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。     

Ni负载量对负载型Ni/SiO2催化剂结构及性能的影响

采用等体积浸渍法制备了Ni/SiO2催化剂,研究了镍负载量对二硝基甲苯(DNT)加氢制备甲苯二胺(TDA)的催化性能的影响,并通过XRD,BET,H2-TPR,H2-TPD方法对催化剂微观结构进行了表征。结果表明,Ni/SiO2催化剂在二硝基甲苯加氢合成甲苯二胺的反应中表现出良好的活性和选择性。当Ni负载量(即Ni与SiO2的质量比m(Ni):m(SiO2))≤28%时,随着镍负载量的增加,Ni活性中心数逐渐增大,催化剂的活性逐渐升高;而当Ni负载量>28%时,Ni活性组分在载体表面发生团聚,Ni活性中心数减少,催化剂的活性和选择性下降。当镍的负载量为28%时,DNT转化率达到了93.68%,TDA选择性为97.73%。     

水滑石基Ni(Mn,Cu)Fe复合氧化物的制备及其低温NH_3-SCR应用

为了提升NiFe复合氧化物(NiFe-LDO)催化剂的低温脱硝性能,采用尿素水热分解法将过渡金属Mn和Cu原位引进NiFe类水滑石(NiFe-LDH)层板,借助Ni(Mn, Cu)Fe类水滑石(Ni(Mn, Cu)Fe-LDH)经500℃焙烧衍生构筑Ni(Mn, Cu)Fe复合氧化物(Ni(Mn, Cu)Fe-LDO)催化剂,考察协同功能组分Mn和Cu原位引入NiFe-LDH对衍生构筑复合氧化物催化剂低温脱硝性能的影响。研究结果表明:经Mn和Cu掺杂衍生构筑的Ni(Mn, Cu)Fe-LDO催化剂呈现出更好的低温脱硝性能,NiCuFe-LDO催化剂在210～360℃时,NO转化率均超过90%,N2选择性可达95%以上;而NiMnFe-LDO催化剂在150℃时NO转化率可达90%,180℃时NO转化率接近99%,150～360℃活性温窗范围内催化剂的N2选择性均可以稳定在96%以上,同时,其还呈现较好的高空速适应性和较强的抗水抗硫性能;Mn和Cu的引入不同程度地优化了Ni(Mn,Cu)Fe-LDO催化剂的氧化还原性和酸碱性,这是因为Ni3+和Mn3+间的电子转移加速了催化剂表面氧化还原循环,导致NiMnFe-LDO具有更优异的低温NH3-SCR性能。     

氨辅助浸渍法制备抗烧结Ni/SiO_2催化剂及其甲烷二氧化碳重整反应的性能

以硝酸镍为前驱盐、商品SiO2为载体,采用氨水辅助浸渍法通过改变n(NH_3)/n(Ni)制备了系列Ni/SiO_2催化剂,并将其应用于甲烷二氧化碳重整(DRM)制合成气反应.实验结果表明:在浸渍过程中加入氨水可显著改善Ni/SiO2催化剂的DRM反应活性、稳定性和抗积碳性;随着氨水添加量的增加,催化剂活性相分散度提高,当浸渍液中n(NH_3)/n(Ni)≥6时,经800℃焙烧后催化剂上NiO物种的平均粒径小于5nm.通过改变氨水、SiO_2、前驱盐的浸渍顺序,发现只有用硝酸镍与一定浓度的氨水配成的混合溶液浸渍SiO_2才能获得具有良好分散度的Ni/SiO_2催化剂.氨水与Ni形成的镍氨络合物能够避免在浸渍过程中生成Ni(OH)2沉淀,进而有利于Ni物种在SiO_2表面均匀分散.氨水所形成的碱性环境还可使载体表面Si—O物种部分溶解或"软化",进而促进Ni物种与载体表面相互作用,在后续的焙烧过程中生成与SiO_2具有较强相互作用的Ni物种以及表面镍硅酸盐物种.这些物种具有良好的抗烧结性能,可防止Ni物种在高温下团聚,并在600℃以上通H_2还原后得到分散性良好且具有较强抗烧结性能的金属Ni颗粒.     

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.     

负载型乙腈合成钼催化剂XPS表征与催化活性

用XPS研究CO-H_2-NH_3混合气合成乙腈负载?催化剂表面Mo物种。结果表明,乙腈合成催化活性与表面Mo~(4+)物种有关,活性评价表明,载体明显地影响乙腈合成催化活性,催化剂活性高低??为Mo/TiO_2>Mo/ZrO_2 ?MoγAl_2O_3>Mo/SiO_2>Mo/MgO;这种效应可能来自不同载体对于调变和稳定表面Mo物种??价态作用的??。     

Ag/γ-Al_2O_3催化剂对煤泥水热解制备氢气的催化作用

采用等体积浸渍法制备Ag/γ-Al2O3负载型催化剂,并考察了Ag负载量的变化对催化剂活性的影响;采用XRD,TPR,XPS和SEM等检测方法对催化剂结构进行分析,并与其催化性能进行关联.实验结果表明:在600～900℃内,不同负载量的Ag/γ-Al2O3催化剂催化活性差异不大,但在900～1100℃内,当负载量的质量分数为5%时,催化剂的活性增强;XRD和SEM结果表明,负载量质量分数为5%的催化剂Ag衍射峰较弱,表明负载的Ag物种很好地分散于载体上;TPR结果表明,负载量质量分数为5%的催化剂无氧化态的Ag存在,Ag仅以单质形式存在.     

高稳定性网状Ni/ZrO_2催化剂CO甲烷化性能研究

合成具有抗烧结和抗积碳性能的Ni基催化剂是CO甲烷化催化剂设计的难点,而利用催化剂载体特定的结构对活性金属纳米颗粒的空间限域效应是提高镍基催化剂活性和稳定性的有效策略。以一步法制备的Ni/UiO-66为前驱体,经焙烧和还原,获得了一系列具有网状结构的Ni/ZrO_2催化剂。针对反应强放热的特点,三维网状结构在稳定镍颗粒的同时,三维空隙结构能够有效移除反应中的局部热点,并且金属Ni与载体ZrO_2紧密的界面结构有效地提升了催化剂的活性和稳定性。结果表明,一步法制备的Ni/ZrO_2催化剂的反应活性和稳定性均优于浸渍法制备的Ni/t-ZrO_2催化剂,在压力1 MPa,t=325℃,WHSV=15 000 mL·g~(-1)·min~(-1)条件下,Ni/ZrO_2-N催化剂的CO转化率达到86%,反应120 h后催化剂网状结构保留完好,反应活性和选择性保持稳定。CO甲烷化结果表明,网状结构催化剂的设计策略可以拓展至对其他活性金属进行限域以提升其反应活性和稳定性。     

制备条件对水蒸气重整甲烷Ni/ZrO2催化剂性能的影响

研究Ni/ZrO2催化剂对水蒸气重整甲烷制合成气的催化性能.研究表明,当Ni负载量低于10%(质量分数)时,催化剂活性随Ni负载量增加而增大,Ni负载量大于10%后,反应温度为1 073 K时,CH4转化率逐渐接近其热力学平衡值.用Ni或NiO的纳米粉体机械混合法制得的Ni ZrO2催化剂,因Ni纳米微晶发生部分团聚,催化剂活性相对于浸渍法制备的Ni/ZrO2低.     

Ni/改性蒙脱土-海泡石催化生物油重整制氢

以碱处理后的蒙脱土-海泡石(Mmt-Spt)为载体,金属Ni为活性组分,制备了Ni/Mmt-Spt催化剂,考察其对生物油重整制氢的影响。比表面积分析(BET)结果表明改性后的Ni/Mmt-Spt催化剂具有较大的比表面积;扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明催化剂反应后仍保持纤维状结构;X射线衍射(XRD)和NH_3-程序升温脱附(NH_3-TPD)分析结果表明Ni/Mmt-Spt催化剂上NiO的颗粒更小、分散更均匀。改性后Ni/Mmt-Spt催化剂的酸中心减少,催化剂中存在的Mg、Ca能促进水煤气变换反应进行,有利于提高氢气产率,并有助于消除积炭,降低结焦率。当重整制氢的工艺条件为900℃、水碳质量比6、质量空速(WHSV)2 h~(-1)时,Ni/Mmt-Spt催化剂对应的氢气产率为81.5%,潜在氢气产率为90.4%,结焦率为3.8%,与以Ni/Al_2O_3为催化剂相比,氢气产率高7.1%,结焦率低1.8%。     

Mg-Cu／SiO2体系催化NO＋CO反应的研究

采用溶胶凝胶法和浸渍法制备了不同组成的Mg-Cu/SiO2催化剂,利用BET,XRD和H2-TPR等研究了该催化剂的表面结构及在NO+CO反应中的催化活性.结果表明,随着Mg含量的增加,活性组分Cu与载体之间的作用力逐渐增强,CuO还原温度逐渐升高.在NO+CO反应中,当Cu的含量是载体SiO2质量的2%,Mg的含量是载体SiO2质量的3%时,Mg-Cu/SiO2催化剂活性最高,250 ℃时NO生成N2的转化率达到100%.     

改性活性炭纤维催化碳酰肼去除给水中的溶解氧

将制备的水热改性活性炭纤维负载Ni(Ni/GSACF)作为催化剂,催化碳酰肼还原去除水中的溶解氧(DO),考察反应时间、反应温度、初始pH值、碳酰肼质量浓度和催化剂质量浓度对DO去除效果的影响.在优化条件下,45 min后水中的DO质量浓度从5.1 mg·L^-1降至0.1 mg·L^-1,去除率可达98.0%.对载体和催化剂进行表征分析,水热处理后GSACF表面的含氧官能团明显增加,催化剂表面具有均匀分散的活性Ni物种.研究结果表明:活性炭纤维表面含氧官能团的增加有利于促进活性Ni物种在活性炭纤维表面的分散,从而提高Ni/GSACF催化剂的催化除氧性能.     

铜锰基SBA-15催化剂的制备及其甲苯燃烧消除的催化性能

以介孔分子筛SBA-15为载体,采用浸渍法分别制备了Cu、Mn和CuMn（物质的量比为1∶1）的质量分数为5%～17%的Cu/SBA-15、Mn/SBA-15和CuMn/SBA-15催化剂,以及Ce质量分数为2.5%～7%、CuMn（物质的量比为1∶1）质量分数为12%的Ce/CuMn/SBA-15催化剂,在常压固定床反应器上评价了这些催化剂对甲苯催化燃烧的反应性能,用X-射线衍射、透射电镜、程度升温还原等分析手段对催化剂的结构进行了研究。活性评价结果表明,Cu质量分数大于12%时,Cu/SBA-15催化剂具有好的活性;Mn质量分数大于8%时,Mn/SBA-15催化剂具有好的活性;CuMn质量分数大于8%时,CuMn/SBA-15催化剂具有好的活性。并且相同Cu、Mn质量分数的双组分催化剂比单组分催化剂的活性要好,在Ce/CuMn/SBA-15催化剂中,Ce质量分数为2.5%～3.5%时,能提高催化剂的活性。结构研究表明,所有催化剂的SBA-15介孔结构仍然保持,并且Cu、Mn等活性组分都已分散在SBA-15分子筛的孔道中。在Ce/CuMn/SBA-15催化剂中,Ce质量分数小于5%时能促进CuMn的分散,并且提高了催化剂的氧化还原能力。     

Ni/Al水滑石催化DMC与苯酚的酯交换反应研究

通过水热合成法制备了Ni/Al水滑石催化剂,并测试了其催化DMC与苯酚酯交换反应的性能,考察了沉淀剂和镍铝摩尔比对Ni/Al水滑石活性的影响。结果发现,Ni/Al水滑石具有较好的酯交换催化活性,且以尿素为沉淀剂制备的Ni/Al水滑石晶型较好,目标产物的选择性也较高。进一步研究表明,均一的水滑石物相对酯交换反应的催化活性有利,在镍铝摩尔比为1:1,n(Urea):n(NO3-)=1:1,100℃水热合成条件下制备的催化剂的催化活性最好,碳酸二甲酯(DMC)的转化率为20.2%,甲基苯基碳酸酯(MPC)和碳酸二苯酯(DPC)的收率分别为13.1%和3.8%。     

甲烷无氧芳构化催化剂的X光电子能谱分析

通过对甲烷无氧芳构化反应不同焙烧温度催化剂进行X光电子能谱分析，发现600℃焙烧温度，催化剂中Mo(3d5)的结合能较400℃和700℃高，同时Mo的相对含量较高，在活性评价中，600℃焙烧的催化剂活性最好，说明了高价钼氧化物是催化剂活性物种的初始形态；同时发现高温焙烧（高于600℃）引起分子筛骨架脱铝，焙烧温度达700℃时，骨架脱铝变得严重，引起催化剂酸性下降，导致催化剂活性下降，而Si元素在700℃以下焙烧时相对稳定，分子筛基本骨架结构没有被破坏。     

Ni和Ce前驱体对Ni-CeO_2/SiO_2催化剂的甲烷部分氧化制合成气性能的影响

以不同Ni和Ce的化合物为前驱体、商品SiO_2为载体,采用浸渍法制备了一系列Ni/SiO_2、CeO_2/SiO_2和Ni-CeO_2/SiO_2催化剂,对CeO_2在SiO_2载体上的分散情况进行了表征,在此基础上进一步探究了不同前驱体制备的CeO_2/SiO_2对Ni物种的稳定情况以及Ni-CeO_2/SiO_2催化剂的甲烷部分氧化(POM)制合成气的反应性能.研究发现:以Ce(NO3)3或Ce(NO3)3添加柠檬酸制备的CeO_2/SiO_2催化剂的氢气程序升温还原(H2-TPR)谱图中均同时出现了表面CeO_2和体相CeO_2物种的还原峰,而以Ce(CH3COO)3制备的CeO_2/SiO_2催化剂上则主要含表面CeO_2物种.不同前驱体制备的1%Ni/SiO_2(1%为质量分数,下同)催化剂的POM反应稳定性均较差.向1%Ni/SiO_2中添加CeO_2后,以硝酸盐或硝酸盐添加柠檬酸制备的1%Ni-10%CeO_2/SiO_2催化剂的POM反应稳定性均显著改善,且Ni物种的还原峰温均有所提高,说明相关催化剂上的CeO_2与Ni物种之间存在较强的相互作用,可以较好地稳定催化剂上的Ni物种,防止其在反应条件下烧结.向以乙酸盐为前驱体制备的Ni/SiO_2中添加CeO_2后,1%Ni-10%CeO_2/SiO_2催化剂的POM反应稳定性有所下降,其原因可能是该催化剂上的CeO_2与Ni物种之间的相互作用较弱,不利于稳定Ni物种.     

水滑石-石墨烯复合物用于CO甲烷化

以水滑石-石墨烯复合物为前驱体,经还原活化后用于CO甲烷化反应,利用石墨烯的高热导性,以期提高甲烷化催化剂抗烧结性能.研究发现:在复合物中,水滑石主要分布在石墨烯片层上,但是由于石墨烯片层面积较大,会将部分水滑石包裹起来,造成水滑石结晶度下降,同时这种构象可能导致还原后所得催化剂中部分金属活性组分被覆盖,进而无法与原料气体接触,所以混有石墨烯的催化剂催化性能弱于Ni-Al_2O_3催化剂,但其高温抗烧结性能明显提高:Ni-Al2O3/5%,rGO催化剂经50,h的稳定运行,其CO转化率一直稳定在100%,.     

载体对镍基催化剂在苯酚加氢反应中的影响

以Ni(NO3)2·6H2O为活性金属前驱物,采用过量浸渍法制备了Ni/HZSM-5、Ni/HY、Ni/Al_2O_3、Ni/TS-1、Ni/ZrO_2和Ni/CeO_2催化剂,Ni的质量分数由TPR结果计算可得分别为9.2%、9.1%、9.2%、9.5%、9.2%、9.3%.考察了催化剂对苯酚加氢反应的活性和产物选择性的影响.采用X射线衍射、N_2吸附、NH_3程序升温脱附、H_2程序升温脱附等手段对催化剂进行了表征.结果表明,载体的孔结构、酸度的强弱和酸中心数量与苯酚加氢活性具有紧密联系.在反应温度493 K,氢气压力5 MPa下反应180 min,Ni/Al_2O_3具有最高的苯酚转化率,达到85.63%,产物中环己酮选择性最高,达到79.2%;Ni/HZSM-5也有较高的苯酚转化率,而此时产物中环己烷的选择性最高,达到93.9%.     

Co助剂对Ni-B非晶态催化剂微观结构和加氢性能的影响

通过化学还原法制备了一系列Ni-B非晶态合金催化剂,研究了n(KBH4)/n(Ni)和Co含量对Ni-B非晶态合金催化剂微观结构及其催化二硝基甲苯(DNT)合成甲苯二胺(TDA)性能的影响。通过XRD和H2-TPD技术对催化剂微观结构表征表明,随着n(KBH4)/n(Ni)的增大,NiB2含量增多,催化剂的加氢性能先增大后减小;当n(KBH4)/n(Ni)=4时,Ni-B非晶态合金的催化加氢性能最优。Co助剂的引入增大了Ni-B非晶态合金的无序程度,降低了Ni活性中心对H2的吸附强度,使得H2物种更容易在催化剂表面流动并参加反应,进一步增大了Ni-B催化DNT加氢合成TDA的活性和选择性。当Co的摩尔分数为6%时,Ni-Co-B非晶态合金催化剂的性能最优,DNT转化率为96.8%,TDA的选择性达100%。     

镍钛类水滑石衍生物富氧选择性催化还原NO

采用制备镍钛类水滑石前驱体的方法制备其衍生物催化剂,用于富氧条件下C3H6选择性催化还原NO反应。结果表明,镍钛类水滑石衍生物催化剂在410℃时对NO的转化率达到67%。该催化剂表现出以锐钛矿为主,含有少量氧化镍和钛酸镍的混合结构。硝酸盐物种是C3H6选择性催化还原NO反应的活性中间体。