二氧化碳加氢合成甲醇纳米铜基催化剂研究进展

介绍了金属铜基催化剂上二氧化碳加氢合成甲醇的反应机理和动力学的国内外研究现状;阐述了国内外二氧化碳加氢合成甲醇纳米金属铜基催化剂的改性、制备方法及助剂对催化剂结构及催化性能影响的研究进展.并指出了以后的研究方向是制备出具有高比表面积、高分散度及在较低温度下对二氧化碳加氢合成甲醇有着较高活性和选择性的催化剂.     

纳米蛋壳型Ca-Pd/SiO2催化剂的催化性能

在高压微反催化剂考评装置上,研究了自制的纳米蛋壳型Ca-Pd/SiO₂催化剂用于CO加氢合成甲醇的工艺条件,考察了催化剂的还原温度、反应温度和反应压力等因素对催化性能的影响。实验结果表明,该催化剂应用于CO加氢合成甲醇反应最适宜的还原和反应条件为：还原温度400℃,反应压力5MPa,反应温度300℃。在此工艺条件下,该催化剂呈现良好的活性和选择性,其活性为48.14mmol/(mol·s),选择性为92.93%。     

Pd/Al_2O_3气相催化丙烯腈制丙腈添加CaO的研究

利用固定床连续反应装置，研究了钯催化剂对丙烯腈在常压下气相加氢制丙腈的催化性能。Pd/Al2O3催化剂对丙烯腈双键加氢选择性较高，没有检测出副产物。但催化活性随反应时间延长迅速降低。加入助剂CaO能提高催化剂的稳定性，延长催化剂寿命；CaO含量(wt)以30％时为最佳修饰量。结合XRD，SEM谱图探讨了CaO对催化剂性能的作用。并考察了反应条件对催化剂性能的影响。     

草酸二甲酯加氢Cu/SiO2催化剂前体的研究

分别以碳酸铵和氨水为沉淀剂，硅溶胶为栽体，采用沉淀沉积法制备了Cu／SiO2(ωCu=0．20)催化剂。其中以氨水为沉淀剂通过均匀蒸氨沉淀沉积法制得的催化剂具有较高的草酸二甲酯加氢活性。通过XRD、FT—IR、热重(TG)等分析，证实了催化剂前体是一种具有矿物硅孔雀石结构的物质，它具有较高的热稳定性和低温催化活性。通过热分析和不同焙烧温度对催化剂活性的影响，得出具有硅孔雀石结构的催化剂前体在450℃焙烧后进行还原，具有较高的活性组分分散度和Cu2O含量，因而对草酸二甲酯加氢反应有较高的活性。     

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.     

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。     

Ru/ZrO2·xH2O催化剂的制备及苯选择性加氢反应研究

采用共沉淀法制备了Ru/ZrO2*xH2O催化剂,并利用XRD、TEM等表征手段对催化剂的结构和物理化学性质进行了表征;重点研究了催化剂还原处理过程对苯选择加氢反应的影响,同时探讨了无机添加剂ZnSO4*7H2O、反应温度、搅拌速度等反应条件对加氢反应的影响. 研究结果表明在催化剂还原处理时加入4.0 g ZnSO4*7H2O和在反应温度145 ℃、搅拌速度800 r/min以上时选择性加氢效果最佳,环己烯的最高得率可达36.7%.     

对浸渍法制备Pd／C催化剂表面积影响因素的讨论

Pc/C负载型催化剂，由活性组化Pd原子和载体活性炭组成，用于糠醛液相脱羰制呋喃。因为多相催化反应发生在催化剂表面上，所以催化剂的表面积，特别是反应可利用表面积决定催化剂的活性。根据EBT容量法，测定不同浸渍条件对Pd/C表面积的影响因素，因此选择合适的pH值和焙烧温度是使Pd/C具有较高活性的重要条件。     

Pd-Ni/HZSM-5多相催化乙酸、乙醛一步加氢酯化研究

采用浸渍法制备了负载型双金属催化剂Pt-Ni/HZSM-5,并用于催化乙醛和乙酸气相一步加氢酯化反应.X-射线衍射结果表明,双金属在催化剂表面处于高分散状态.研究了镍负载量、焙烧温度、还原温度、反应温度、氢醛比以及催化剂用量对催化性能的影响.结果表明,催化剂制备条件和反应条件对催化性能有显著的影响.微量Pt的引入使催化剂的催化活性增强.     

Ru/ZrO2·xH2O催化剂的制备及苯选择性加氢反应研究

采用共沉淀法制备了Ru/ZrO2 ·xH2 O催化剂 ,并利用XRD、TEM等表征手段对催化剂的结构和物理化学性质进行了表征 ;重点研究了催化剂还原处理过程对苯选择加氢反应的影响 ,同时探讨了无机添加剂ZnSO4·7H2 O、反应温度、搅拌速度等反应条件对加氢反应的影响 .研究结果表明在催化剂还原处理时加入 4 .0 gZnSO4·7H2 O和在反应温度 14 5℃、搅拌速度 80 0r/min以上时选择性加氢效果最佳 ,环己烯的最高得率可达 36 .7% .     

不同温度下CeO2预煅烧对甲醇氧化反应中Pt/CeO2–C电催化剂性能的影响

Pt/CeO₂–C catalysts with CeO₂ pre-calcined at 300–600°C were synthesized by combining hydrothermal calcination and wet impregnation. The effects of the pre-calcined CeO₂ on the performance of Pt/CeO₂–C catalysts in methanol oxidation were investigated. The Pt/CeO₂–C catalysts with pre-calcined CeO₂ at 300–600°C showed an average particle size of 2.6–2.9 nm and exhibited better methanol electro-oxidation catalytic activity than the commercial Pt/C catalyst. In specific, the Pt/CeO₂–C catalysts with pre-calcined CeO₂ at 400°C displayed the highest electrochemical surface area value of 68.14 m2·g?1 and I_f/I_b ratio (the ratio of the forward scanning peak current density (I_f) and the backward scanning peak current density (I_b)) of 1.26, which are considerably larger than those (53.23 m2·g?1 and 0.79, respectively) of the commercial Pt/C catalyst, implying greatly enhanced CO tolerance.     

催化剂制备方法对催化活性的影响

采用浸渍-还原和浸渍-焙烧-还原两种方法制备了Fe／TiO2和Ni／MgO／Al2O3催化剂,分别比较了它们在CO2加氢制低碳烃、CO2与CH4重整制合成气反应中的催化活性,结果表明：与浸渍-焙烧-还原相比,浸渍-还原制备的催化剂显示出更好的催化活性,基于对催化剂表面结构的认识,提出催化剂还原过程的表面结构模型,并解释了制备方法对催化剂反应活性的影响长质。     

CO偶联合成草酸二丁酯反应研究

以Pd/Al2O3为催化剂,在固定床反应器中对CO偶联合成草酸二丁酯反应进行了研究。对焙烧后的载体进行了表征,考察了载体和反应条件对催化剂性能的影响。实验结果表明,1200℃的高温焙烧对γ-氧化铝载体的晶型、比表面、孔分布和表面酸性有很大的影响,有利于催化剂性能改善。在优化工艺条件下,CO的转化率可达46%,草酸二丁酯选择性可达94%左右,而且催化剂在一定反应时间范围内稳定性能良好。     

固体碱MgO/ZrO2催化大豆油制备生物柴油

采用共沉淀法制备固体碱催化剂MgO/ZrO2,并以此催化大豆油与甲醇酯交换反应制备生物柴油。考察MgO含量和催化剂焙烧温度对催化剂活性的影响,以及优化酯交换反应的工艺条件,结果表明:在MgO质量分数为15%、焙烧温度700℃、反应时间3 h、反应温度60℃,醇油物质的量比12∶1和催化剂用量为大豆油质量的3%的条件下,生物柴油的产率可以达到82%以上。该催化剂对酯交换反应具有较高的催化活性和较好的稳定性。     

钨/钼/磷钨/磷钼酸铋盐的催化性能

利用水热和共沉淀法合成了钨酸铋、钼酸铋、磷钨酸铋和磷钼酸铋4种铋系催化剂,通过红外光谱(IR)、紫外光谱(UV-vis)、荧光光谱(FL)、X-ray粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等手段对所合成样品的形貌和性质进行表征.从制备条件、焙烧温度、不同降解底物等方面对4种催化剂的催化降解性能进行探究和对比,发现当钨酸铋催化剂中W与Bi物质的量之比为1∶2的未焙烧的催化剂催化降解4mg/L的罗丹明B(RhB)的效果最佳,可达98.1%,并对甲基橙、亚甲基蓝等多种有机污染物有一定的催化降解效果;钨酸铋、钼酸铋催化剂也分别对RhB、甲基橙、亚甲基蓝等有良好的催化效果;而磷钼酸铋对上述污染物催化降解效果较差.     

层状Cu/ZnO/Al2O3催化剂的制备及其催化CO2加氢合成甲醇的性能

以尿素为沉淀剂, 采用均相沉淀法成功制备了层状Cu/Zn/Al 水滑石化合物. 将前驱体材料经焙烧、还原后得到Cu/ZnO/Al₂O₃ 催化剂, 并将其用于CO₂ 加氢合成甲醇反应. 采用X 射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、热重(thermogravimetric, TG)分析、扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)、X射线荧光(X-ray fluorescence, XRF)分析、N₂吸附、H₂ 程序升温还原(H₂-temperature program reduction, H₂-TPR)、氧化亚氮(N₂O)反应吸附、CO₂程序升温脱附(CO₂ temperature program desorption, CO₂-TPD)技术对所制备的样品进行表征. 结果表明, 相对于传统共沉淀法, 以尿素作为沉淀剂, 通过均相沉淀法所制备的前驱体的结晶度更高、催化剂比表面积更大、金属Cu 的分散度更好. 另外, 采用回流处理可以获得更好的效果. 活性评估结果表明, O₂转化率随金属Cu 比表面积的增大而增加, 而甲醇选择性则与催化剂表面碱性位的分布有关. 因此, 采用尿素回流处理均相沉淀法制备的Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂的甲醇收率最高.     

Preferential Oxidation of CO in a Hydrogen-Rich Gas Through Au/NaY Catalytic Membranes

This paper describes novel Au/NaY catalytic membranes for preferential oxidation of CO (CO-PROX) in an H2-rich gas. NaY zeolite membranes with a high CO2/N2 separation factor were loaded with nanosized Au particles using an ion-exchanged method. X-ray diffraction analyses showed that the structure of the NaY zeolite was not damaged by the ion exchange process. CO-PROX experiments showed that the catalytic membranes had excellent catalytic performance for selective oxidation of CO. The CO/H2 molar ratio on the permeate side decreased with increasing operating temperature in the range of 80-200℃. At 200℃, almost no CO was detected from the permeate stream of a catalytic membrane with the feed con-taining 0.67% CO, 1.33% O2, 32.67% H2, and He in balance. Thus, these Au/NaY catalytic membranes show a promise for CO removal from hydrogen fuels.