铜基催化剂在电还原二氧化碳领域的应用研究

为了实现碳达峰碳中和的国家战略,利用可再生能源发电将二氧化碳电催化转化为化学品再利用,这引起了科学界的广泛关注.铜基催化剂可将二氧化碳电还原为高附加值的多碳产物,但仍需研究其催化机理来提高催化产物的选择性和催化效率.根据铜的状态可将铜基催化剂分为单原子铜基催化剂、定向晶面铜基催化剂、氧化态铜基催化剂和铜合金/复合催化剂.本文简要介绍了以上4类铜基催化剂的常见制备方法、结构特点、电催化还原二氧化碳的效果和可能的催化机理.     

Pt-Sn-碱/r-Al_2O_3催化剂中氯和碱含量对戊烷脱氢的影响

以Pt-Sn/r-Al_2O_3工业催化剂为基础.考察了催化剂中氧及碱金属助剂含量对正戊烷脱氩活性和选择性的影响规律.阐明了脱氢活性、选择性及催化剂抗积炭能力与催化剂表面酸性的依赖关系.研究结果表明,添加一定含量的碱助剂可明显调变催化剂表面强酸中心,有效地抑制催化剂上的酸性反应,使脱氢活性有所加强,进而显著地提高催化剂的脱氢选择性和抗积炭能力.基础催化剂脱氯后再添加碱金属,可获得类似效果。     

精细化学品的绿色氧化合成

氧化反应广泛应用于精细化学品的合成中,对氧化过程实现绿色化可有效地减少精细化学品合成中的污染物排放,提高其原子经济性.笔者以分子氧和过氧化氢等为氧化剂,开发了可循环回收反复使用的固体催化剂、高效的均相金属卟啉和酞菁催化剂,以及无金属的环糊精催化剂体系.结果发现钌改性的铁锰尖晶石、钌改性的水滑石类催化剂和钌改性的全硅分子筛均为有效的仅使用氧气为氧化剂的高效催化剂;在以非贵金属为活性中心构筑固体催化剂方面,制备了以镍和钒为活性中心的有效催化剂体系;通过对仿生催化氧化体系的研究发现,简单的金属卟啉可有效地转化环己烷到己二酸、促进烯烃的环氧化以及由硫醚生成亚砜,金属酞菁可将对硝基甲苯氧化转化为对硝基苯甲酸;在开发无金属催化氧化体系方面,采用β-环糊精作为催化剂,成功地实现了在水中多种有机物温和条件下的催化氧化转化.因此可以认为固体催化剂和仿生催化剂均为在温和条件下可活化分子氧或过氧化氢、实现绿色氧化合成的有效催化剂.     

活性炭负载杂多酸催化合成乙酸乙酯的研究

研究了以负载杂多酸催化合成乙酸乙酯的反应,探讨了不同催化剂、原料配比、催化剂用量、反应时间及催化剂重复使用次数等对酯化率的影响.研究发现,负载杂多酸催化剂对乙酸乙酯的合成具有催化活性高、选择性强、不腐蚀设备、不污染环境、可重复使用等特点.在SiW12/C催化剂用量为乙酸质量的6%时,回流3 h.酯化率可达94.4%.     

火电厂SCR催化剂更新策略分析及效益评估

在分析现有催化剂更新方法和各层催化剂失活速率差异的基础上,提出了一种新的燃煤电厂选择性催化还原(SCR)催化剂再生-调换更新策略,并采用催化剂更新策略模拟方法对比分析了三种催化剂更新策略下的催化剂寿命、更新周期和脱硝装置运行成本.结果显示:此再生-调换更新策略可延长催化剂理论寿命21%,从而使催化剂更新周期延长50%.进一步对比脱硝装置运行成本发现:当催化剂价格为1×10~4~5×10~4元/m~3时,采用此更新策略较普遍采用的催化剂更换策略可节约运行成本7.87%~19.63%.新的催化剂更新策略可显著降低催化剂在燃煤电厂服役过程中的整体失活速率、延长催化剂使用寿命和节约脱硝系统运行成本.     

磷氮双掺过渡金属碳基催化剂制备及其电化学氧还原的应用研究

利用盐模板法合成了系列三维多孔的磷氮双掺杂过渡金属碳基催化剂,并对催化剂进行了电化学表征.对掺入过渡金属Fe、Co、Ni和Mn的一系列催化剂进行了电化学分析.实验结果表明,在碱性电解质中,掺Co的催化剂具有较优氧还原性能,起峰电势为860 mV,半波电势为800 mV,可媲美商用的Pt/C催化剂.该制备催化剂的方法具有...     

可膨胀石墨催化合成三乙酸甘油酯

以甘油和乙酸酐为原料、可膨胀石墨为催化剂合成了三乙酸甘油酯.研究了甘油和乙酸酐的摩尔比、催化剂用量、反应时间诸因素对产率的影响.实验结果表明可膨胀石墨是合成三乙酸甘油酯的良好催化剂.最佳反应条件:n(甘油):n(乙酸酐)=1:4.2,催化剂用量为反应物料总质量的1.5%,反应时间2 h,此条件下产率可达98.3%.     

高效可循环使用的季铵盐负载氯化钯催化的Biginelli反应

以季铵盐负载氯化钯为催化剂,由芳香醛、α,β 二羰基化合物、尿素(硫脲)合成了3,4 二氢嘧啶 2(1H) 酮/硫酮化合物. 结果表明:该合成方法使用季铵盐负载氯化钯为催化剂,在中性条件下合成目标化合物的产率最高. 催化剂PdCl_2/BTEACl是一种用量少、均相、中性、高效、可重复使用的催化Biginelli反应的催化体系.该方法反应条件温和、操作简单、实际应用性强,催化剂经简单分离后可循环使用. HPLC测定结果证实此催化体系循环使用7次后催化活性降低不明显.     

KOtBu:一种新的催化醛和胺反应生成酰胺的催化剂

报道了一种新的合成酰胺的催化剂.易得的KOtBu可在温和条件下有效催化芳香醛和伯、仲胺的反应得到酰胺类化合物.该催化剂具有较好的底物适应能力.     

浸渍法制备的Cu/Al2O3催化剂上仲丁醇的催化脱氢

采用浸渍法制备Cu/Al₂O₃催化剂. 研究了Al₂O_{3< /sub>晶形对催化剂结构和性能的 影响, 考察了催化剂对仲丁醇脱氢活性和选择性的影响. 借助BET, XRD和TPR对催化剂进 行 表征, 结果表明, 载体影响催化剂表面铜物种的存在状态. 对载体进行处理, 可 获得性能较佳的仲丁醇脱氢催化剂.}     

蒙脱石-铁(Ⅲ)催化剂的研究

制备了蒙脱石-铁(Ⅲ)催化剂.通过X射线衍射、电子显微镜 等研究了催化剂的 结构性质.在蒙脱石-铁(Ⅲ)催化剂中Fe(Ⅲ)存在于层间,蒙脱石结构没有根本变化.催化剂 中石英含量约为22%～24%.EC1,EC2中蒙脱结构缺陷较EC4,EC5和EC6少.EC4, EC5和EC6做催化剂时使反应物转化率高、速度快,与反应液分离简单,可重复使用.     

Cu-Zn催化剂的CO水汽变换反应特性

通过考察不同条件下烧结对Cu-Zn和Fe-Cr催化剂变换反应性能的影响,并结合催化剂的化学吸附表征手段,探讨了用Cu-Zn系催化剂替代Fe-Cr系催化剂作为高变催化剂的可行性.活性评价结果表明,从初期活性来看,Cu-Zn系催化剂不仅在低变温度,而且在高变温度下也优于Fe-Cr系催化剂;从催化剂的烧结特性来看,Cu-Zn系催化剂虽然在450℃的高温烧结条件下于初期阶段烧结明显,但500h之后逐渐趋于稳定,稳定后的活性仍优于Fe-Cr系催化剂.活性评价结果与CO化学吸附量测试结果相吻合.据此提出了不使用Fe-Cr系催化剂,在高、低温变换过程均使用Cu-Zn系催化剂的CO变换工艺,可将入口体积分数10%的CO去除到1%以下.     

催化氧化法处理印染废水的试验研究

以氧化镍为催化剂 ,利用次氯酸钠处理印染废水 .静态与动态试验结果表明 ,处理过程简单 ,效果好 ,废水的色度去除率可达 99%以上 ,CODCr可去除 50 %以上 .处理过程催化剂可重复使用 ,基本没有损失 .     

Au/TiO2的制备及可见光催化性能

采用沉积沉-沉淀法制备了Au/TiO2催化剂,并用IR、TG-DTA、SEM进行了表征.以甲醇气体消除反应为模式反应评价催化剂在可见光下的光催化性能.运用正交法设计实验方案,研究了金含量、焙烧温度和焙烧时间对催化剂催化活性的影响.结果表明金含量和焙烧温度对金催化剂的影响显著,Au含量lwt.%的Au/TiO2催化剂在200℃下活化5 h的光催化活性最佳.0.15 g催化剂可将初始浓度为35 g·m-3,流速为5 ml·min-1的甲醇气体消除62.3%.     

硅胶负载苯磺酸催化烯丙基芳基醚的Claisen重排反应

通过硅胶依次与氯化亚砜、苯酚和氯磺酸的反应制得了新型的硅胶负载苯磺酸催化剂.该催化剂在无溶剂和微波辐射条件下能高活性、高选择性地催化烯丙基芳基醚的Claisen重排反应,快速、高产率地得到烯丙基酚,且催化剂具有易回收、可重复利用和环境友好等优点.     

分散型磷钼酸铵催化剂下孤岛渣油的加氢裂化反应产物

分析了孤岛渣油在分散型磷钼酸铵催化剂存在下加氢裂化反应产物的性质.对比了不同的催化剂加入方法对产物组成、性质的影响.结果表明.高分散加入法能显著地提高催化剂的加氢活性和抑制生焦能力.在本实验条件下,孤岛渣油悬浮床加氢裂化过程具有中等(70％～80％)脱硫和脱镍(60％～80％)率,裂化产物AGO可用于生产柴油;VGO可用作FCC的原料.     

乙酸和丙烯一步合成乙酸异丙酯工艺

在Ti材高压釜中进行了催化剂的筛选和工艺条件的优化.考察催化剂种类及用量、反应温度、压力、时间等因素对反应的影响.通过催化剂的筛选,发现自制固体催化剂的活性高于采用对甲苯磺酸、β型分子筛作为催化剂的活性.采用自制固体催化剂,适宜的反应工艺条件为:反应温度130℃,催化剂用量为乙酸质量的7.5%,压力1.5MPa,反应时间6 h.在此条件下,乙酸转化率可达到85.43%,乙酸异丙酯对丙烯的选择性为98.52%.     

碱性甲醇燃料电池阳极催化剂的研究进展

综述了直接碱性甲醇燃料电池阳极催化剂的研究进展.由于采用碱性电解质,甲醇电化学氧化催化剂的选择可不再受只有铂才会表现较高的电催化活性的限制.指出了研究比较多的非铂催化剂Au,Pd,Ni和钙钛矿型稀土氧化物的研究机理,为进一步发展新型催化剂提供了新方向.     

碱土金属添加剂对Cu-ZnO/SiO2催化仲丁醇脱氢反应性能的影响

采用碱土金属Mg对SiO₂进行预处理后, 用浸渍法制备Cu-ZnO/MgO-SiO₂催化剂. 研究不同质量分数Mg对催化剂的结构和性能的影响, 考察该催化剂对仲丁醇脱氢活性和选择性的影响. 采用XRD,TPD和TPR对催化剂进行表征. 实验结果表明, Mg的加入提高了Cu组分的分散度, 同时降低了催化剂表面的酸性. 调节合适的Mg质量分数可获得性能较佳的仲丁醇脱氢催化剂.     

介质阻挡放电-催化降解甲苯的研究

〖JP2〗采用线板式介质阻挡放电结合催化剂去除甲苯，系统研究背景气体、催化剂负载位置、湿度等因素对甲苯去除与出口O3质量浓度的影响. 结果表明，负载催化剂能提高反应器的能量密度. 催化剂置于等离子体区，主要作用是催化含氧物种，实现甲苯的高效去除，〖JP〗同时可降低出口O3质量浓度. 发泡镍后端负载催化剂，比前端负载催化剂的甲苯去除效率高，出口O3质量浓度低. 湿度对等离子体去除甲苯具有双重效应，甲苯的去除效率随着湿度的增加先增大后减少.催化剂置于等离子体区后，可实现甲苯和O3的同时高效去除. 在等离子体催化体系中，甲苯的降解由高能电子和自由基引发，反应的主要产物是CO、CO2和H2O，气相副产物主要有烷烃、酸、醛和含苯环有机物.