_2性能.结果表明:在CO+O_2条件下,Pt/FeO_x-300催化剂(载体经300℃焙烧)性能最好,可能与催化剂中最高的Pt物种分散度有关;而Pt/FeO_x-400催化剂中尽管Pt分散度较低,但其γ-Fe_2O_3晶相的存在使催化剂具有更强的还原能力,从而也保持了较高活性.在反应气氛中加入H_2O能有效促进催化剂活性和稳定性;反应动力学显示,H_2O的加入可能在催化剂表面形成大量羟基,而CO与表面羟基之间的快速反应开辟了新的反应路径,从而提高了反应活性.研究对理解不同晶相的FeO_x在H_2O和CO_2存在条件下的反应行为提供了实验证据.     

Pt/CuCrO催化剂上CO氧化反应及抗H_2O和抗CO_2性能研究

制备了负载型Pt/CuCrO催化剂,并进行了CO氧化及其抗H_2O和抗CO_2的性能研究.结果表明:载体的晶型结构改变了其可还原性和活性氧物种数量,从而影响催化剂的反应活性及抗H_2O和抗CO_2的能力;经400~600℃焙烧的载体为尖晶石型CuCr_2O_4氧化物,具有很好的可还原性和较高的活性氧物种数量,因此催化剂具有良好的CO氧化活性和优异的抗H_2O和抗CO_2的能力;而800℃焙烧的载体为铜铁矿型CuCrO_2氧化物,其CO氧化活性较低,且不具备抗H_2O和抗CO_2能力.     

Pd掺杂方式对Pt/KL分子筛正己烷芳构化及抗硫性能的影响

以浸渍法和水热合成法向Pt/KL催化剂中掺杂金属Pd,对催化剂进行改性和表征,并在固定床微型反应装置上考察Pd掺杂方式对Pt/KL催化剂正己烷芳构化性能及抗硫性能的影响.结果表明:不同方式掺杂Pd对分子筛的晶体结构和孔径分布等影响较小,对催化剂表面酸碱性质的影响较大;浸渍法掺杂金属Pd较水热法更能提高Pt/KL催化剂的正己烷芳构化反应活性、芳烃选择性及抗硫性能.这是由于通过浸渍法制备催化剂Pt-Pd/KL中的Pd与Pt相互作用增强了催化剂的金属催化功能,使得其芳构化活性和抗硫性增强;通过水热法制备催化剂Pt/PdKL中的Pd增强了催化剂酸性,从而降低了催化剂芳构化活性和抗硫能力所致.     

有序中孔铁催化剂的费-托合成催化性能研究

以KIT-6为模板用硬模板法合成了有序中孔铁催化剂,并引入Cu助剂,考察其费-托合成反应催化性能,采用原位小角X-射线衍射和N2物理吸附等对其表征,考察了Cu助剂和CO还原对其催化性能和结构的影响.结果表明：模板法合成的铁催化剂不同于传统沉淀铁催化剂,它具有特殊的有序中孔结构和较大的比表面积,较高的费-托合成反应活性和C5＋选择性.Cu助剂使有序中孔铁催化剂的还原性提高,故活性最高.CO还原后的催化剂为孔径均一的中孔结构,比表面积较大,但有序性降低,存在部分孔坍塌.     

载体MgO/Al2O3比对CH4/CO2重整Ni基催化剂性能的影响

以ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３以及其混合物为载体,研究ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３ｍｏｌ比对ＣＨ４／ＣＯ２重整Ｎｉ基催化剂性能的影响．结果表明ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３＝２（ｍｏｌ比）时其催化性能最好,积炭量最少．现场ＴＰＯ实验表明ＣＯ岐化的积炭量均大于相应催化剂ＣＨ４解离的积炭量,表明ＣＨ４／ＣＯ２重整Ｎｉ基催化剂的积炭,ＣＯ歧化高于ＣＨ４解离     

甲醇同系化:反应变数的系统研究

系统研究了催化剂组成及反应条件:I/Co、P/Co、第二金属组份、H_2/CO及反应温度等,对Co_2(CO)_8-PPh_3(或二磷)-CH_3I体系催化剂在甲醇同系化制乙醇反应中的催化性能的影响。这些变数对甲醇的转化率和乙醇的选择性的影响是强烈互相约制的。这些变数的若干优化组合,例如,对含PPh_3体系在I/Co=0.5、P/Co=1.5和H_2/CO=4;或对含二磷体系在相应比例为2、0.5和2或3时,乙醇选择性可高于85％。     

助剂钾对Ni/Al2O3催化转化焦油模型化合物的影响研究

以甲苯为焦油模型化合物,分别以KCl,K2CO3为前驱体,考察了助剂钾对Ni/Al2O3催化剂催化转化反应性能的影响.实验结果表明：添加助剂钾可以降低镍基催化剂表面酸性,有效改善催化剂的活性,但在催化剂煅烧过程中钾离子不能与载体形成晶石结构,在反应过程中容易流失.KCl和K2CO3均具有较好的抗积炭性能,但由于K2CO3属于强碱性物质,催化剂负载后容易因吸水硬度降低.     

CO2对非负载型镍催化剂甲烷裂解性能的影响研究

采用沉淀法分别以乙醇洗涤和以乙醇洗涤后再以水洗涤氢氧化镍,焙烧制备了不同形貌非负载型镍催化剂,对催化剂进行了X射线衍射(XRD)表征,分析了催化剂暴露的晶面,考察了CO₂对该催化剂CH₄裂解性能的影响。结果表明：反应气氛中引入~8% (vol)的CO₂可显著提高Ni-et的甲烷裂解性能,同时也可小幅提高Ni-etwt的甲烷裂解性能,适量CO₂的存在可阻止活性较低的非负载型镍的活性位在反应过程中被产物碳包裹,从而有效提高其活性;活性较高的Ni-etwt催化剂不易因被产物碳包裹而失活,使CO₂对其裂解活性影响较小;当CO₂含量较高(~50%)时,CO₂的存在会使更多反应掉的CH₄不能全部转化为碳纳米材料和氢气,降低甲烷裂解的选择性,因此,过高含量的CO₂不利于催化剂催化甲烷裂解制氢和碳纳米材料。     

CO2加氢逆水煤气变换（RWGS）催化剂研究进展

化石能源的广泛使用，导致CO2肆意排放至大气环境，引发一系列严重的环境问题。CO2逆水煤气变换（RWGS）反应，是实现CO2资源化利用的有效途径。对RWGS反应催化剂研究情况进行了系统的总结和综述，详细地分析了Pd、Au、Pt、Cu、Fe和Mo基等催化剂的RWGS反应性能，对金属与载体间相互作用和掺杂元素的电子效应对催化RWGS反应性能的影响进行了系统的分析。Pd、Au和Pt等贵金属对CO2弱的结合能力和定向转化能力，需进一步提高贵金属催化剂对CO2分子的吸附和活化能力来提升其催化性能。非贵金属Cu、Fe和Mo基催化剂的低温活性较差，借助新的催化剂制备方法和策略，将进一步提升CO2分子的低温催化转化活性。研究结果证实，通过优化催化剂中活性组分与载体或助剂的相互作用，能实现对相应催化剂的RWGS反应性能进行调控。总结了非贵金属和贵金属催化剂上CO2 加氢机理，分析了非贵金属和贵金属催化剂RWGS反应性能间的差异，为开发制备新型的RWGS反应催化剂材料提供了可行思路和理论依据。     

CO在Cu-Mn催化剂上催化氧化本征反应动力学研究

本文采用共沉淀法制备了用于低温CO催化氧化的Cu-Mn催化剂,对其进行了XRD分析和SEM表征,结果表明非晶态催化剂在室温下显示出良好的氧化活性。在50～80℃范围内研究了CO在所制备Cu-Mn催化剂床层上的催化氧化本征反应动力学,同时测定了CO在Cu-Mn催化剂上的催化反应等温线。结果表明,CO在Cu-Mn催化剂床层上的本征反应是一个表面反应控制的一级催化反应,反应的活化能是43.0kJ.mol-1。     

钙钛矿型Sr1-xCuxMnO3在微波场中的温升行为及催化CO氧化活性的研究

文章制备了钙钛矿型复合氧化物Sr1-xCuxMnO3(x=0．1～0．5)，考察了其在微波场中的温升行为，并以此为催化剂，考察了其在微波场中催化氧化CO的活性。结果表明：催化剂在微波场的温升行为受酸比的影响。本实验条件下当X=O．2，即Sr0.8Cu0．2MnO3催化CO氧化的活性最高。     

CO偶联合成草酸二丁酯反应研究

以Pd/Al2O3为催化剂,在固定床反应器中对CO偶联合成草酸二丁酯反应进行了研究。对焙烧后的载体进行了表征,考察了载体和反应条件对催化剂性能的影响。实验结果表明,1200℃的高温焙烧对γ-氧化铝载体的晶型、比表面、孔分布和表面酸性有很大的影响,有利于催化剂性能改善。在优化工艺条件下,CO的转化率可达46%,草酸二丁酯选择性可达94%左右,而且催化剂在一定反应时间范围内稳定性能良好。     

乙烷氧化反应的瞬变应答研究──C_2H_6在Mn_2O_3催化剂上氧化反应的速

本文使用瞬变应答技术，研究了Ｃ２Ｈ６在Ｍｎ２Ｏ３催化剂上的氧化反应。根据产物ＣＯ２分别对反应物Ｃ２Ｈ６和Ｏ２的浓度阶跃变化结果，证实Ｃ２Ｈ６的催化氧化反应，必须经历催化剂表面上Ｏ２（吸附态）和Ｃ２Ｈ６（吸附态）的反应步骤，总反应的ＲＤＳ是催化剂表面上吸附态Ｃ２Ｈ６分子的形成。实验还证实了ＣＯ２不影响Ｃ２Ｈ６氧化反应的速率，而Ｈ２Ｏ对此反应有禁阻作用。