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。     

碳基材料在电催化还原CO2中的应用

电催化还原CO₂能够将CO₂转换成高附加值的化学品或燃料,该工艺是一种缓解能源危机和全球变暖的理想途径。但由于缺乏性能优异、价格低廉、环境友好的催化剂,该途径的实用化仍具挑战性。碳基催化剂因具有资源丰富、导电性好、比表面积大、环境友好等优点而被广泛应用于多种催化反应中。目前报道的系列碳基催化剂在CO₂还原反应中也展现出极好的催化性能和应用潜力。综述了N原子掺杂、构造缺陷、单原子负载和金属纳米颗粒负载等手段对碳基材料电催化还原CO₂性能的影响及其催化机制,并总结了电催化还原CO₂所面临的挑战。同时对未来碳基电催化剂的合成及发展进行了展望。     

碳掺杂pg-C3N4的制备及其光催化性能研究

为了提高单一半导体材料的光催化活性,采用水热法制备高比表面积的多孔石墨相氮化碳(pg-C₃N₄),通过碳掺杂和金纳米粒子(AuNPs)负载对pg-C₃N₄进行改性得到Au/pg-C@C₃N₄复合纳米材料,并对复合材料的组成、微观结构和性能进行表征。结果显示,碳元素的引入并未破坏pg-C₃N₄原有的片层结构,但明显提高了pg-C₃N₄的比表面积（高达158.2 m²/g）;AuNPs引入基体后,AuNPs的等离子共振效应可显著提高基体对可见光的吸收和光生电子-空穴的分离效率;当AuNPs含量为0.5%（质量分数）时,复合纳米材料具有最佳的光催化性能（表观反应速率常数k=0.078 4 s^-1）。因此,通过碳掺杂和纳米Au负载改性pg-C₃N₄可制备高活性复合光催化剂,为今后进一步提高氮化碳基催化剂的催化活性提供了理论基础。     

木质素模化物苯二酚的裂解实验与芳基开环机理分析

以邻苯二酚、对苯二酚和间苯二酚为木质素模化物进行居里点裂解实验,利用气相色谱仪和气相-质谱联用仪进行产物检测. 实验结果显示： 对苯二酚裂解首先形成1,4-苯醌,开环后主要生成CO(1.6%,质量分数,以下同）和C₂烃（2.7%）、C₄烃（2.8%）;邻苯二酚在670℃可检测到苯乙烯,开环产物主要为C₄烃（5.2%）和CO（3.1%）;间苯二酚开环反应后,CO和CO₂产量均较高,分别为2.2%和1.7%,且C₁烃~C₅烃无明显偏向（1.1%~2.2%）,其开环反应涉及CO和CO₂两条反应路径,裂解过程较为复杂. 基于3种苯二酚裂解产物的分布情况,分析木质素裂解过程中芳基的开环反应机理及羟基相对位置对芳基开环反应的影响.     

微波耦合铁基催化剂辅助废塑料裂解脱氢研究

塑料裂解脱氢可以实现废塑料的高值化利用。与传统塑料热解相比，微波催化可以在较短时间内实现更高的H₂产率和转化率。对比研究了不同结构的Fe基催化剂在微波场下对塑料脱氢产率的影响，探讨了催化剂组成与塑料脱氢活性之间的作用机制。结果表明，Al₂O₃负载型Fe催化剂和Fe-Al复合氧化物均可以获得较高的H₂产率，并促进碳纳米管的生成，后者的H₂产率可达46 mmol/g。通过X 射线衍射和穆斯堡尔谱的表征分析，发现催化剂的微波吸收性能、催化剂中铁的形态和分散度是决定塑料在微波场下裂解脱氢性能的重要因素。此外，采用SiC管反应器屏蔽微波电磁场，研究了微波对塑料裂解脱氢反应的影响。在相同的温度条件下，SiC管反应器中的塑料裂解脱氢性能显著下降，证明微波电磁场对塑料裂解脱氢反应具有促进作用。     

Cu-Ni/C催化剂的低温制备及其催化合成碳酸二甲酯的研究

 采用氧化石墨（GO）作为碳素载体前驱体,金属氨配合物作为金属前驱体,用水合肼以低温液相还原的方式制备了碳负载铜镍合金催化剂（Cu-Ni/C）。通过FTIR、XRD、SEM、TEM和微反技术来研究催化剂的微观结构和反应性能。结果表明,90 ℃下还原得到碳负载的铜镍合金催化剂的合金粒径小于50 nm,能很好的分散于载体表面。在140 ℃,0.6 MPa的条件下,CH₃OH和CO₂在催化剂的金属活性位上发生反应,生成碳酸二甲酯（DMC）,甲醇的最高转化率为4.2%,DMC的选择性达到84.5%。     

水在有机质形成气态烃演化中作用的热模拟实验研究

为探讨水在气态烃形成演化中的作用，选用鄂尔多斯盆地神山褐煤进行加水和无水的热模拟实验对比研究. 实验显示，水参与了成气的化学反应，增加了CO₂和H₂的产率，同时在一定程度上增加了烃类的产率，特别在高演化阶段明显增加了甲烷的产率. 无水实验或加水实验中甲烷的δD随甲烷产率的增加呈线性变重，而且在相同产率的情况下，加水实验甲烷的氢同位素组成明显变轻35‰左右. 无水、加水实验甲烷的碳同位素组成在相同甲烷产率的情况下基本保持一致. CO₂中δ¹³C（碳同位素）随着温度的升高变化不大，说明干酪根中羧基的脱落不存在动力学分馏. CO₂中碳同位素组成在加水实验中变轻是水参与成烃演化化学反应的有利证据之一，这种变化是由于水与烯烃反应使得亚甲基碳转变为羧基碳造成的.     

介孔CoFe/CeO2催化剂CO2与甘油干重整制合成气的实验研究

利用生物柴油副产物甘油和CO₂干重整制取高附加值合成气，关键是高性能催化剂的选择和研究。通过胶体溶液燃烧法制备了CoFe/CeO₂催化剂，在固定床反应器中，温度范围650～800 ℃条件下，研究了CO₂与甘油干重整过程中的催化活性和稳定性。结果表明，胶体溶液燃烧法制备的CoFe/CeO₂催化剂具有典型的介孔结构，比表面积为33.4～40.8 m²/g，表现出了活性组分Co-Fe与载体CeO₂较强的相互作用。 7CoFeCe显示出了较好的干重整催化性能，750 ℃下甘油转化率达84.8%，CO₂转化率达19.9%。随着温度的升高，CO₂转化率提高，在800 ℃下，CO₂转化率达到了30.3%，表明高温有利于逆水汽变换反应。稳定性实验表明，介孔CoFe/CeO₂催化剂具有较好的干重整稳定性。     

固体酸催化混合胺的CO2解吸性能分析

碳捕获与封存技术（CCS）是针对能源危机的一种综合性解决方案,胺基溶液CO₂吸收与解吸是其关键技术步骤。试验以胺基溶液乙醇胺（MEA）为主体吸收剂,分别选取N-甲基二乙醇胺（MDEA）和4-（二乙胺）-2-丁醇（DEAB）为添加剂,然后分别选取γ-Al₂O₃和沸石分子筛（HZSM-5）为催化剂,探究不同配比条件对MEA的CO₂解吸性能的影响。试验结果表明,添加DEAB比添加MDEA所消耗的热负荷更少,最高可减少61.8%,最低可达0.15~0.20 MW·h·t^-1 CO₂。相对于γ-Al₂O₃,HZSM-5能更显著地提高反应速率,反应速率最高可达17.2×10^-3 mol·L^-1·h^-1。5 M（mol/L）MEA/1.25 M DEAB+HZSM-5的组合效果最佳,是胺基溶液CO₂解吸的优选方案。     

Pd/γ-Al2O3催化剂作用下对苯醌加氢制备对苯二酚

采用浸渍法制备了负载型钯催化剂（Pd/γ-Al₂O₃）,并将制备的催化剂应用于对苯醌加氢制备对苯二酚反应. 考察了不同反应温度、压力、时间、催化剂用量等因素对Pd/γ-Al₂O₃催化剂性能的影响. 以甲醇（CH₄O）作为溶剂,在反应温度为30 ℃、氢气（H₂）压力为3.0 MPa、反应时间为2 h、对苯醌和甲醇的质量比m（对苯醌）:m（甲醇）=3:47、催化剂质量分数仅为0.25%（以对苯醌质量计）的条件下,对苯醌转化率为100%,对苯二酚的选择性为96.9%,产率为96.9%.     

钒含量和焙烧温度对V2O5/TiO2催化剂物理和化学性质的影响

 V₂O₅/TiO₂催化剂中活性组分状态对催化性能影响很大,影响活性组分状态主要是活性组分含量以及在不同温度下的焙烧.本文通过溶胶-凝胶法制备V₂O₅/TiO₂催化剂,运用X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、氮吸附/脱附(BET)、X射线光电子谱(XPS)、拉曼光谱(Raman Spectroscopy)和透射电镜(TEM)对所制备的催化剂进行了结构表征.XRD和TEM表明定量掺杂活性组分可以提高催化剂的热稳定性,且活性组分很均匀的分布在催化剂之中.BET、XPS和Raman光谱表征表明,催化剂结构、活性组分状态受活性组分含量和焙烧温度影响.活性组分含量和焙烧温度对催化剂的物理和化学性质有强烈影响,主要表现在催化剂的热稳定性、相组成、活性组分分散性和状态,并最终表现在用氨选择性催化还原氮氧化物反应的催化活性上.     

Catalytic combustion properties of nanocomplex oxide for natural gas

The catalysts of copper oxide supported on cerium dioxide were prepared by different methods for methane catalytic combustion. The effects of copper content in the catalysts and calcination temperatures of the catalysts on the catalytic activity are investigated. Results show that the complex oxide catalyst exhibits high catalytic activity for methane combustion due to the synergistic effect of CuO and CeO₂. The catalyst prepared by impregnation is more active than that prepared by controlled coprecipitation even if CuO content is the same. When W(CuO)<13%, the light-off temperature and full conversion temperature for the CH₄ reaction decrease with the increasing of CuO content in the catalysts. However, when the copper content is above 13%, the excess CuO has a negative effect on the catalytic activity owing to the formation of bulk CuO particles. A proper calcinations temperature of 650 ℃ can lead to a high dispersion of CuO and accordingly can enhance the catalytic activity of the composites.     

磷钼钒多酸基固体酸催化剂高效加氢精制FCC汽油

以目前国际上两大研究热点杂多酸和纳米晶沸石为研究的活性组分和载体,采用浸渍法制备了镍盐(以NiO计2.5%)促进的单钒取代磷钼酸(10%)基纳米HZSM—5复合固体酸催化剂,IR和UV-Raman表征的结果显示单钒取代磷钼酸以Keggin结构存在于载体纳米晶HZSM—5上.在连续固定床反应器上以劣质催化裂化汽油加氢精制为探针反应评价了制备催化剂的反应性能.评价结果表明,在温和的反应条件下[汽油,2.2mL/h;WHSV,0.8h-1;反应温度285℃;VH2∶V油=300;系统压力2.1MPa;催化剂装填量2.1g],产物组成经碱洗和乙醇调和后可达到93#汽油国V排放标准,催化剂显示出了良好的低温芳构化、加氢脱硫反应性能和催化活性的稳定性.催化剂具有可循环使用、制备方法简单和加氢精制活性高等优势,具有一定应用前景.     

纳米BaTiO3负载Ni基催化剂在CO2重整CH4制合成气反应中催化活性的研究

通过溶胶-凝胶法制备的纳米Ni/BaTiO3,并把浸渍Ni所得的Ni/BaTiO3催化剂用于CO2重整CH4制合成气的反应,研究表明,此两种催化剂对反应均具有高活性.通过研究焙烧温度、还原温度、反应温度和制备方法对催化反应活性的影响,发现焙烧温度、还原温度对反应活性影响不大,但用溶胶-凝胶法制备的Ni/BaTiO3催化剂催化活性比浸渍法制备的要高.     

Pd/ZrO2-Al2O3催化剂的甲烷催化燃烧性能

用共沉淀法制备不同摩尔配比的ZrO2和Al2O3混合载体，负载贵金属Pd后，对该催化剂系列进行甲烷燃烧反应的活性表征．利用XRD.BET，BJH孔分布，CO脉冲吸附Pd分散度测定法等技术考察了ZrO2和Al2O3不同配比对混合载体的结构和催化剂性能的影响．结果表明．ZrO2和Al2O3的摩尔比为1：5．8的负载Pd催化剂活性最好，载体中单斜晶相氧化锆和较大孔径分布的催化剂都有助于催化剂活性的改善．     

Mesoporous iron oxide-silica supported gold catalysts for low-temperature CO oxidation

Mesoporous iron oxide-silica composite with a high silica content was synthesized by hydrothermal method, and another composite material with a high iron content was obtained by etching part of silica in alkaline solution. Gold catalysts were loaded onto both composites by a deposition-precipitation method, and used for CO oxidation. The samples were characterized by Brumauer- Emmet-Teller （BET）, X-ray diffraction （XRD）, X-ray photoelectron spectra （XPS）, transmission electron micro- scope （TEM） and scanning electron microscope （SEM） techniques. Both composites had high specific surface areas and were amorphous. The Au nanoparticles dispersed on the surface of the composites existed in metallic state. Composite with high silica content was not suitable for Au loading, and its supported gold catalyst showed poor per- formance in catalytic reaction. In contrast, composite with high iron content allowed efficient Au loading, and CO could be oxidized completely at low temperature on its supported gold catalyst. The effects of deposition-precipi- tation pH values on Au loading and activity of the catalyst were investigated, and the results indicated that Au loading was the highest and the catalyst was the most active for CO oxidation when the synthesis pH was adjusted to 8.     

Ni/Al_2O_3、Co/Al_2O_3和Ni-Co/Al_2O_3催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢的性能

利用浸渍法制备Ni/Al2O3、Co/Al2O3、Ni-Co/Al2O3催化剂,考察催化剂对乙醇水蒸气重整反应的催化性能,对催化剂进行x射线衍射(XRD)表征.实验结果表明,Ni/Al2O3催化剂具有较好的低温活性,Co/Al2O3催化剂具有较高的氢气选择性和较低的甲烷选择性,而Ni-Co/Al2O3催化剂表现出良好的催化性能,有较高的低温活性,较高的氢气、二氧化碳选择性,较低的一氧化碳、甲烷选择性,450 ℃时乙醇转化率达到100%, 氢气选择性为79.8%,二氧化碳选择性为91.9%.     

纳米CuO/CeO2制备、表征及对甲烷燃烧催化活性

文中用柠檬酸络合法制备了纳米稀土复合氧化物Cu_xCeO_δ，以透视电子显微镜（TEM）、热重-差热分析（TG-DTA）、Brunauer Emmett Teller（BET）比表面和X射线衍射分析（XRD）、粒度二次分布仪等方法表征了复合物粉末的粒径、热稳定性、比表面、晶相和二次粒度分布，以常压微型固定床反应器考察了该复合物催化剂对甲烷燃烧的催化活性。研究了复合物中CuO含量和焙烧温度对催化活性的影响，并初步探讨燃烧反应的机理。     

CuH分解制备铜基催化剂及其催化CO氧化反应的活性研究

宏量制备CuH纳米粒子，并通过CuH纳米粒子在不同气氛下的热分解制备了具有不同组成和结构的铜基催化剂．CuH纳米粒子在N2中分解制备的催化剂表现出最好的CO催化氧化活性，而CuH纳米粒子在O2中分解制备的催化剂表现出最差的CO催化氧化活性．基于上述结果讨论了铜基催化剂在CO氧化反应中的结构-性能关系．     

纳米Co_3O_4的制备及其在富氢气氛下CO选择氧化反应中的催化性能

过渡金属氧化物四氧化三钴(Co_3O_4)在CO氧化反应中展示了较好的低温活性.Co_3O_4催化剂用于富氢气氛下CO选择氧化反应已引起了人们极大的关注,具有潜在的应用前景.采用液相沉淀-热解氧化方法制备了2种不同形貌的纳米Co_3O_4.用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等技术考察了包括沉淀剂种类、老化时间、焙烧温度等合成条件对生成Co_3O_4形貌、晶粒尺度的影响.制备的Co_3O_4的外形与沉淀前驱物外形直接相关.焙烧温度越高,Co_3O_4的颗粒越大.研究了制得的Co_3O_4在富氢气氛下CO选择氧化反应中的催化性能.对比以上方法制备的Co_3O_4的催化性能发现,催化剂的粒径和比表面积与催化剂的活性存在关联.使用尿素沉淀法并经250～300℃空气热解氧化制得的Co_3O_4具有较好的催化活性.