W/Sn/Mg复合氧化物催化合成过氧乙酸的工艺研究

采用沉淀法制备W/Sn/Mg复合氧化物催化剂,并用其催化乙酸(AA)和过氧化氢(HP)制备过氧乙酸(PAA).考察了催化剂用量、带水剂种类及用量、乙酸与双氧水的摩尔比以及反应时间对产品收率和所得液中平衡水含量的影响,并用正交实验对反应条件进行优化.实验结果表明,适宜的反应条件为：催化剂用量1.5 g,n(HP)∶n(AA)＝0.5∶1,带水剂乙酸丁酯100 g,反应时间10 h,在此条件下,过氧乙酸的收率可达33.83%,反应液中含水量可降低至3.0%左右;催化剂在重复使用一次后,过氧乙酸收率为19.62%,催化活性降低的原因可能是其表面吸附了有机物,部分活性中心被覆盖以及活性组分WO₃流失.     

压缩成型法制备TiO_2成型载体

以偏钛酸为原料,采用压缩成型的方法制备TiO2成型载体,考察制备过程中成型压力、造孔剂含量、硅助剂含量、焙烧温度等对TiO2成型载体性能的影响.采用X线衍射仪(XRD)、比表面检测定仪(BET)、热质量-差示扫描量热法(TG-DSC)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对载体进行表征.结果表明:成型压力可显著提高TiO2成型载体的抗压强度,但是同时会导致载体的比表面积和孔容的下降.造孔剂的加入有助于提高载体的比表面积和孔容,当甲基纤维素质量分数为4%时,孔径最小;加入硅溶胶可提高载体抗压强度,并能提高载体的热稳定性;提高焙烧温度可提高载体抗压强度,但焙烧温度超过700℃时,载体的比表面积和孔容急剧下降,载体的锐钛型晶型结构逐渐转变为金红石型;在成型压力为100 MPa、造孔剂质量分数为4%、硅助剂质量分数为3%、焙烧温度达到600℃时,所制得的TiO2成型载体抗压强度为89.2 N/cm,比表面积和孔容分别为29.23 m2/g和0.17 cm3/g.     

镁修饰钨铝复合氧化物在甘油催化中的应用

采用重复浸渍-焙烧法将Mg(NO_3)_2和贵金属Pt依次负载在已制备的钨铝复合氧化物WO_x/Al_2O_3(W/Al)载体上,制得负载Pt的镁修饰钨铝复合氧化物(Pt-MgO/W/Al)。使用X线衍射仪(XRD)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、CO脉冲吸附、H_2程序升温脱附(H_2-TPD)和NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)对制备的样品进行表征。用水热釜对催化剂进行水热稳定性的探究,在固定床反应器上考察催化剂催化氢解甘油的性能。结果表明:负载在W/Al表面的Mg(NO_3)_2在一定温度下焙烧后在催化剂上分解,使得催化剂有良好的水热稳定性,提高并保持了Pt在催化剂上的分散度,增强了催化剂的H_2吸附能力,并在长时间的催化氢解反应过程中提高了催化剂活性,保持了催化剂性能的稳定;在H_2压力为4 MPa、甘油的质量空速为0.2 h~(-1)、反应温度为160℃的条件下,甘油的转化率达到78%,1,3-丙二醇的选择性达到55%。     

催化剂白泥添加造孔剂制备多孔陶瓷材料

FCC催化剂生产过程会产生大量白泥,白泥组分以Al、Si为主,并含有一定重金属组分。如未能有效资源化利用,则不仅占用大量土地,还可能造成环境污染。本文以兰州石化FCC催化剂生产过程产生的白泥为原料,粘土为粘结剂,对比研究不同造孔剂性能,并采用正交实验优化制备工艺参数。实验结果表明,以淀粉作为造孔剂效果更佳;在实验条件下,最佳工艺参数为10wt%造孔剂、10wt%粘结剂、烧结温度950℃。此时制备的多孔陶瓷材料的气孔率为34.41%,抗压强度为14.76MPa。     

固体碱MgO/ZrO2催化大豆油制备生物柴油

采用共沉淀法制备固体碱催化剂MgO/ZrO2,并以此催化大豆油与甲醇酯交换反应制备生物柴油。考察MgO含量和催化剂焙烧温度对催化剂活性的影响,以及优化酯交换反应的工艺条件,结果表明:在MgO质量分数为15%、焙烧温度700℃、反应时间3 h、反应温度60℃,醇油物质的量比12∶1和催化剂用量为大豆油质量的3%的条件下,生物柴油的产率可以达到82%以上。该催化剂对酯交换反应具有较高的催化活性和较好的稳定性。     

介孔钨铝复合氧化物载铂催化剂催化甘油氢解反应

以Al(OH)_3为铝源,用分步浸渍-焙烧法制备介孔钨铝复合氧化物负载铂催化剂。在连续流动固定床反应器中,考察催化剂催化甘油氢解制备1,3-丙二醇(1,3-PDO)的催化性能与稳定性。通过N2物理吸附、X线衍射(XRD)方法表征反应前后催化剂的结构。结果表明:介孔钨铝复合氧化物负载铂催化剂的平均孔径为16 nm,催化剂在甘油氢解反应中呈现良好的催化活性。催化剂焙烧温度、反应温度、甘油质量空速(WHSV)及甘油水溶液浓度等因素变化对1,3-丙二醇产率及甘油转化率有较大影响。在160℃、4 MPa、60%甘油水溶液进料、甘油质量空速为0.25 h~(-1)、H_2与甘油摩尔比为100∶1的条件下,介孔钨铝复合氧化物负载铂催化剂催化甘油氢解反应,甘油转化率为54.1%,1,3-丙二醇的产率与选择性分别为26.2%与50.3%。催化剂长期稳定性良好。     

废弃瓷砖制备烧结透水砖的研究

以废弃瓷砖和回收建筑玻璃为原料,利用面粉为造孔剂和成型粘结剂,通过瓷砖破碎、玻璃粉磨、模压成型及高温烧制等工艺制备出烧结透水砖,并研究瓷砖骨料和玻璃粉料配比与烧制温度对透水砖孔隙率、抗折强度、体积密度、透水系数等性能的影响。结果表明:当玻璃粉含量为20%、烧制温度为1 100℃时,所制得的透水砖综合性能优异,此时其抗折强度为(7.66±1.56)MPa、孔隙率为30%、体积密度为1.44 g/cm~3、透水系数为0.11 cm/s。     

Zn-O-Sn/活性炭纤维材料的制备及其催化性能

采用活性炭纤维纸,通过浸渍、氮气气氛下煅烧制备Zn-O-Sn/活性炭纤维复合催化剂,研究其在微波催化条件下对酸性品红的降解效果。结果表明,复合催化剂中活性炭为无定形状态,Zn-O-Sn颗粒均匀的分布在活性炭纤维上;当Zn与Sn的物质的量比为1∶1、煅烧温度为600℃、酸性品红质量浓度为20 mg/L、Zn-O-Sn/活性炭对应用量为2 g/L、微波功率为800 W以及微波时间为14 min时,复合催化剂对酸性品红的去除率最高,达到98.4%。     

焙烧温度对Cu/Mg/Al催化剂催化纤维素转移加氢液化的影响

固定Cu/Mg/Al物质的量比15∶60∶25,采用共沉淀法制备Cu/Mg/Al水滑石前驱体,经过不同温度焙烧制得一系列用于纤维素在高温高压甲醇中转移加氢液化的催化剂.采用XRD、TG/DTG、BET、H2-TPR和FT-IR等表征手段研究了焙烧温度对Cu/Mg/Al水滑石衍生催化剂性能的影响.结果表明水滑石经过450 ℃焙烧后,热分解较为完全,CuO与载体MgO之间相互作用良好,具有优异的稳定结构,且CuO易还原,催化性能好.当焙烧温度450 ℃,催化剂结晶效果差,稳定性差,导致催化剂活性低.而焙烧温度450 ℃时,催化剂中CuO因为高温发生团聚,并且高温(≥650 ℃)焙烧后起隔离分散作用的尖晶石MgAl2O4稳定性较差,在参与纤维素液化的高温高压反应过程中会发生分解,导致CuO发生二次团聚;此外催化剂还会发生烧结现象使催化剂活性降低.     

微波辐射下SO42-/ZrO2-TiO2催化合成诺卜醇

以β-蒎烯和多聚甲醛为原料,固体超强酸SO42-/ZrO2-TiO2为催化剂,在微波辐射条件下合成诺卜醇,考察了微波辐射温度、辐射时间、SO42-/ZrO2-TiO2的制备条件(Ti与Zr的元素配比、催化剂焙烧温度)、催化剂用量等对诺卜醇得率的影响.结果表明,微波辐射温度、时间及催化剂的制备条件和用量对诺卜醇得率有较大影响.优化的工艺条件为:微波辐射温度110℃,辐射时间2.5 h,微波功率600 W,催化剂的元素摩尔比MTi:MZr=6:1,焙烧温度450℃,催化剂的质量分数为4%.该条件下诺卜醇得率60.4%.此外,还研究了催化剂放置时间对产物得率的影响及催化剂再生使用情况.     

溶胶凝胶法制备Cu-Mn双金属复合氧化物及其催化降解甲苯

选用细菌纤维素(BC)、草酸(OA)和乙二醇(EG)为造孔剂,采用溶胶凝胶法制备了Cu-Mn双主金属Ce-Zr双助剂复合氧化物催化剂,在固定床反应器中评价了其催化降解甲苯的性能,用低温N_2物理吸脱附、XRD、H_2-TPR和Raman方法对催化剂进行表征.结果表明:催化剂的组成相同时,以生物基细菌纤维素为造孔剂制备得到的Cu_(0.25)Mn_(0.25)Ce_(0.375)Zr_(0.125)O_x-BC催化剂降解甲苯的活性明显高于化学造孔剂草酸和乙二醇制备的催化剂,其完全降解甲苯的温度为240℃,比化学造孔剂制备的催化剂低10～30℃;高的氧空位浓度(0.726)和好的低温还原性是Cu_(0.25)Mn_(0.25)Ce_(0.375)Zr_(0.125)O_x-BC催化剂具有降解甲苯高活性的主要原因.     

Pt/WO_3/ZrO_2催化四氢糠醇氢解反应的失活研究

通过分步浸渍-焙烧法制备得到一种铂钨锆复合氧化物(Pt/WO_3/ZrO_2)催化剂,通过连续流动固定床反应器考察该催化剂催化不同水含量的四氢糠醇(THFA)溶液氢解反应的活性与稳定性。反应前后的催化剂采用N_2物理吸附-脱附、X线衍射(XRD)和NH_3程序升温脱附等技术进行表征,用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICPAES)测量反应余液中的W元素流失量。结果表明:当反应液中水质量分数从20%增加至80%时,四氢糠醇氢解转化率翻了一倍,高达到88. 3%;过多的水会降低催化剂的稳定性,当反应液中水质量分数为80%时,四氢糠醇转化率在150 h内下降了75%。铂钨锆复合氧化物催化剂氢解反应过程中存在W流失,水质量分数为80%时达到最大流失量(9. 832 4×10~(-5));当反应液pH=7. 5、还原温度200℃时,反应余液的W流失量(6. 881×10~(-6))最小。     

Pt/HPW/ZrO2催化甘油脱氧制取1,3-丙二醇

以磷钨杂多酸为钨前驱体用浸渍法制备系列具有不同Pt含量和不同HPW/ZrO2焙烧温度的Pt/HPW/ZrO2催化剂。通过BET比表面积、红外光谱和X线衍射方法表征催化剂的结构,在连续流动固定床反应器中考察其对甘油水溶液催化脱氧制取1,3-丙二醇(1,3-PDO)反应催化性能的影响。结果表明:ZrO2负载磷钨杂多酸经500℃以上温度处理,磷钨杂多酸分解为相应的氧化物,单斜相WO3和磷氧化物分散在ZrO2表面。Pt/HPW/ZrO2催化剂对甘油脱氧反应具有较高的催化活性。铂负载量、HPW/ZrO2焙烧温度、反应温度、压力及甘油浓度等因素的变化,对甘油转化率和1,3-PDO收率的影响较大。在4 MPa、130℃、液体体积空速(LHSV)为0.25 h-1的反应条件下,2.0%Pt/HPWZ10(700)催化剂上60%甘油水溶液催化脱氧反应可得到53.4%甘油转化率和44.5%的1,3-PDO选择性,产物中1,3-PDO与1,2-丙二醇(1,2-PDO)摩尔比值达到14.3。100 h稳定性实验表明催化剂性能稳定。     

固体超强酸SO2-4/ZrO2催化α-蒎烯异构反应

研究了固体超强酸SO2-4/ZrO2催化剂的制备条件(硫酸浸渍浓度、焙烧温度等)对其催化性能的影响.结果表明,催化剂的制备条件不同,对莰烯选择性和α-蒎烯转化率有较大影响.适宜的催化剂制备条件是: 硫酸浓度0.5～1.0 mol/L,焙烧温度650 ℃.对所制备的SO2-4/ZrO2固体超强酸作为α-蒎烯异构反应的催化剂,以及对影响反应过程的主要因素进行探讨.优化的工艺条件为:反应时间1～3 h,反应温度(130±2)℃,催化剂质量分数3%～4%.该条件下α-蒎烯转化率96.4%,莰烯选择性49.7%.此外,还分析了催化剂放置时间对异构产物的影响及催化剂重复使用情况.     

2甲基吡啶合成2乙烯基吡啶

以二苯胺生产过程中产生的副产物2-甲基吡啶为原料，以KOH改性的HZSM-5沸石分子筛为催化剂，气相一步法合成了2-乙烯基吡啶。考察了催化剂的焙烧温度、用于改性的钾含量、成型过程中的粘结剂的种类和含量，反应的工艺条件等因素对反应的影响。实验结果表明，催化剂焙烧温度为550℃，改性钾离子的质量分数为3％，以硅溶胶作为粘结剂进行催化剂成型，硅溶胶的用量为K-HZSM-5质量的50％，当反应温度为360-370℃，原料2-甲基吡啶和甲醛摩尔比为1：3，质量空速0．75h^-1时，2-甲基吡啶的转化率可达到80．26％，2-乙烯基吡啶的选择性可达到97．59％，实现了副产物的有效利用。     

复合固体超强酸S2O82-/Fe2O3/ZnO/ZrO2催化合成乙酸异戊酯

采用沉淀、老化、浸渍、干燥、焙烧等方法制备复合固体超强酸催化剂S2O28-/Fe2O3/ZnO/ZrO2,在该固体超强酸的催化作用下,由异戊醇和冰乙酸合成乙酸异戊酯,探讨醇酸摩尔配比、反应温度、反应时间、不同焙烧温度以及催化剂用量等条件对酯化率的影响。结果表明,此催化剂制备的最优条件为:焙烧温度为650℃,(NH4)2S2O8浸渍浓度为0.5 mol/L,焙烧时间为3 h。合成乙酸异戊酯适宜的反应条件是:反应时间50 min,原料异戊醇与冰乙酸的摩尔配比为2:1,用量为1 g,用复合固体超强酸S2O28-/Fe2O3/ZnO/ZrO2催化剂催化合成乙酸异戊酯的产率是88.5%。     

MoO3/ZrO2催化合成乙酸异龙脑酯

采用自制固体超强酸MoO3/ZrO2为催化剂,通过改变投料比、催化剂焙烧温度和用量,以及反应温度和反应时间等条件,研究了莰烯与乙酸加成制备乙酸异龙脑酯的适宜工艺条件。结果表明:酯化反应适宜的工艺条件为:莰烯与乙酸摩尔比1∶1.5,反应温度80℃,反应时间8 h,催化剂焙烧温度为700℃,催化剂质量分数为4%。在上述条件下,乙酸异龙脑酯得率为74.7%。     

氧化锌负载金和铂选择催化氧化燃料电池氢源中微量CO的研究

采用共沉淀法制备了负载型Au/ZnO催化剂，采用催化氧化方法脱除富氢中微量的CO研究结果表明，催化剂中Au的合适含量 (质量分数 )为1.5%，适宜的焙烧温度为300℃，即Au(1.5)/ZnO-300。在Au(1.5) /ZnO-300体系中加入少量的PtO组分有利于提高催化剂的稳定性。进一步研究表明，当Pt含量超过1.0%时，会降低催化剂的催化氧化选择性。因此在实验条件下，催化剂比较理想的组成为1.5%Au，10%Pt，焙烧温度为300℃，即Au(1.5)-Pt(1.0)/ZnO-300。对制备的催化剂采用XRD，BET进行了基本表征，并应用ICP对催化剂的组成进行了分析。     

CH4三自热重整制合成气催化剂的制备与性能

以稀土氧化物(CeO2、La2O3)为助剂对Ni/类水滑石催化剂进行改性,用于CH4三自热重整反应,旨在改善催化剂的活性和稳定性。以共沉淀法先制得铈(镧)掺杂的镁铝类水滑石(LDHs),焙烧后再以浸渍法负载镍活性组分得到Ni/LDHs前驱体,再焙烧得到NiO/CeO2(La2O3)-MgO-Al2O3催化剂。用ICP-AES进行Ni、Mg、Al元素分析,BET法测试催化剂比表面积,XRD表征催化剂物相,H2-TPR表征催化剂活性中心。考察了原料气组成为n(CH4)∶n(CO2)∶n(H2O)∶n(O2)=1∶0.5∶1.8∶0.1时催化剂在750℃、0.1MPa条件下CH4三自热催化重整的稳定性及积炭性能。结果表明,制得的Ni/CeO2(La2O3)-MgO-Al2O3催化剂中,Ni组分以NiO形式存在于催化剂表面,能降低催化剂还原活化温度;在催化剂中掺杂CeO2(La2O3)对其活性有一定程度的调控作用,且能够很好地改善催化剂的抗积碳性能;当Ni的质量分数为10%、Al与Mg的质量比为1.7时,催化活性较好,750℃、0.1 MPa时,CH4转化率达到92.3%,CO2转化率达到98.3%;反应100 h后,Ni/CeO2(La2O3)-MgO-Al2O3催化剂上的CH4转化率仍可维持在75%以上。     

Fe_2O_3/Al_2O_3催化剂制备条件对其催化降解含聚丙烯酰胺废水活性的影响

以Fe2O3为活性组分,γ-Al2O3为载体,采用浸渍法制备了Fe2O3/Al2O3催化剂,并将其用于催化降解模拟聚丙烯酰胺(PAM)废水.考察了催化剂制备条件对催化活性的影响,得出最佳制备工艺条件为:以Fe(NO3)3水溶液为浸渍液、活性组分负载量20%、焙烧时间3 h、焙烧温度500℃.在温度为60℃、pH=7.0、催化剂加入量为2 g/L,H2O2的质量浓度为0.6 g/L的条件下对质量浓度为400 mg/L聚丙烯酰胺废水进行降解,反应90 min后废水中聚丙烯酰胺相对分子质量降解率最高可达90%以上,CODCr去除率达86%,显示出了较高的催化活性.Fe2O3/Al2O3催化剂经过多次重复使用,催化活性基本没有降低,使用寿命长.