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.     

CO_2加氢制甲醇用碳纳米管促进的高效新型CuO-ZnO-ZrO_2基催化剂

用一种金属Co修饰多壁碳纳米管基复合材料(y%Co/CNT)作为促进剂,制备一种高效新型的y%Co/CNT促进CuO-ZnO-ZrO2基催化剂(记为CuiZnjZrk-x%(y%Co/CNT)),考察其对CO2加氢制甲醇的催化性能.实验结果显示,在组成经优化的Cu8Zn2Zr5-10%(4.5%Co/CNT)催化剂上,5.0 MPa,523 K,V(H2)∶V(CO2)∶V(N2)=69∶23∶8,GHSV=25 000 mL/(h.g)的反应条件下,CO2加氢的转化频率达4.99×10-3s-1,分别是相同条件下非促进的原基质Cu8Zn2Zr5和单纯CNT促进的对应物Cu8Zn2Zr5-10%CNT上的相应值(4.31×10-3和4.64×10-3s-1)的1.16和1.08倍;催化剂的表征结果显示,金属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)的显著提高起主要作用.在CO2加氢产物中甲醇的C-基选择性达97.9%,单程时空产率为699 mg/(h.g),具有实用前景.     

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.     

TiO_2改性的γ-Al_2O_3负载Cu催化剂上CO_2加氢合成甲醇的研究

在固定床高压微反装置上 ,系统研究了TiO2 改性的γ -Al2 O3 负载Cu催化剂的CO ,CO2 加氢反应 .活性评价结果表明 ,TiO2 的添加极大地促进了Cu/γ Al2 O3 催化剂的CO2 加氢合成甲醇反应的活性 ,但是对CO加氢合成二甲醚有抑制作用 ,这表明CO2 ,CO加氢之间有着本质的区别     

碳纳米管作为低碳醇合成CoMo-基催化剂的高效促进剂

用自行制备的多壁碳纳米管(MWCNTs)作为促进剂,制备一类共沉淀型MWCNTs促进Co-Mo-K氧化物基催化剂.实验发现,该类催化剂对CO加氢生成低碳醇显示出高的转化活性和生成C2～9-醇(尤其辛醇)优良的选择性;在所制备的Co1Mo1K0.05-12%MWCNTs催化剂上,5.0 MPa、563 K、V(H2)/V(CO)/V(N2)=60/30/10、GHSV=8 000 mLsTP·h-1·g-cat.-1的反应条件下,C1～9-醇和DME的时空产率合计达308 mg·h-1·g-cat.-1,是相同反应条件下不含碳纳米管的对应物(Co1Mo1K0.05)上这个值(199 mg·h-1·g-cat.-1)的1.54倍;水煤气变换副反应明显地受到抑制;产物碳链偏离Schulz--Flory分布律;在总醇醚产物中,C2～9-醇 DME的质量百分数合计约占95%,展示其作为油品添加剂或代用合成燃料的潜在应用前景.     

Co修饰碳纳米管作为低碳醇合成CoMoK催化剂的高效促进剂

利用化学还原沉积法,制备一类Co修饰的多壁碳纳米管基复合材料(记为y%Co/MWCNT,y%为质量分数),进而用其作为促进剂,制备共沉淀型y%Co/MWCNT促进的Co-Mo-K氧化物基催化剂,CoiMojKk-x%(y%Co/MWC-NT)(x%为质量分数).实验发现,Co对MWCNT的预修饰明显地提高了单纯MWCNT促进的Co-Mo-K催化剂对CO加氢制低碳醇的催化活性.在所制备的Co1Mo1K0.05-12%(4.2%Co/MWCNT)催化剂上,在经优化的两种反应条件(5.0MPa,563 K,V(H2)/V(CO)/V(N2)=60/30/10,GHSV=8000 mL/(h.g)和5.0 MPa,593 K,V(H2)/V(CO)/V(CO2)/V(N2)=60/30/5/5,GHSV=10 000 mL/(h.g))下,C2~9-醇的时空产率分别达294和628 mg/(h.g),分别是单纯MWCNT促进的对应物在其最佳操作条件下这个值(269 mg/(h.g))的1.09和2.33倍;在所制得两种低碳混合醇产物中,C2~9-醇的含量分别达89%和96%(质量分数),并分别以C7-醇和C5-醇为主要醇产物.本文结果表明,Co对MWCNT的预修饰并辅以原料合成气中添加适量CO2对于CO加氢转化率和C2~9-醇时空产率的显著提高起重要作用.     

CO对Cu—Zn—Zr催化剂CO2加氢合成甲醇的影响

用四种ＣＯ含量不同的原料气对Ｃｕ－Ｚｎ－Ｚｒ催化剂进行ＣＯ２加氢合成甲醇的研究．结果表明ＣＯ能抑制催化剂表面产生逆水汽变换反应活性位的ＣＯ２吸附,从而有效地提高ＣＯ２加氢合成甲醇的选择性     

一种煤基合成气制合成天然气用Sc2O3促进Ni-ZrO2高效新型甲烷化催化剂

用Sc2O3作为促进剂,研发出一种Sc2O3掺杂的高效新型Ni-ZrO2基催化剂,该催化剂对CO和CO2共甲烷化制合成天然气(SNG)显示出高的活性和优异的热稳定性.在组成经优化的Ni6Zr3Sc1催化剂上,0.1 MPa,573K,V(H2)∶V(CO)∶V(CO2)∶V(N2)=75∶15∶5∶5,出口空速GHSV=40 000mL/(h·g)的反应条件下,在反应开始之后的20~332h的反应过程中,CO和CO2的转化率一直分别保持在100%和85%的高水平,产物甲烷的选择性一直保持在100%.耐热试验结果显示,在973K下经历24h甲烷化反应、而后降至573K的Ni6Zr3Sc1催化剂试样上,(CO+CO2)的总转化率仍能稳定地保持在80.2%的水平;而不含Sc2O3的原基质催化剂(Ni6Zr4)在经历相同耐热试验过程之后的(CO+CO2)总转化率骤降至2.7%,暗示其因烧结而失活.催化剂的表征结果证实,可观量的Sc3+溶解入ZrO2晶格导致具有c-ZrO2结构的单一c-(Zr-Sc)Oy相的生成并使其稳定化,这类c-(Zr-Sc)Oy相与Ni6Zr3Sc1催化剂的高活性,尤其与优良的热稳定性,密切相关.     

沉淀方式对CO_2加氢合成甲醇催化剂性能的影响

采用不同的沉淀方式制备了CO2加氢合成甲醇CuO-ZnO和CuO-ZnO-Al2O3催化剂,研究了沉淀方式对催化剂活性、甲醇选择性及甲醇产率的影响。     

一种环己醇催化脱氢制环己酮用高效新型催化剂

用Sc2O3作为促进剂,研发出一种高效新型Sc2O3促进的Cu-ZnO-Al2O3基催化剂(记为CuiZnjAlk-xScx),考察其对环己醇脱氢制环己酮的催化性能.实验结果显示,在组成经优化的Cu6Zn3Al0.7Sc0.3催化剂上,常压,523 K,n(C6H11OH)∶n(N2)=1∶19和空速(GHSV)=43 200mL/(h·g)的反应条件下,环己醇脱氢的转化率达53.7%,产物环己酮的时空产率为5 344mg/(h·g),这2个值均为不含Sc2O3的基质催化剂Cu6Zn3Al1的相应值(42.4%,4 222mg/(h·g))的1.27倍.催化剂的表征结果显示,Sc2O3的修饰调变作用可能是由于Sc2O3在ZnO晶格中高的溶解度.少量Sc2O3在ZnO晶格中的溶解在ZnO表面产生阳离子空位形式的Schottky缺陷,通过这些表面阳离子空位接纳Cu+离子使Cuy0-Cu+原子簇得以稳定化.这有助于抑制催化活性Cuy0纳米颗粒的团聚烧结,保持Cu组分的高分散度,于是显著地提高催化剂的活性和操作稳定性.该催化剂具有应用前景.     

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.     

沉淀介质pH对合成二甲醚用催化剂CuO-ZnO-ZrO_2/HZSM-5的影响

用并流共沉淀法制备一系列合成二甲醚用催化剂CuO-ZnO-ZrO2/HZSM-5,采用XRD,TPR和反应活性评价等考察了沉淀介质pH对催化剂还原行为和活性的影响.结果表明,沉淀介质pH对催化剂的晶形和还原性能有很大影响,在pH=9时,催化剂易于还原,活性较高.并用Coats-Redfern方法得出合成二甲醚铜基催化剂的还原动力学参数.     

Mn助剂对CO2加氢合成甲醇催化剂Cu／Zn／Al2O3的改性作用

利用共沉淀法制备了系列Cu-Zn-Al-Mn催化剂,并对催化剂进行了活性评价．结果表明,催化剂性能与锰助剂的添加量有密切的联系,锰的加入能提高催化剂的活性,促进CO2的转化．表征结果表明,锰助剂的加入可以阻止CuO晶粒生长,有利于CuO分散,使催化剂的比表面积增加;同时,锰助剂的加入也促进了Cu（Ⅱ）向反应活性物种Cu（Ⅰ）的转化．     

碳纳米管作为合成气制低碳醇Co-Cu催化剂的高效促进剂

用自行制备的碳纳米管(CNTs)作为促进剂,制备一类共沉淀型CNTs促进Co-Cu基催化剂.实验发现,该类催化剂对CO加氢制低碳醇显示出异常高的转化活性和生成C2~4-含氧产物,尤其是丁醇(BuOH)和二甲醚(DME)的选择性;在Co3Cu1-11%CNTs催化剂上、5.0 MPa,573 K、V(H2)/V(CO)/V(CO2)/V(N2)=46/46/5/3,GHSV=10 000 mL(STP).h-1.g-cat.-1反应条件下,所观测到的CO转化率达到38.0%,是相同反应条件下不含CNTs的参比体系(Co3Cu1)上观察值(25.3%)的1.50倍;BuOH和DME成为两种最主要的产物,其C-基选择性分别达到45.0%和14.8%,两者的质量百分数合计占C1~4-含氧产物总量的~83%,展示其作为油品添加剂或代用合成燃料的应用前景.实验结果表明,对于CNTs促进的Co3Cu1体系,原料气中适量CO2的存在对CO的转化和含氧产物(尤其是BuOH)的选择生成有显著促进作用.     

不同晶型In2O3/片状HZSM-5串联催化剂催化CO2加氢制芳烃

采用水热/溶剂热法制备了不同晶型(立方相、六方相和混晶相)In₂O₃,并将其与片状HZSM-5分子筛机械混合得到CO₂加氢制芳烃的串联催化剂,在固定床反应器上测试了其催化活性,重点讨论了串联催化剂活性组分的空间分布对其催化性能的影响。通过XRD、SEM、N2等温吸附-脱附和Py-IR等手段对催化剂的形貌、结构和表面酸性等性质进行了表征。结果表明,当In₂O₃金属氧化物与片状HZSM-5分子筛的活性位点过于接近时,迁移到分子筛中的In物种毒化了其表面酸性,导致反应中间产物甲醇无法高效转化为芳烃,致使CO₂转化率与芳烃选择性降低。