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。     

NiB/树脂的制备及其催化水合肼还原硝基苯的性能

以大孔阳离子树脂为载体,通过化学还原法制备了Ni B/树脂催化剂,用X-射线粉末衍射仪(XRD)对催化剂进行了表征。结果表明,Ni B以非晶态的形式分散在树脂中。将催化剂用于水合肼还原硝基苯制备苯胺的反应,考察了KBH4溶液的p H值、B/Ni摩尔比和催化剂负载量对催化剂活性的影响。结果表明,KBH4溶液的p H=12,硼/镍摩尔比为3∶1,Ni的负载量为10%时,制备的催化剂活性较高。在室温下,以无水乙醇为溶剂、Ni B/树脂为催化剂,10 mmol硝基苯与30 mmol水合肼反应30 min,苯胺的收率为99%。     

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%.     

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%。     

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.     

Fe,Co,Ni/MgO对氨还原SO_2到单质硫的催化性能

采用固定床流动反应装置研究了高温焙烧的负载型催化剂 Me/ Mg O(Me为 Fe,Co,Ni)对氨还原 SO2 到单质硫反应的催化性能 ,活性评价结果表明 ,Fe/ Mg O催化剂对该反应SO2 的转化率 C%和生成硫的产率 Y%都明显高于其它两种催化剂 .TPR、XRD结果表明 ,催化剂的活性大小与其还原行为及载体表面和活性组分的相互作用密切相关 ;Co/ Mg O和 Ni/Mg O催化剂在反应前后都有新物相 (Co,Mg) O和 Mg Ni O2 固溶体形成 .     

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.     

Ni/AC催化甘油氢解制二元醇

采用浸渍法制备了Ni/AC催化剂,考察了后处理条件和反应条件对Ni/AC催化剂催化甘油氢解制备二元醇性能的影响,以及添加剂NaOH对反应的影响,采用H2-TPR、XRD对催化剂进行了表征.研究结果表明:以Ni/AC为催化剂催化甘油氢解,若反应体系中不加NaOH时甘油的转化率很低,而加入NaOH可以大幅度提高甘油的转化率.Ni/AC催化剂在350℃氢气直接还原3h后催化剂活性最好.     

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.     

Fe,Co,Ni／MgO对氨还原SO2到单质硫的催化性能

采用固定床流动反应装置研究了高温焙烧的负载型催化剂Me/MgO(Me为Fe,Co,Ni)对氨还原SO2到单质硫反应的催化性能,活性评价结果表明,Fe/MgO催化剂对该反应SO2的转化率C％和生成硫的产率Y％都明显高于其两种催化剂,TPR,XRD结果表明,催化剂的活性大小与其还原行为及载体表面和活性组分的相互作用密切相关,Co/MgO和Ni/MgO催化剂在反应前后都新物相（Co,Mg)O和MgNiO2固溶体形成。     

还原条件对Pd/Al2O3催化剂上对硝基苯酚加氢性能的影响

用过量浸渍-液相还原法制备Pd/Al2 O3催化剂,采用等离子发射光谱仪(ICP)、X线衍射仪(XRD)对催化剂进行表征,并在对硝基苯酚催化加氢反应中考察其催化性能.结果表明:还原剂的类型、还原温度和还原时间对Pd/Al2 O3催化剂的晶型和活性影响显著.当采用水合肼(N2 H4·H2O)作还原剂、0℃还原30 min时,催化剂表现出较高的对硝基苯酚加氢活性,加氢速率达到22.7 mmol/(min·g),对氨基苯酚的选择性为100％,收率为99％.与工业常用骨架Ni催化剂的性能进行比较,Pd/Al2 O3催化剂在活性、选择性和稳定性都明显优于骨架Ni催化剂.     

焙烧温度对Ni-Al_2O_3甲烷化催化剂性能的影响

以偏铝酸钠和硝酸镍为原料,采用均匀沉淀法制备出Ni质量分数为40%的Ni-Al2O3催化剂,考察了不同焙烧温度(350,450,550,650,750℃)下制备的催化剂在CO甲烷化反应中的催化活性,使用TG-DTG、N2吸附、XRD、H2-TPR和H2化学吸附分析了催化剂的织构、晶相和活性金属的化学形态。结果表明,随着焙烧温度的上升,Ni与Al2O3载体之间的相互作用逐渐变强,形成大量的NiAl2O4,在450℃焙烧的催化剂活性最佳,在压力1.0 MPa、空速20 000mL/(g·h)和温度220℃的反应条件下,CO转化率达到99%以上;随着焙烧温度的增加,催化剂活性与镍的活性比表面积变化趋势一致,先增加、后降低,表明催化剂镍的活性比表面积影响其活性。     

Au／NiO催化剂的制备及其对CO催化氧化性能研究

采用不同制备方法翩备了Au/NiO催化剂,以CO氧化反应作为表征反应.考察了催化剂制备方法对催化剂活性的影响,在不同处理条件下制备了NiO载体.采用沉积-沉淀法制备了相应Au/NEO催化剂,进一步考察了载体的制备条件对催化剂性能的影响,并对催化剂进行了XRD、BET和TPR表征.实验结果表明:催化剂的制备方法对催化剂的催化活性有显著影响.经沉积-沉淀法制备催化剂的活性最好,而浸渍法制备的催化剂活性最差;载体的制备条件对催化剂的活性也有一定影响.在载体制备过程中加入分散剂并不能提高催化剂的活性,而载体经微波处理后的催化剂表现出较高的活性.BET结果显示负载于未经焙烧载体上的催化剂活性较高可能和催化剂较高的比表面积有关;TPR结果显示催化剂含有氧化态的金,而且催化剂的活性与氧化态金的还原温度相关.     

铁基层状双氢氧化物的制备与析氧性能研究

析氧反应是水分解反应中的一个重要反应,而开发具有低成本高效率的催化剂对于非贵金属催化剂的实际应用至关重要.采用水热法制备了生长在泡沫镍上的三维花瓣状Ni Fe-LDH/NF、Co Fe-LDH/NF纳米片,其层状多孔的泡沫镍为层状双氢氧化物提供了较大的电化学活性表面积和丰富的电化学反应活性位点,而Ni2+与Fe3+之间的协同作用优化了制备的催化剂的电子结构,进一步提高了其析氧反应活性.实验结果表明,在碱性溶液中,Ni Fe-LDH/NF和Co Fe-LDH/NF比其相应的单金属化合物具有更强的电化学活性;在电流密度为20 m A/cm2时,Ni Fe-LDH/NF的过电位仅为180 m V,其Tafel斜率为47. 4 m V/dec,优于大多数非贵金属催化剂; Ni Fe-LDH/NF在电化学耐久性测试中表现出了优异的稳定性和耐久性,在0. 8 V的阶跃电位下持续电解36 000 s,其电流密度为63m A/cm2,且无明显衰减.     

甲醇直接气相羰基化Ni／CNTs催化剂

利用浸渍法分别制备了Ni／CNTs催化剂和Ni／AC催化剂,对Ni／CNTs催化剂和Ni／AC催化剂在常压下甲醇气相羰基化反应中的活性进行了比较,结果表明Ni／CNTs催化剂活性较Ni／AC催化剂活性好。     

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.     

Ca~(2+)、Mg~(2+)在MCM-41离子交换制备镍基催化剂对合成气甲烷化的性能分析

煤制天然气符合煤炭清洁利用的发展要求,其中合成气甲烷化是关键步骤,而合成气甲烷化催化剂则是关键的核心。为了探索高效、稳定的合成气甲烷化催化剂,本文采用过量浸渍法制取镍基催化剂,并采用离子交换法在载体MCM-41加入碱土金属Ca2+、Mg2+探索对催化剂活性的影响。研究结果表明:在n(H2)∶n(CO)=3∶1、反应压力1.5 MPa、反应温度350℃及质量空速30000 h-1的反应条件下,碱土改性的Ni/Mg O-MCM-41催化剂CO的转化率为99%,催化剂选择性达到90.4%;在250℃时碱土改性催化剂表现出良好的低温活性,比Ni/MCM-41的活性高60%;碱土改性催化剂高温活性稳定,在550℃时活性测试未出现明显下降。经过一系列表征和分析可知:镍颗粒细小的分布在载体表面,与载体有强相互作用并且碱土助剂Ca2+、Mg2+阻止了镍颗粒的烧结。     

Sm_2O_3对Ni/Sepiolite催化剂CO和CO_2甲烷化的影响

采用浸渍法制备了Ni/Sepiolite及Ni_Sm/Sepiolite催化剂 ,并测定了催化剂的CO和CO2 甲烷化活性。用TPR、H2 _TPD、CO化学吸附和XPS等手段研究了催化剂的表面性质。结果表明 ,Sm2 O3的加入提高了Ni/Sepio lite催化剂的CO和CO2 甲烷化活性 ,增加了催化剂中Ni的分散度、活性表面积 ,降低了电子结合能     

活性炭负载Fe_2O_3催化臭氧降解丁香酚

应用制备的活性炭(AC)负载活性组分催化剂催化臭氧处理丁香酚模拟废水,通过扫描电镜、X-射线衍射仪和比表面积分析仪对制备的催化剂特性进行表征,考察了AC负载活性组分的种类和初始pH值、负载量、催化剂加入量对催化臭氧氧化降解丁香酚模拟废水过程中COD_(Cr)(重铬酸盐指数)去除效果的影响,并对降解过程中COD_(Cr)的去除反应动力学进行研究.结果表明:AC表面成功负载了活性组分Fe_2O_3、CuO/Cu_2O、CeO_2、NiO,制备的催化剂(Fe/AC、Cu/AC、Ce/AC、Ni/AC)具有明显的催化活性,显著提高了臭氧氧化降解丁香酚模拟废水过程中COD_(Cr)的去除效果,催化活性从大到小依次为Fe/ACCe/AC Cu/AC Ni/AC;制备的Fe/AC具有最高的催化活性,在pH值为11、负载量为3%、Fe/AC加入量为0.3g/L条件下,反应60 min后COD_(Cr)去除率达到88. 90%,分别比AC催化臭氧处理和单独臭氧处理提高了21. 13%和29. 95%.动力学分析表明,臭氧氧化、AC、Fe/AC、Ce/AC、Cu/AC、Ni/AC催化臭氧氧化处理丁香酚模拟废水过程中COD_(Cr)的降解符合表观二级动力学规律,活性炭负载的活性组分有效提高了反应的动力学速率.     

La对CH_4-CO_2重整反应催化剂性能的影响

采用等体积浸渍法制备了Ni/γ-Al2O3和Ni/La2O3-γ-Al2O3系列催化剂,通过固定床反应、热重分析等方法,考察了催化剂的性能。结果表明:Ni质量分数为10%的Ni/γ-Al2O3催化剂具有较高的活性;稀土元素La的加入,提高了催化剂的抗积炭性能;在相同的反应条件下,10%Ni/3%La2O3-γ-Al2O3催化剂的积炭量比10%Ni/γ-Al2O3催化剂积炭量降低了40%,稳定性大大提高。以Ni/La2O3-γ-Al2O3催化剂中Ni质量分数10%,并且La质量分数3%为最佳,实验条件下制得的合成气CO/H2接近1/1。