乙醇重整制氢对马来酸酐原位加氢制备四氢呋喃的研究

制备了两种聚乙烯吡咯烷酮(PVP)稳定的γ-Al_2O_3负载型稀土金属催化剂(PVP-La/Al_2O_3,PVP-Ce/Al_2O_3),并首次将乙醇催化重整制氢运用于马来酸酐(MA)液相加氢制备四氢呋喃(THF)的过程中。同时,对比研究了一种PVP稳定的钯催化剂(PVP-Pd/Al_2O_3)催化马来酸酐加氢的活性。结果表明,两种稀土金属催化剂显示出比PVP-Pd/Al_2O_3更优的催化性能。进而,系统考察了反应条件对PVPLa/Al_2O_3催化马来酸酐加氢反应的影响。在优化的条件下,MA实现了100%的转化,THF的选择性超过95.0%,最高达到98.2%的THF选择性。     

低温下CO选择性催化还原NO_x的实验研究

进行了CO作为还原剂选择性催化还原低温烟气中NO_x的实验.主要考察了反应温度、活性金属负载质量比、活性金属种类3个因素对脱硝效率及CO转化率的影响.结果表明:考察温度窗口内(100~180℃),随着反应温度的升高,Cu-Co/Al_2O_3催化剂的NO脱除率逐渐升高,Cu-Mn/Al_2O_3催化剂的NO脱除率先升高后降低,CO转化率不断增大;随着活性金属负载质量比的改变,实验工况下Cu-Co/Al_2O_3和Cu-Mn/Al_2O_3催化剂活性金属负载质量比均为1.5时催化剂的脱硝性能最优;Cu-Mn/Al_2O_3的整体NO脱除率高于Cu-Co/Al_2O_3;8种催化剂中活性金属负载质量比为1.5的Cu-Mn/Al_2O_3催化剂在160℃下脱硝效果最好.     

在负载型氧化物催化剂上CO与硝基苯的相互作用

负载型氧化物催化剂:CuO/Al_2O_3、MoO_3/Al_2O_3、V_2O_5/Al_2O_3和PdO/Al_2O_3催化CO和硝基苯的反应,在某些方面相似于催化CO和O_2的反应。过渡金属离子通过反复氧化-还原,而将CO氧化为CO_2、硝基苯则被还原,生成一系列含氮有机化合物。其中偶氮苯和吩嗪的生成,表明苯基氮烯中间物生成的可能性。应用电子顺磁共振谱、脉冲色谱技术研究了上述催化剂表面的氧化-还原性能和催化作用机理。     

负载Ru的金属基体整体式阳极Al_2O_3催化剂上煤油的水蒸气重整反应

使用板式金属基体整体式阳极Al_2O_3催化剂载体γ-Al_2O_3/Fe-Cr-Ni合金/γ-Al_2O_3(MPAA),通过溶液浸渍法制备一系列负载Ru的催化剂,研究催化剂在煤油水蒸气重整(SRK)反应中的性能。结果表明:与Ru浸渍负载后500℃空气中焙烧的多孔阳极Al_2O_3载体的催化剂Ru/MPAA-C相比,120℃烘干的催化剂Ru/MPAA-D显示了更高的Ru分散度和更好的催化剂活性及耐久性;高温N_2预处理可以完全分解Ru/MPAA-D催化剂上的前驱体; H_2预还原不是Ru/MPAA-D上煤油水蒸气重整反应的必要步骤;Ce的添加明显改善了煤油水蒸气重整反应中催化剂的抗积炭性能,从而提高了催化剂SRK耐久性。在高液时空速(40 mL/(g·h))下,添加1.25%Ce的Ru/1.25Ce/MPAA-D催化剂表现出了优于商业催化剂的耐久性,显示了其产业化的可能性。     

反应条件对苯选择加氢制环己烯纳米Ru-Zn催化剂性能的影响

采用并流沉淀法制备纳米Ru-Zn催化剂,并考察了反应温度和预处理等反应条件对Ru-Zn催化剂催化苯选择性加氢制环己烯性能的影响.结果表明,制备的Ru-Zn催化剂Zn与Ru的物质的量比为0.15,催化剂粒径集中分布在3.4 nm,比表面积为56 m~2/g. Ru主要以金属Ru存在,Zn主要以ZnO或Zn(OH)_2存在.随反应温度的升高,Ru-Zn催化剂的活性逐渐升高,环己烯的选择性先升高后降低. Ru-Zn催化剂催化苯选择加氢制环己烯的最佳温度为140℃.反应物苯的反应级数为1,苯选择加氢反应的活化能为65.20 kJ/mol.随预处理时间的增加,Ru-Zn催化剂的活性先逐渐降低后升高,环己烯选择性先升高后降低.预处理12 h的Ru-Zn催化剂表面最适宜生成环己烯,环己烯收率达到了56.4%.而且Ru-Zn催化剂具有良好的重复使用性能和稳定性.     

碳纳米管负载Mo-Co-S基HDS/H DN催化剂的制备及其表征研究

用自行制备的多壁碳纳米管(简写为CNTs)作为载体制备负载型Mo-Co-S催化剂,记为:m%MoiCoj/CNTs(m%为质量百分数),用噻吩加氢脱硫(HDS)和吡咯加氢脱氮(HDN)作为探针反应,XRD、XPS和H2-TPD作为表征手段,考察Co/Mo摩尔比、MoiCoj负载量及Co和Mo的浸渍顺序对所制备催化剂的结构和催化性能的影响.研究结果表明,对于本文自行制备CNTs负载的Mo-Co-S催化剂,最佳的Co/Mo摩尔比为1:3,最适宜的Mo3Co1负载量为～7.2%(质量百分数),Co和Mo的浸溃顺序以"先浸渍Co、经干燥焙烧后浸渍Mo"为佳.与AC负载的参比体系相比,CNTs负载催化剂较易于被还原,工作态催化剂表面具有催化活性的Mo物种(Mo4 )在总负载Mo量中所占份额较高;在另一方面,在HDS/HDN反应条件下,作为载体的CNTs的表面存在着数量更加可观的吸附氢物种,这些活泼氢物种通过"溢流"容易传输至Mo-Co-S催化活性位,于是有助于提高表面加氢反应的速率.以上两方面因素对CNTs负载Mo-Co-S催化剂上高的HDS/HDN反应活性都有重要贡献.     

SO42-/ZrO2-La2O3催化合成十二烷基糖苷的研究

以葡萄糖和月桂醇为原料,采用SO42— /ZrO2-La2O3复合固体超强酸一步法催化合成十二烷基糖苷,考察了原料配比（醇/糖比）、催化剂用量（催/糖比）、葡萄糖加入方式和反应温度等因素对糖苷产率的影响。结果表明,当醇/糖摩尔比为6,催/糖质量比为0.03,葡萄糖采用分批加入,反应温度为100℃时,SO42—/ZrO2-La2O3的催化性能最佳,烷基糖苷的收率高达 158%。     

多壁碳纳米管促进的甲苯加氢脱芳高效Pt基催化剂

开发了一类以CNTs-γ-Al2O3复合材料为载体的高效催化甲苯加氢脱芳的Pt基催化剂.实验结果表明,适量添加少量的CNTs能显著提高Pt基催化剂催化甲苯加氢脱芳的活性.经组分优化的1.0%(质量分数)Pt/8%CNTs-γ-Al2O3催化剂上,在2.0MPa、363K、V(C7H8)∶V(H2)=1∶6.7、1 035L/(h·g)的反应条件下,甲苯转化率可达85.9%,时空收率为501.7g/(h·g),分别是相同条件下γ-Al2O3、CNTs、γ-Al2O3(商品)和SiO2负载催化剂上相应值(458.9、445.1、435.8和406.3g/(h·g))的1.09、1.13、1.15和1.24倍.进一步,联合多种谱学表征技术对催化剂进行表征,探讨CNTs对促进催化剂催化芳烃加氢的作用本质.研究结果表明,以CNTs-γ-Al2O3为载体的工作态Pt基催化剂上甲苯加氢脱芳的表观活化能与系列常规载体负载的参比体系上的相应值基本一致,表明少量CNTs的添加并不改变催化反应途径,但却提升了工作态催化剂表面具有催化活性的Pt0物种在表面总Pt量中所占比例;与γ-Al2O3负载的参比体系相比,CNTs-γ-Al2O3负载的Pt基催化剂增强的催化加氢活性可能源于CNTs对氢的适度吸附、活化及溢流性能.     

金属与糖化酶共催化糊精水解加氢制山梨醇的研究

通过考察糖化酶对糊精水解的影响因素,确定了合适的糖化酶水解条件.通过对金属催化剂筛选,寻找出催化性能较好的Ru-P非晶态合金为加氢催化剂.采用超声辅助化学还原法制备了负载型Ru-P非晶态合金催化剂,与糖化酶相结合,用于糊精水解加氢一步法制备山梨醇,得到较高的山梨醇收率.     

羟基磷灰石负载Ru催化氨硼烷产氢性能研究

采用浸渍-还原法制备了Ru/羟基磷灰石(HAP)催化剂,并考察了Ru负载量、还原剂硼氢化钠的用量、还原温度以及反应条件对催化剂Ru/HAP催化BH₃NH₃水解产氢的影响.结果表明:当Ru的负载质量分数为0.3%、Ru与还原剂硼氢化钠的物质的量比为1.0:2.2、还原温度为303 K时,Ru/HAP催化剂催化BH₃NH₃水解产氢的转化频率T_OF为125 mol H₂·mol^-1Ru·min^-1.当搅拌转速为450 r·min^-1时,外扩散限制消除,产氢速率最大.产氢速率与催化剂浓度成正比,氨硼烷水解产氢反应由催化剂界面反应控制,Ru/HAP催化剂催化BH₃NH₃水解产氢反应对催化剂浓度反应级数为0.8.随着反应温度的升高,氨硼烷产氢速率系数增大,副产物偏硼酸钠越易从催化剂表面脱附,产氢速率逐渐增大.反应动力学计算表明Ru/HAP催化剂催化BH₃NH₃水解产氢反应对氨硼烷浓度为0级反应,活化能为44 kJ·mol^-1.     

碳纳米管促进Cu-基高效甲醇合成催化剂

用自行制备的碳纳米管（CNTs）作为促进剂，研制出一类高效甲醇合成催化剂CuiZnjAlk-Ox-wt%CNTs，评价它们对CO／CO加氢成甲醇的催化活性，并与非CNTs促进的相应体系作对比研究。实现发现，碳纳米管能显著地促进甲醇合成反应活性的提高。在493K，5．0MPa,H2/CO/CO2/N2=62/30/5/3(V/V),GHSV=8000h^-1的反应条件下, Cu6Zn3Al1-Ox-12.5wt%CNTs催化剂上，甲醇的时空产率达1064mgh^-1(g-catal)^-1；产物中甲醇的选择性达98％以上；而在相同的制备和反应条件下、在非促进相应催化剂Cu6Zn3Al1-Ox上，甲醇的时空产率只达729mgh^-1（g-catal)-1.H2-TDP观测揭示，常压下在CNTs材料、以及CNTs促进催化剂CuiZnjAlk-Ox-wt%CNTs上，可以吸附存储着数量相当可观、在423－573K温度范围处于可逆吸、脱附的吸附氢物种。这一特性将有助于在甲醇合成反应条件下，营造较高氢稳态的表面氛围，以有利于提高表面加氢反应的速率；与此同时，很可能由于加氢活性的提高，使得碳纳米管促进催化剂上甲醇合成反应所需温度比非促进的相应体系下降15－25K，这在相当大程度上将有利于提高CO的平衡转化率和甲醇合的平衡产率。本文结果表明，碳纳米管对H2优异的吸附、活化及存储性能对于促进其所改进催化剂上甲醇合成反应活性的显著提高，起着关键作用。     

In situ time-resolved FTIR investigation on the reaction mechanism of partial oxidation of methane to syngas over supported Rh and Ru catalysts

In situ time-resolved FTIR spectroscopy was used to study the reaction mechanism of partial oxidation of methane (POM) to synthesis gas and the reaction of CH4/O2/He (2/1/45, molar ratio) gas mixture with adsorbed CO species over Rh/SiO2, Ru/γ-Al2O3 and Ru/SiO2 catalysts at 500-600℃. It was found that CO is the primary product of POM reaction over reduced and working state Rh/SiO2 catalysts. Direct oxidation of CH4 is the main pathway of synthesis gas formation over Rh/SiO2 catalyst. CO2 is the primary product of POM over Ru/γ-Al2O3 and Ru/SiO2 catalysts. The dominant reaction pathway for synthesis gas formation over Ru/γ-Al2O3 catalyst is via the reforming reactions of CH4 with CO2 and H2O. For the POM reaction over Rh/SiO2 and Ru/γ-Al2O3 catalysts, consecutive oxidation of surface CO species is an important pathway of CO2 formation.     

甲烷氧化偶联催化剂和部分氧化反应机理的原位及非原位谱学表征

采用原痊红外和原位显微Raman光谱技术及XPS、吡啶（Py)吸附的漫反射UV谱、Py-TPD、CO2-TPD等方法对含氟稀土基催化剂上甲烷氧化偶联（OCM）反应活性氧物种、催化剂表面酸碱性进行了考察。在O2预处理和/或工作条件下的SrF2/La2O3,SrF2/Nd2O3,LaOF,BaF2/LaOF和BaF2/CeO2等催化剂上原位观测到超氧物种（O2^-),并在其中前4种催化剂上检测到O2^-物种与CH4反应生成的气相C2H4,CO2和表面碳酸盐等OCM反应主、副产物。这些结果为O2^-是相应催化剂上OCM反应的活性氧物种首次提供了直接的光谱证据。研究结果表明,催化剂的OCM反应性能与其表面酸碱性的强弱并无简单的对应关系。采用原拉时间分辨红外光谱和原位显微Raman光谱技术对SiO2和γ-Al2O3负载的Rh、Ru催化剂上甲烷部分氧化（POM）制合成气反应的研究表明,由CH4直接氧化生成CO和H2是Rh/SiO2上POM反应的主要途径,而燃烧-重整机理是Ru/γ-Al2O3和Ru/SiO2上CO和H2生成的主要途径,反应条件下催化剂表面氧（O^2-)物种浓度的差异很可能是导致这两种催化剂体系上POM反应机理不同的主要原因,其本质可能源于Rh和Ru对氧的亲合力的不同。     

不同载体负载的钴基费-托合成催化剂性能研究

考察了碳纳米管与传统氧化物作为载体负载的钴基催化剂用于费-托合成反应的性能.采用等体积浸渍法制备了钴基催化剂,并对催化剂进行了TPR、TEM、H2-化学吸附等表征分析.结果表明,Co/SiO2和Co/CNTs催化剂具有较低的还原温度且Co/SiO2催化剂还原峰较狭窄.TEM的结果显示Co/γ-Al2O3催化剂和Co/CNTs催化剂中的钴颗粒粒径分布范围较宽,而Co/SiO2催化剂的钴颗粒粒径分布较为均匀,这是导致其还原峰温范围不同的原因之一.费-托合成反应结果显示Co/CNTs催化剂和Co/γ-Al2O3催化剂具有比Co/SiO2催化剂更高的一氧化碳转化率,而Co/γ-Al2O3和Co/SiO2催化剂具有比Co/CNTs催化剂更高的C5＋选择性和较高的α值.     

In situ time-resolved FTIR investigation on the reaction mechanism of partial oxidation of methane to syngas over supported Rh and Ru catalysts

In situ time-resolved FTIR spectroscopy was used to study the reaction mechanism of partial oxidation of methane (POM) to synthesis gas and the reaction of CH₄/O₂/He (2/1/45, molar ratio) gas mixture with adsorbed CO species over Rh/SiO₂, Ru/γ-Al₂O₃ and Ru/SiO₂ catalysts at 500—600℃. It was found that CO is the primary product of POM reaction over reduced and working state Rh/SiO₂ catalysts. Direct oxidation of CH₄ is the main pathway of synthesis gas formation over Rh/SiO₂ catalyst. CO₂ is the primary product of POM over Ru/γ-Al₂O₃ and Ru/SiO₂ catalysts. The dominant reaction pathway for synthesis gas formation over Ru/γ-Al₂O₃ catalyst is via the reforming reactions of CH₄ with CO₂ and H₂O. For the POM reaction over Rh/SiO₂ and Ru/γ-Al₂O₃ catalysts, consecutive oxidation of surface CO species is an important pathway of CO₂ formation.     

镍基催化剂上催化裂解甲烷生长碳纳米管

以共沉淀法制备的 Ni-Al、Ni-Cu-Al和 Ni-L a-Al为催化剂 ,甲烷为碳源 ,在 773～ 10 2 3 K制备碳纳米管 ( CNTs) ,并通过 TEM和 XRD表征了 CNTs的部分性质 ,讨论了催化剂、反应时间和反应温度对 CNTs形貌、结构和产率的影响。结果表明 ,不同催化剂在相同温度下制备的 CNTs的形貌和结构有很大差异。Ni-Al催化剂上生长的 CNTs倾向于碳纤维结构。Ni-Cu-Al催化剂上生长的 CNTs具有节状结构。Ni-La-Al催化剂上生长的 CNTs管腔较大、管径较均匀且石墨化程度最高。在 10 2 3 K下 ,各种催化剂的活性都是在反应初期较高 ,然后随反应时间降低。Ni-Al催化剂在 2 h后活性降低很快 ,在 5 h后完全失活。Ni-Cu-Al和 Ni-La-Al催化剂活性随时间降低较缓慢 ,最后分别在 10 h和 15 h后完全失活。各种催化剂上生长的CNTs的产率随反应温度变化而变化。Ni-Al、Ni-Cu-Al和 Ni-La-Al催化剂上制备的 CNTs分别在 92 3 K、973 K和高于 10 2 3K左右达到最高产率     

不同类型分子筛对甲缩醛的催化性能

在间歇反应方式下, 研究了以甲醛和甲醇为原料合成甲缩醛反应所需的催化剂. 在30 ℃, 醛醇摩尔比为1∶2, 加入5%（质量分数）的催化剂条件下, 考察了HY, HM , Hβ, γ-Al₂O₃和 HZSM-5等催化剂对该合成反应的催化效果, 从中优选出HZSM-5. 进一步对不同硅铝比和 不同交换度的HZSM-5进行评价. 实验结果表明, 硅铝比为38, 交换4次的HZSM-5分 子筛对该 合成反应具有良好的催化作用, 甲醛的转化率为45%, 甲缩醛的选择性达99%. 该催化剂经 20次重复使用, 甲醛的转化率、 甲缩醛的选择性无明显变化, 表现出良好的催化稳定性 .     

杂原子MnAlβ分子筛负载Pt双功能催化剂的正庚烷临氢异构化性能

采用静态水热法合成一系列Mn骨架改性的杂原子β分子筛,将其作为载体通过浸渍法负载Pt制备双功能催化剂,用X线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、电感耦合等离子发射光谱(ICP)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、CO-化学吸附等手段对催化剂进行表征,并在常压固定床反应器上考察催化剂的正庚烷临氢异构化反应性能。结果表明:由骨架Mn改性的β分子筛负载Pt的催化剂显示出良好的催化活性,选择性明显高于通过Mn浸渍或Mn交换β分子筛得到的催化剂。催化剂最佳的组成为Pt负载量0.4%,n(MnO)/n(SiO2)=0.011,在230℃、空速2.7 h-1、氢料摩尔比值7.9时,正庚烷的转化率为62.1%,异构化选择性达到92.0%。骨架中引入杂原子Mn不仅可以调节孔道结构,还可以提高催化剂表面Pt的分散度,从而提高催化剂的异构化选择性。     

锰锆镧固溶体的制备及负载铜催化剂的性能研究

采用改进的共沉淀法制备锰锆镧复合氧化物(MnxZr1-xLayO2-σ)载体,然后采用等体积浸渍法负载活性组分Cu,制得铜基锰锆镧复合氧化物(Cuλ/MnxZr1-xLayO2-σ)催化剂.考察该催化剂催化CO、C3H6和NO转化反应的三效催化性能,并且利用XRD、TG和SEM等方法研究催化剂结构与性能的关系.实验结果表明:Mn:Zr:La摩尔比为0.9:0.1:0.06,Cu负载量为5%时,制得的Cu5%/Mn0.9Zr0.1La0.06O2-σ催化剂催化CO、NO和C3H6转化反应的活性良好;Mn、Zr和La能够形成稳定的Mn-Zr-La固溶体,可以有效提高催化剂的低温活性和热稳定性,并且不出现Cu、Mn、Zr或者La物种在载体表面富集的现象;因此,Cu5%/Mn0.9Zr0.1La0.06O2-σ催化剂具有良好的性能,在该催化剂上CO、C3H6和NO的起燃温度(T50)分别为112℃,253℃,210℃,完全转化温度(T90)分别为154℃、319℃和288℃,至500℃时转化率分别高达100%、97.5%和99.3%.