原位光沉积Cu提升UiO-66-NH_2光催化制氢性能的研究

金属-有机骨架(MOFs)材料UiO-66-NH_2用于光催化分解水制氢需要负载贵金属助催化剂,如Pt,但考虑贵金属价格昂贵,笔者以价格低廉的过渡金属Cu做产氢助催化剂,采用原位光沉积方法制备Cu/UiO-66-NH_2复合光催化材料.结果表明,沉积Cu可以促进UiO-66-NH_2的可见光光催化制氢性能.在优化的Cu担载量为6.0%(m/m),Cu/UiO-66-NH_2最高产氢速率为40μmol·h~(-1)·g~(-1),与负载1.0%-Pt/UiO-66-NH_2(m/m)材料的产氢速率相当.高光催化制氢性能归因于UiO-66-NH_2中光生电子可以向Cu助催化剂传输,从而提升电子-空穴对的分离.实验结果为过渡金属用作MOFs产氢助催化剂提供了实验基础.     

氯化亚铜-三乙醇胺催化合成1,1,1,3,3-五氯丙烷

以四氯化碳和氯乙烯为原料,在催化剂氯化亚铜和助催化剂三乙醇胺作用下,通过自由基加成反应合成出1,1,1,3,3-五氯丙烷.考察了溶剂、催化剂和助催化剂对合成反应的影响,以及催化剂和助催化剂的相互作用后发现,助催化剂三乙醇胺的使用使反应得率提高了14%以上.用紫外吸收分光光度法检测加入三乙醇胺的Cu2Cl2乙腈溶液,发现波长向紫外方向移动,且随着三乙醇胺加入量的增加,吸光度(ABS值)也随着增加,且吸收最大波长稳定在204 nm;三乙醇胺的加入量与吸光度(ABS)成正比,符合朗伯-比尔定律.研究证实了Cu2Cl2和三乙醇胺络合物的形成.络合物的形成,使溶液中Cu2Cl2的浓度提高,催化活性中心增加,有效的提高了产物得率.     

助剂改性镍铈负载橄榄石焦油裂解催化剂的研究

以镍为活性组分,二氧化铈为助催化剂,橄榄石为载体研究了橄榄石负载镍催化剂的催化性能,实验还考察了不同助剂(Cu,Fe,Mg)的添加对催化剂活性的影响,结果表明,Cu,Fe,Mg都能提高Ce-Ni/Olivine催化剂焦油裂解活性和燃气质量,其中Cu效果最佳.     

Pd对Cu/ZnO催化甘油氢解制取1,2-丙二醇性能的影响

通过共沉淀法和浸渍法制备负载微量Pd的Pd/Cu/ZnO (n(Cu)/n(Zn)=1/1.4)催化剂,采用H2程序升温还原 (H2TPR)、N2O吸附和H2吸附等方法对催化剂进行表征,在连续流动固定床反应器中考察Pd/Cu/ZnO催化甘油氢解的反应性能.结果表明:引入微量Pd降低了催化剂的还原温度,增强了催化剂氢吸附性能,但对催化剂活性Cu表面积的影响较小,有效地提高了催化剂上甘油氢解反应的稳定性.从Pd表面溢流到Cu表面的活化氢原子降低了H2O对催化剂活性Cu的氧化.     

Co修饰碳纳米管促进的Cu-ZrO2催化剂上CO2加氢制甲醇

利用微波助多元醇化学还原沉积法,制备一类Co修饰的多壁碳纳米管(CNT)基复合材料(y%Co/CNT),进而用其作为添加剂,制备共沉淀型y%Co/CNT促进的Cu-ZrO2催化剂,CuiZrj-x%(y%Co/CNT).Co对CNT的修饰明显地提高了该催化剂对CO2加氢制甲醇的催化活性.在Cu1Zr1-10%(4.3%Co/CNT)催化剂上,5.0 MPa,513 K,V(H2)/V(CO2)/V(N2)=69/23/8,GHSV=8 000 mL/(h·g)的反应条件下,CO2加氢的转化频率(TOF,即单位时间(s)内在单个表面活性金属Cu0位上CO2加氢转化的分子数)达2.89×10-3s-1,是相同条件下非促进的原基质Cu1Zr1和单纯CNT促进的对应物Cu1Zr1-10%CNT上这个值(2.36×10-3s-1和2.40×10-3s-1)分别的1.22和1.20倍;在CO2加氢产物中甲醇的C-基选择性为～92%,时空产率达176 mg/(h·g-cat.).催化剂的表征研究显示,Co修饰CNT促进的催化剂对H2优良的吸附活化性能对CO2加氢转化频率(TOF)的显著提高起着重要作用.     

CO加氢合成甲醇Cu-Mn~(2+)/SiO_2催化剂的研究

负载型Cu/SiO_2或Mn/SiO_2催化剂对CO加氢合成甲醇反应的催化活性甚低,而Cu-Mn~(2+)/SiO_2催化剂的催化活性却很高,研究表明,Mn~(2+)的加入使催化剂表面的分散度增大,并可能通过Cu-Mn~(2+)间的有关轨道相互作用或通过Cu、Mn与载体间的氧桥间接发生作用,使催化剂吸附氢和异裂氢的能力增大,为HCOO~-后续加氢提供充足的氢原,从而提高Cu-Mn~(2+)/SiO_2催化剂CO加氢合成甲醇的催化活性。     

有序中孔铁催化剂的费-托合成催化性能研究

以KIT-6为模板用硬模板法合成了有序中孔铁催化剂,并引入Cu助剂,考察其费-托合成反应催化性能,采用原位小角X-射线衍射和N2物理吸附等对其表征,考察了Cu助剂和CO还原对其催化性能和结构的影响.结果表明：模板法合成的铁催化剂不同于传统沉淀铁催化剂,它具有特殊的有序中孔结构和较大的比表面积,较高的费-托合成反应活性和C5＋选择性.Cu助剂使有序中孔铁催化剂的还原性提高,故活性最高.CO还原后的催化剂为孔径均一的中孔结构,比表面积较大,但有序性降低,存在部分孔坍塌.     

由（CO2+H2）直接合成二甲醚用的CNT促进Cu-ZrO2-HZSM-5混合型催化剂

CO2加氢被认为是目前固定大量排放CO2的最好方法之一.研发出一种碳纳米管(CNT)促进的Cu-ZrO2-HZSM-5沸石分子筛双功能混合型催化剂,将其用于CO2加氢合成甲醇和甲醇脱水生成二甲醚(DME)二步串联催化一器化,实现由(CO2+H2)直接合成DME.在5.0 MPa,523 K,V(H2)∶V(CO2)∶V(N2)=69∶23∶8,空速(GHSV)=25 000mL/(h.g)的反应条件下,在所研发(Cu2Zr3-10%CNT)-30%HZSM-5催化剂上,CO2加氢的转化率达9.44%,比相应单功能加氢催化剂(Cu2Zr3-10%CNT)的相应值(7.00%)提高35%.CNT能作为Cu-ZrO2-HZSM-5双功能混合型催化剂的促进剂.在上述反应条件下,含CNT的催化剂的DME时空产率达438mg/(h.g),比不含CNT的原双功能混合型基质催化剂的相应值(395mg/(h.g))提高11%.结果证实,利用双功能混合型催化剂,将CO2加氢合成甲醇和甲醇脱水生成DME两个过程串联催化一器化,能大幅度提高CO2加氢转化的效率.     

制备方法对Cd0.1 Cu0.01 Zn0.89 S光催化剂产氢性能的影响

通过共沉淀法、水热法以及高温硫化法分别合成了Cd0.1Cu0.01Zn0.89S新型光催化剂,并通过XRD、SEM和UV-vis吸收光谱等技术对催化剂进行了表征.从UV-vis吸收光谱可以发现,Cu2 的加入都引起了催化刺吸收边不同程度的红移.在产氢测试中发现,高温合成的催化剂产氢能力反而下降.在3种催化剂中,共沉淀法合成的催化剂具有最高的产氢活性,无负载时在可见光照射下产氢速率为350 μmol/h,而水热法和高温硫化法合成的催化剂的产氢速率分别只有120 μmol/h和13 μmol/h.     

CO_2加氢经甲醇串联催化一器化制二甲醚用的高效混合型催化剂

将CO2加氢用的金属Co修饰碳纳米管(x%Co/CNT)促进的Cu-Zn-Zr基催化剂与甲醇脱水用的HZSM-5沸石分子筛按一定比例和一定方式混合,制成CO2加氢经甲醇串联催化一器化制二甲醚(DME)用的双功能混合型催化剂,记为(CuiZnjZrk-y%(x%Co/CNT))-z%HZSM-5.实验结果显示,在经优化的(Cu8Zn2Zr5-10%(4.5%Co/CNT))-40%HZSM-5催化剂上,在5.0 MPa,523 K,V(H2)∶V(CO2)∶V(N2)=69∶23∶8,GHSV=20 000 mL/(h.g)的反应条件下,CO2加氢的转化频率达到5.62×10-3s-1,分别是相同条件下非促进的单功能原基质Cu8Zn2Zr5催化剂和非促进的双功能混合型催化剂Cu8Zn2Zr5-40%HZSM-5上相应值(4.26×10-3和4.96×10-3s-1)的1.32和1.13倍;在CO2加氢转化产物中,DME的选择性达到约80%,相应的DME时空产率为343 mg/(h.g).催化剂的表征研究显示,适量HZSM-5沸石分子筛与Cu-Zn-Zr基催化剂混合能将初级反应产生的甲醇大部分转化为DME;Co修饰CNT促进的催化剂对H2优良的吸附活化性能对CO2加氢转化频率的显著提高起着重要作用.