蜂窝状堇青石载体表面涂层及其相关燃烧催化剂的性能研究

以堇青石为第一载体，涂覆氧化铝及掺杂稀土离子的氧化铝作为第二载体，Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＭｎＯ３为活性组分，二甲苯完全氧化为探针反应，用ＢＥＴ，ＸＲＤ等技术研究了复合载体及其制成的燃烧催化剂的催化性能。     

纳米碳纤维/蜂窝状堇青石催化剂载体的结构控制

以Ni为催化剂、乙烯作碳源,制备了纳米碳纤维/蜂窝状堇青石催化剂载体,并考察了制备工艺对所制纳米碳纤维(CNFs)产率及形貌的影响。结果表明:当生长温度从450℃升至650℃时,CNFs的产率先增加后降低;当生长时间由5min延长至30min时,CNFs的产率从4.9%提高到12.5%,随着生长时间的进一步延长,增长趋于平缓;较高的C2H4/H2流量比有利于提高CNFs的产率;在500℃、30min、VC2H4∶VH2=160∶40的最佳工艺条件下,CNFs的产率及所制载体的压缩强度分别达12.5%和34.46MPa。     

中温COS水解催化剂氢解活性的评价

通过研究空速、温度以及氢气含量的改变对COS水解转化率的影响,对水解催化剂的氢解活性进行了评价,基于实验结果,指出空速和温度对催化剂活性的影响较大,空速越大,催化剂活性越低;催化剂活性随温度升高呈抛物线形状变化;氢气含量的改变对催化剂活性影响不明显。对固定床反应器上COS氢解活性进行了研究,以期为中温脱除COS提供技术和工艺支持。     

蜂窝状筛网催化剂上NH3选择性催化还原NO的动力学

将蜂窝状筛网催化剂应用于以NH3为还原剂选择性催化还原（SCR）NO的反应中。蜂窝状筛网催化剂的高开孔结构，使其较粉末催化剂具有较低的压力降，较蜂窝状堇青石催化剂具有较高的传质系数。对峰窝状筛网催化剂进行了活性考察，同时与粉末催化剂、蜂窝状堇青石催化剂的活性加以对比，并进行了反应动力学行为的分析。结果表明：蜂窝状筛网催化剂在低温下（T＜493K），反应主要受化学动力学控制，传质系数随温度的升高而增加；高温下（T＞513K），反应受传质控制，此时蜂窝状筛网催化剂（传质系数的平均值为8．13s^-1）较蜂窝状堇青石催化剂（传质系数的平均值为5．14s^-1）具有更高的传质系数。     

HZSM-5/堇青石整体式催化剂的制备及催化性能

以整体式堇青石蜂窝陶瓷为载体,经预处理后涂覆HZSM-5分子筛,制备出含不同HZSM-5质量分数的HZSM-5/堇青石整体式催化剂。采用XRD和BET对催化剂的结构进行了表征,在常压微型固定床反应装置上评价催化剂的甲醇制烯烃反应性能,并考察了催化剂中HZSM-5分子筛的质量分数、反应温度、气体空速等与烯烃组成分布的关系。结果表明：HZSM-5/堇青石整体式催化剂中仍保持HZSM-5分子筛的XRD特征衍射峰;催化剂的比表面积、孔体积随着HZSM-5质量分数的增加而增加;催化剂中HZSM-5分子筛质量分数为22.5%时具有最好的活性,在反应温度为380℃、气体空速为820mL/(g·h)的条件下,乙烯的选择性为35.22%,丙烯的选择性为30.95%。     

金属蜂窝状催化剂载体的制备及其强度研究

目的制备金属蜂窝状催化剂载体,并使其强度达到一定要求。方法采用浸渍-提拉法（dip-coating）在所选的金属基体材料上制备氧化铝涂层,所用的载体是用自制设备制作的金属蜂窝状载体。结果通过对样品进行检测得出浸渍-提拉的理想速度为2.5 mm/s,干燥温度为200℃,热处理温度为600℃,热震实验60次后样品质量损失L≤15%。结论小型试验阶段,整个实验过程是可行的,结果达到了预期要求。     

Mn掺杂的Cu-Co堇青石整体催化剂催化燃烧醋酸甲酯

采用浸渍法制备Mn掺杂的Cu-Co整体催化剂,通过X线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、扫描电子显微镜(SEM)等手段对催化剂进行表征,并以醋酸甲酯催化燃烧为探针反应,考察涂层中CeO2与Zr0.5Ti0.5质量比、Mn掺杂量、焙烧温度等条件对催化剂性能的影响。结果表明:涂层中CeO2与Zr0.5Ti0.5质量比为2∶1,Mn掺杂量为6%,n(Mn)∶n(Cu)∶n(Co)为2.2∶1∶2,焙烧温度为500℃时,催化剂具有最佳的活性。当醋酸甲酯质量浓度为9 g/m3,质量空速为12 L/(g.h)时,醋酸甲酯转化率达到90%的反应温度为256℃。     

SAPO-34/堇青石整体式催化剂的制备及其催化甲醇制烯烃性能

采用气相转移法(Q)、原位合成法(Y)和涂覆法(Z),制备出了3个系列的不同SAPO-34含量的SAPO-34/堇青石整体式催化剂。采用XRD和N₂吸脱附等分析测试技术表征了催化剂的结构,在固定床反应器上评价了整体式催化剂的甲醇制烯烃反应性能。结果表明：3个系列的SAPO-34/堇青石整体式催化剂堇青石表面SAPO-34分子筛的基本骨架没有发生大的改变,气相转移法制备的催化剂具有相对较大的比表面积,原位合成法制备的催化剂具有相对稍大的孔径。在催化剂的SAPO-34含量相近的情况下,气相转移法制备的催化剂具有最好的催化性能;以(Q)19.7%SAPO-34/堇青石整体式催化剂为例,在反应温度380~420℃、空速520~810mL/(g·h)的条件下有利于低碳烯烃的生成。在400℃和670mL/(g·h)的反应条件下,低碳烯烃的选择性最高,乙烯和丙烯的选择性分别可达到40.91%和32.80%,乙烯和丙烯的总选择性能达到73.71%。     

制备条件对蜂窝状MnO_x/ACH催化剂低温脱硝性能的影响

以酚醛树脂为黏结剂,在活性炭(ACH)表面担载MnO_x制备蜂窝状MnO_x/ACH催化剂,考察了制备工艺条件对MnO_x/ACH催化剂低温脱硝活性的影响。结果表明,酚醛树脂质量分数越高,所制ACH的机械强度越大,对孔道堵塞越严重;脱硝活性随着酚醛树脂质量分数的增加而逐渐降低。当载锰量(Mn的质量分数)为3%~15%时,随载锰量的增加脱硝活性增加;继续增加载锰量,脱硝活性变化不大。在300~600℃内,脱硝活性随煅烧温度的升高呈先增加后降低的趋势。此外,由于空气氧化使得低价态的锰氧化物转化为高价态的锰氧化物,从而导致脱硝活性大大提高。其中,在酚醛树脂质量分数为25%、载锰量为10%、400℃煅烧并经空气氧化的最佳工艺条件下,该催化剂在200℃下NO转化率达95%左右。     

堇青石质整体式催化剂的制备及其催化噻吩加氢脱硫性能

采用涂敷法将工业加氢脱硫催化剂(FH UDS)负载到草酸预处理过的堇青石上,制得堇青石基负载FH-UDS新型整体式催化剂,用XRD、N2吸附脱附、SEM和XPS等分析手段对所制备催化剂的结构进行了表征,并以噻吩加氢脱硫为模型反应,基于高压固定床反应装置,对所制备催化剂的加氢脱硫(HDS)性能进行了实验研究。结果表明,酸处理增大了堇青石的比表面积,使其Mg、Al含量急剧减少,但未改变其物相结构;堇青石预处理条件、活性胶的pH值以及扩孔剂的加入对催化剂性能影响较大。在满足机械强度要求情况下,堇青石预处理时的酸浓度越大,煮沸时间越长,涂敷效果越好,催化剂的HDS活性越好;由质量分数50%草酸煮沸4 h的堇青石、pH=3的活性胶制备的催化剂具有较好的加氢脱硫活性,当反应温度为350℃时,噻吩的转化率已达到95%;在活性胶中加入尿素扩孔剂有利于催化剂活性的提高,反应温度较低时,此作用更显著。当反应温度为300?℃和325?℃时,噻吩的转化率分别由66%,78%提高到77%,91%。     

羰基硫在TGH催化剂上吸附的研究

用重量法真空吸附装置,在310～420K 和3000～20000Pa 条件下,研究了羰基硫在 TGH 催化剂上的吸附等温线和吸附动力学.非线性回归和模型优选表明,吸附等温线符合 Freundlich 方程;吸附动力学符合管孝男速率方程。研究表明,催化剂上的能量呈不均匀的指数分布,秽基硫在表面进行解离型的不可逆化学吸附,吸附热效应为负值。     

堇青石蜂窝陶瓷载体涂层的制备研究

以拟薄水铝石为原料,HNO2为胶溶剂,制备AlOOH溶胶,并对堇青石蜂窝陶瓷载体进行涂覆．研究了拟薄水铝石含量以及HNO3的加入量对溶胶粘度、稳定性和涂层涂覆量的影响;比表面积法（BET法）测定堇青石蜂窝陶瓷载体涂层的比表面积;超声波振荡检测了氧化铝涂层的结合牢固度．结果表明,当拟薄水铝石质量分数为5％～8％,n（H^＋）／n（AlOOH）=0．06～0．10时,可制得稳定的溶胶,且随着拟薄水铝石含量或HNO3加入量的增加,溶胶的粘度增加,涂层的涂覆量增大,拟薄水铝石含量对涂层的重现性及牢固度影响较小．     

机动车尾气净化用堇青石蜂窝陶瓷研究中的若干问题

 堇青石蜂窝陶瓷以其优异的热性能和机械性能,在机动车尾气净化中广泛用作催化转化器载体、颗粒物捕集器等,是机动车尾气净化中的一类关键材料。随着尾气排放标准的日益严格,对堇青石蜂窝陶瓷的规格和性能提出了更高的要求。基于堇青石蜂窝陶瓷的挤出法生产,从工艺路线、原料规格、杂质元素的影响等方面入手,总结了国内外的研究现状,并探讨了进一步提高产品品质的可能途径,以提高中国堇青石蜂窝陶瓷产品的国际竞争力,促进相关产业的发展与进步。     

一种新型分子筛/堇青石整体式稀燃催化器的开发应用

应用原位合成技术制成了TS-1分子筛／堇青石整体式稀燃催化剂，用来转化稀燃汽油机NOx排放．采用X射线衍射(XRD)、电子显微镜(SEM)和感应耦合等离子体(ICP)等表征手段验证了分子筛薄层成功地生长在堇青石载体上，且催化剂具有好的热稳定性．在台架试验上，该稀燃催化器对NOx的转化效率可达40％，对HC和CO的转化效率也分别达到79．4％和27．4％。     

NC306铜基催化剂上甲醇合成的本征动力学研究

采用微型等温积分反应器,在5 MPa、225~271℃,原料气中CO、CO2和H2的摩尔分数分别为5.13%~14.23%、0.56~9.20%和61.96%~77.48%的条件下,对国产NC306型低压铜基甲醇合成催化剂的本征动力学特性进行了实验研究.基于CO和CO2竞争加氢双路线合成甲醇反应模式,以Simplex-Powell复合优化法和Merson迭代法对动力学实验数据进行搜索、选优,建立了NC306型低压铜基甲醇合成催化剂的L-H-H-W型动力学模型.统计检验结果表明,所建模型良好地吻合了实验数据,是适宜和可信的.     

反应条件对Pd/Ce-Ti催化剂CO低温氧化性能的影响

对溶胶-凝胶法制备的CeO2 TiO2复合氧化物载体负载Pd催化剂进行了表观动力学研究,在pCO==1×10-3～4×10-3MPa,CO和O2的反应级数分别为-1.0和1.0级.在温度范5×10-4～3×10-3MPa,pO2/pCO接近化学计量比的条件下,CO氧化反应的平均表观活化能为67.2kJ·mol-1.考察了气围303～343K,pO2体组成对CO低温氧化反应的影响和催化剂的稳定性.x(O2)/x(CO)=0.5时,CO氧化反应的起燃温度为345K,提高x(O2)/x(CO),可以降低起燃温度,在较低的CO浓度(0.5%)和较高的x(O2)/x(CO)(6.3)下,催化剂在室温下就有氧化活性,起燃温度仅为308K.在φ(CO)=1.0%的空气中,空速39000mL·h-1·g-1的条件下,CO反应在室温(293～303K)就可以实现完全转化,其反应稳定性与反应温度相关,313K下催化剂寿命可达15.5h.     

堇青石蜂窝陶瓷负载CuMn/CeO_2-Al_2O_3催化分解臭氧

选取堇青石蜂窝陶瓷作为催化剂基体,制备了堇青石蜂窝陶瓷负载CuMn/CeO2-Al2O3催化剂,采用XRD、BET等方法对其进行了表征,测定了其催化分解O3的活性。结果表明,CuMn/CeO2-Al2O3催化剂具有良好的催化活性,对O3的稳定催化分解率可达94%以上。     

CeO2/TiO2光催化消除甲醇反应的动力学研究

采用溶胶-凝胶法制备了复合型的CeO2/TiO2粉体光催化剂,用电镜和X射线粉末衍射技术对其进行了表面表征.以有机污染物甲醇的气相光催化消除为模型反应评价CeO2/TiO2催化剂的光催化活性.考察了不同活化温度和活化时间以及不同气体流速对CeO2/TiO2光催化消除甲醇性能的影响,并对该催化剂光催化消除甲醇的反应动力学进行了研究.试验结果表明,在活化温度450℃、活化时间3 h条件下得到的催化剂光催化活性最高.初始浓度为10.2 g/m3的甲醇在流速为4 mL/min时可基本消除,达到排放标准.光催化反应符合一级动力学规律,实验测得该反应的活化能为E(s)=15.63 kJ/mol,指前因子A=0.517 6 s-1.图7,表1,参10.     

透氧膜反应器内NiO/MgO催化甲烷重整反应的途径

在透氧膜反应器内对比分析了不加催化剂和添加 1 g 9% Ni/γ -Al2O3 催化剂的甲烷重整反应实验. 结果表明, 不加催化剂时甲烷相对较惰性; 而在催化剂的作用下, 甲烷重整活性得到了较大提高, 但是催化剂易积碳. 推测甲烷重整反应路径如下: 甲烷在催化剂活性组分上发生裂解, 产生氢和碳; 生成的氢与膜表面的氧反应生成 H₂O,从而使得膜表面侧氧分压下降, 透氧量增大. 通过设计不同 Ni 含量 NiO/MgO 催化剂下的甲烷裂解和甲烷重整反应实验, 验证了以上的反应机理模型.