Ce-SBA-15的制备及其苯酚甲醇烷基化性能

采用后合成法制备Ce-SBA-15介孔分子筛.通过XRD、N_2吸附-脱附、SEM、EDS、NH_3-TPD、Py-FTIR和TGDTA手段对样品进行表征.结果表明,Ce-SBA-15催化剂具有介孔结构,活性组分CeO_2能够很好地分散在载体表面.在固定床反应装置上,考察了Ce负载量、焙烧温度和焙烧时间对Ce-SBA-15催化苯酚甲醇烷基化性能的影响.最佳组成和制备条件为:Ce负载量为15%,焙烧温度为550℃,焙烧时间为4.5 h.在苯酚/甲醇摩尔比1/4,反应温度460℃,质量空速3.0 h~(-1),常压的条件下,Ce-SBA-15分子筛催化苯酚甲醇烷基化性能最好,苯酚转化率达到66.89%,邻甲酚选择性达到55.43%.     

催化剂Zn-Sr-SiO2的制备及其 对甲醇脱氢制备无水甲醛的催化性能

采用溶胶凝胶法制备了催化剂Zn-Sr-SiO₂，其结构经SEM、 XRD、 N₂吸附/脱附、NH₃-TPD和CO₂-TPD表征。利用固定床反应器评价了Zn Sr SiO2对甲醇脱氢制备无水甲醛反应的催化性能。研究了焙烧温度，Zn负载量，Zn/Sr摩尔比，载气流量，质量空速等因素对催化性能的影响，以及催化剂的寿命、失活与再生。结果表明：制备催化剂的最佳条件为焙烧温度700 ℃， Zn负载量为15%， Zn/Sr为5/1。反应温度为600 ℃，甲醇的质量空速为4.47 h^-1时，甲醇的转化率为25.35%，甲醛的选择性为91.98%。催化剂寿命为33 h。再生后，催化剂的中强碱性位得到了再生。     

固体酸S2O82-/Nb2O5/La3+的制备、表征及催化合成乙酸正丁酯

以Nb₂O₅为载体,浸渍法研制固体酸（S₂O₈^2-/Nb₂O₅/La⁺）催化剂,经SEM、XRD和EDS表征,考察了固体酸的焙烧温度、陈化时间及S₂O₈^2-浓度等因素对该催化剂催化活性的影响。结果表明：在(NH₄)₂S₂O₈浓度为1 mol/L、浸渍时间18 h、w(La³⁺)=3%（基于Nb₂O₅的质量）、焙烧温度为500 ℃时,制备出最高催化效果的催化剂。接着考察了其催化合成乙酸正丁酯的催化活性,通过正交实验确定了反应的最佳条件：n(正丁醇)/n(冰醋酸）=2.0/1.0、催化剂用量w（S₂O₈^2-/Nb₂O₅/La³⁺）=2.9%（基于反应物质量）、反应温度为125 ℃,反应时间为3.0 h,酯化率为95.70%。催化剂循环利用3次后仍有90.1%的酯化率。      

不同温度焙烧的Au-Pd/SiO2催化剂上甲醇选择性氧化制备甲酸甲酯

以溶胶固定法制备了Au-Pd/SiO₂催化剂,考察了催化剂焙烧温度对甲醇选择氧化制甲酸甲酯反应性能的影响。在200~500℃,400℃焙烧的Au-Pd/SiO₂具有最好的低温催化性能,在室温下就有活性,反应温度为100℃时甲醇转化率为25.3%,甲酸甲酯的选择性为100%。采用BET、XRD、UV-vis DRS、XPS、TEM和DRIFTS技术对催化剂进行表征,结果表明,催化剂中活性组分Au和Pd的高分散性,合适的Au和Pd粒径,Au-Pd合金的形成以及Au和Pd之间的强相互作用力,有利于甲醇氧化为甲酸甲酯反应的进行。初步推测出了甲醇在Au-Pd/SiO₂上氧化为甲酸甲酯的反应机理,甲醇在Au-Pd/SiO₂催化剂上是通过甲氧基中间体得到甲酸甲酯的。     

Zn-La复合氧化物催化剂用于甲醇与碳酸乙烯酯酯交换反应的研究

ZnO、La₂O₃和Zn-La复合氧化物催化剂用于甲醇与碳酸乙烯酯反应制备碳酸二甲酯和乙二醇。催化剂采用共沉淀法进行制备,并用BET、XRD、TG-DSC、CO₂-TPD和Hammett滴定等对催化剂进行表征。考察了Zn-La物质的量比、焙烧温度,反应条件（反应温度、反应时间、催化剂用量等）对催化剂活性的影响。结果表明,ZnLa复合氧化物物质的量比为2：1,焙烧温度为500℃时,催化剂表现了较好的催化效果。催化剂的活性与催化剂表面的碱性强度和碱量有关,碱量越多催化剂的活性越好。     

纳米Au/TS-1催化剂的制备及用于甲醇羰基化体系

采用负压沉积沉淀法、等体积浸渍法、负压等体积浸渍法等方法制备了纳米Au/TS-1催化剂,研究了深床焙烧和等离子体焙烧,以及焙烧温度和焙烧气氛对催化剂中纳米金粒子大小和催化性能的影响,并采用ICP、TEM、XRD、UV-vis、XPS对催化剂金粒子进行了物化性能表征,采用甲醇羰基化制乙酸甲酯反应表征催化性能.结果表明,不同制备方法、不同焙烧方法、不同焙烧温度和焙烧气氛对负载型纳米Au/TS-1沸石分子筛催化剂中金粒子的大小、形貌、物化性质和催化性能有明显影响.其中,3种制备方法中,氢气气氛下焙烧均比空气和氮气气氛下焙烧得到的催化剂的金粒子尺寸更小,分散更均匀,约为5~10 nm.与其它方法相比,负压沉积沉淀法可制得分散更均匀的金粒子,Au/TS-1沸石催化剂中的金粒子尺寸更小,平均粒径为1~5 nm.催化性能评价结果显示,3种方法制备出的负载型金催化剂用于催化甲醇羰基化制乙酸甲酯反应体系中,甲醇的转化率分别为85%、75%、60%,乙酸甲酯选择性可高达68%,反应温度200℃为最好.     

制备条件对Ni/ZrO2-SiO2催化剂煤气甲烷化的影响

采用浸渍法制备了ZrO₂-SiO₂复合载体和Ni质量分数为6%的Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂,考察了载体制备时浸渍溶液pH值、焙烧温度和催化剂制备时的焙烧温度对Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂煤气甲烷化反应性能的影响。采用X射线衍射、程序升温还原和扫描电子显微镜等方法对催化剂进行了表征。结果表明,载体浸渍溶液pH值为8.0～9.0, 载体焙烧温度为550 ℃,催化剂焙烧温度为450 ℃时,Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂在煤气甲烷化反应中显示了最优的催化性能,CO转化率100%,CO₂转化率1.8%,CH₄生成速率16.6 mmol/(h·g)。进一步表征发现,制备ZrO₂-SiO₂复合载体时,增大浸渍溶液的pH值有利于形成粒径较小的亚稳态四方晶相ZrO₂,可见四方晶相ZrO₂更有利于甲烷化反应;载体焙烧温度会影响到NiO粒径的大小和其在催化剂表面的分散,温度过高和过低都会导致NiO粒径大小的不适宜以及分散性的降低;催化剂焙烧温度过高则会导致NiO与载体间的相互作用减弱,NiO分散性降低。     

V/Ce-Al2O3催化甲醇选择性氧化制备二甲氧基甲烷

为有效改善催化剂酸性,利用共沉淀法对20V₂O₅/Al₂O₃催化剂载体进行Ce改性制备了不同CeO₂质量分数的双功能催化剂,并对其催化甲醇选择性氧化制二甲氧基甲烷（DMM）的活性进行了研究。由X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM-EDS）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、拉曼光谱（Raman）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）及NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）表征结果证实,经Ce改性后在催化剂中有效引入了中强酸位点是DMM选择性提高的关键因素,同时也增强了钒氧化物与载体间的相互作用,降低了催化剂的氧化还原性。实验结果表明,当CeO₂质量分数为8%时,催化剂表现出最佳的催化性能,反应温度对甲醇氧化产物有较大影响,低温更有利于DMM的生成。在反应温度为170 ℃时,经20V/8Ce-Al₂O₃催化,甲醇转化率为23.6%,DMM选择性达99.9%。催化剂经循环反应5次后DMM选择性依然为99.9%,研究为改善催化剂酸性提供了有价值的参考。     

负载型催化剂HPW/SBA-15的合成及其在2-萘甲醚乙酰化反应中的应用

采用浸渍法制备了SBA-15负载磷钨酸（HPW）催化剂HPW/SBA-15（Cat）,其结构和性能经XRD, IR和NH₃-TPD表征。将 Cat 应用于2-萘甲醚（1）和乙酸酐（2）的傅 克酰基化反应,考察了不同负载量的催化剂、反应时间、催化剂用量、原料摩尔比、反应温度对2-萘甲醚酰基化反应的转化率和主产物选择性的影响。结果表明:Cat₄₀ 0.05 g,反应5 h,n(1) ：n(2)=1：4,反应温度120 ℃时,1的转化率为92.59%,主产物2-甲氧基-1-萘乙酮的选择性达99.22%。     

焙烧温度对二甲醚水蒸气重整制氢 Cu/ZnO/Al2O3/Cr2O3+H-ZSM-5双功能催化剂性能的影响

采用共沉淀耦合机械混合法制备了Cu/ZnO/Al₂O₃/Cr₂O₃+H-ZSM-5双功能催化剂,并用于二甲醚水蒸气重整制氢反应,结合热重、傅里叶红外光谱、XRD、BET、H₂-TPR表征,考察了焙烧温度对Cu/ZnO/Al₂O₃/Cr₂O₃催化剂物理化学性质及双功能催化剂催化性能的影响。研究结果表明,400℃焙烧时,析出CuO粒子的同时伴有尖晶石相,进而在反应过程中对金属铜粒子起到良好的隔离作用。而焙烧温度较低时,催化剂分解不完全,催化剂活性位较少。焙烧温度大于500℃时,CuO粒子发生二次团聚,同时尖晶石相大量生成,造成催化剂活性位减少,活性较低。合适的焙烧温度为400℃,此时二甲醚转化率为92.9%,氢气收率可达到76.5%,具有较好的反应效果。     

利用ZnO@ZIF-8核壳结构构建高选择性、高稳定性的Pd/ZnO催化剂用于CO2加氢制甲醇

Catalytic CO₂ hydrogenation to methanol is a promising route to mitigate the negative effects of anthropogenic CO₂. To develop an efficient Pd/ZnO catalyst, increasing the contact between Pd and ZnO is of the utmost importance, because "naked" Pd favors CO production via the reverse water-gas shift path. Here, we have utilized a ZnO@ZIF-8 core-shell structure to synthesize Pd/ZnO catalysts via Pd immobilization and calcination. The merit of this method is that the porous outer layer can offer abundant "guest rooms" for Pd, ensuring intimate contact between Pd and the post-generated ZnO. The synthesized Pd/ZnO catalysts (PZZ8-T, T denotes the temperature of calcination in degree Celsius) is compared with a ZnO nanorod-immobilized Pd catalyst (PZ). When the catalytic reaction was performed at lower reaction temperatures (250, 270, and 290 ℃), the highest methanol space time yield (STY) and highest STY per Pd achieved by PZ at 290 ℃ were 0.465 g g_cat^-1 h^-1 and 13.0 g g_Pd^-1 h^-1, respectively. However, all the PZZ8-T catalysts exhibited methanol selectivity values greater than 67.0% at 290 ℃, in sharp contrast to a methanol selectivity value of 32.8% for PZ at the same temperature. Thus, we performed additional investigations of the PZZ8-T catalysts at 310 and 360 ℃, which are unusually high temperatures for CO₂ hydrogenation to methanol because the required endothermic reaction is expected to be severely inhibited at such high temperatures. Interestingly, the PZZ8-T catalysts were observed to achieve a methanol selectivity value of approximately 60% at 310 ℃, and PZZ8-400 was observed to maintain a methanol selectivity value of 51.9% even at a temperature of 360 ℃. Thus, PZZ8-400 attains the highest methanol STY of 0.571 g g_cat^-1 h^-1at 310 ℃. For a better understanding of the structure-performance relationship, we characterized the catalysts using different techniques, focusing especially on the surface properties. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) results indicated a linear relationship between the methanol selectivity and the surface PdZn : Pd ratio, proving that the surface PdZn phase is the active site for CO₂ hydrogenation to methanol. Furthermore, analysis of the XPS O 1s spectrum together with the electronic paramagnetic resonance results revealed that both, the oxygen vacancy as well as the ZnO polar surface, played important roles in CO₂ activation. Chemisorption techniques provided further quantitative and qualitative information regarding the Pd-ZnO interface that is closely related to the CO₂ conversion rate. We believe that our results can provide insight into the catalytic reaction of CO₂ hydrogenation from the perspective of surface science. In addition, this work is an illustrative example of the use of novel chemical structures in the fabrication of superior catalysts using a traditional formula.     

Cu-Mg/Al复合氧化物催化碳颗粒物燃烧性能的研究

恒定二价与三价阳离子比为3(nM2+/nM3+=3),采用共沉淀法制备不同Cu含量的系列水滑石前驱物, 800 ℃焙烧4 h形成复合氧化物(CuO质量百分数分别为0％、5％、10％、15％、20％、30％、40％)用作柴油车排放碳颗粒物燃烧的催化剂,并采用XRD、BET、TG-DSC、FT-IR、TPR等表征手段研究了Cu、Mg含量对材料前驱物物化性能的影响及对其衍生复合氧化物催化碳颗粒物燃烧性能的影响．结果表明,Cu、Mg含量对材料的热稳定性、比表面和催化氧化活性有显著的影响. Mg有助于提高催化剂的热稳定性; Cu含量增加,催化剂比表面下降,但比表面不是影响催化剂活性的主要因素. CuO含量为15％时,催化剂具有最好的催化活性和稳定性,碳颗粒物的起燃温度(T10)和半转化温度(T50)分别为336 ℃和409 ℃.在CuO含量≤30％时可以形成结构完整的水滑石前驱物, CuO含量为40％时出现Cu(OH)2杂相; CuO含量< 20％时,经高温焙烧可得到均匀的复合氧化物, CuO含量≥20％时出现CuO偏析． TPR结果表明焙烧温度和复合氧化物的组成决定了材料的可还原性能．     

固相法合成铜铝尖晶石催化甲醇重整反应

以氢氧化铜和拟薄水铝石为原料(Cu/Al物质的量比为1/2),采用固相法经过不同温度焙烧后获得了一系列Cu-Al氧化物催化剂.当焙烧温度由500 ℃提高到900 ℃时,催化剂的主要铜物种由CuO渐变为CuAl₂O₄,比表面积由75.0 m²/g降低至16.6 m²/g.在甲醇重整反应过程中,以CuAl₂O₄为主要成分且具有较高比表面积的催化剂表现了优异的催化性能.另外,以CuAl₂O₄为主要成分的催化剂不经过预还原处理时,在反应过程中同时存在活性铜的释放和烧结,其催化活性呈现先增加后降低的趋势.在本研究催化剂制备条件下,优选800 ℃焙烧的催化剂,其催化性能优于商业Cu-Zn-Al催化剂,且具有可再生性.当催化剂不经过预还原处理时,在水醇物质的量比为1、240 ℃、1.01×10⁶ Pa、质量空速为1.75 h^-1的条件下,甲醇起始转化率为55.2%;反应进行288.3 h时,甲醇转化率升高至79.3%;反应继续运行至1 000.5 h时,甲醇转化率降低至63.9%.     

载体对Pt/WO_3-ZrO_2催化临氢异构反应性能的影响

以平衡吸附过氧钨酸的水合氧化锆为前驱体,经焙烧得到WO_3-ZrO_2固体酸,并采用XRD、UV-vis、NH_3-TPD等手段考察了过氧钨酸吸附液浓度及焙烧温度对WO_3-ZrO_2固体酸组成、结构及酸性的影响。通过BET、H_2-TPR、H_2-TPD等表征手段和正戊烷临氢异构反应,考察了负载铂后相应催化剂的结构、还原与氢吸附性质及其催化正戊烷临氢异构反应的性能。结果表明,焙烧温度为700℃时,随着吸附液浓度的增加,所得载体酸度及相应催化剂比表面积均先增加后减小,且在吸附液浓度为82 mmol W/L时达到最大值。吸附液浓度为59 mmol W/L时,随着焙烧温度的升高,所得载体四方相氧化锆含量、酸度及相应催化剂比表面积均降低。吸附液浓度为82 mmol W/L、焙烧温度为700℃所得载体负载0.5%(质量分数)铂后催化活性最高。该催化剂在250℃常压临氢操作、n(H_2)/n(n-C_5H_(12))为3、WHSV为1.0 h~(-1)的条件下,催化正戊烷异构反应中异戊烷收率可达57.7%。     

不同改性组分对Cu-ZnO基催化剂低温甲醇合成性能的影响

通过共沉淀法制备了Al、Zr和Ce改性的Cu-ZnO基低温甲醇合成催化剂,采用氮气物理吸附、H2-TPR、CO2-TPD、N2O滴定、XRD和TEM等技术对其进行了表征,并考察了改性组分和煅烧温度对其在170℃下合成气制甲醇催化性能的影响。结果表明,经Zr改性的Cu-ZnO基催化剂,其低温甲醇合成性能较好;随着煅烧温度的降低,Cu在催化剂表面的分散度逐渐变大、颗粒逐渐变小,所得到的催化剂其活性也较高;其中,未经煅烧的Cu-ZnO/ZrO2催化剂的活性最佳,其甲醇时空产率为106.02 g/(kg·h),选择性达87.04%。     

CaO-MgO@CoFe_2O_4磁性固体碱的制备及其大豆油酯交换反应催化性能

以草酸盐为前驱体采用两步法制备了一种以CaO-MgO作为活性组分,以CoFe_2O_4作为磁核的磁性固体碱催化剂,并用于大豆油与甲醇的酯交换反应合成生物柴油。对制备的磁性固体碱催化剂进行了磁滞回线、X-射线衍射(XRD)、CO_2-TPD及透射电镜(TEM)表征。考察了不同核壳物质的量比、焙烧温度、反应温度、反应时间、醇油物质的量比以及催化剂用量等因素对大豆油转化为生物柴油产率的影响。结果表明,采用核壳物质的量比为1∶6、焙烧温度为700℃所制备的CaO-MgO@CoFe_2O_4催化剂,当醇油物质的量比为12、催化剂用量为大豆油质量的1.0%时,在65℃下反应时间3 h,生物柴油收率高达97.1%。该催化剂具有较好的重复利用性能,重复利用四次后生物柴油的收率仍可达90%。     

Al2O3负载Pt催化剂的合成及其甲醇低温催化燃烧性能研究

采用一步合成法制备了Al₂O₃负载Pt催化剂Pt/Al₂O₃,以甲醇催化燃烧作为目标反应研究了其催化性能,考察了还原剂浓度、表面活性剂用量、表面活性剂浓度和煅烧温度对Pt/Al₂O₃甲醇低温催化燃烧性能的影响。结果表明,当还原剂浓度为0.1 mol/L、表面活性剂(CTAB)用量为8.53 g/g_cat.、表面活性剂浓度为0.1 mol/L、煅烧温度为600℃时,所得催化剂的活性最高,25℃下甲醇催化燃烧的转化率达到52%。而改进一步合成法制备的负载型催化剂Pt/Al₂O₃具有更高的甲醇催化燃烧活性,25℃下甲醇催化燃烧的转化率为84%。     

焙烧温度对甲醇水蒸气重整制氢Ce/Cu/Zn-Al水滑石衍生催化剂的影响

采用原位合成法在γ-Al_2O_3载体表面上合成了Zn-Al水滑石,再采用顺序浸渍法制备了一系列Ce/Cu/Zn-Al催化剂,并采用XRD、BET、H_2-TPR和XPS等手段对催化剂进行了表征,考察了焙烧温度对Ce/Cu/Zn-Al催化剂表面结构及其催化甲醇水蒸气重整制氢性能的影响。结果表明,焙烧温度主要影响了催化剂的Cu比表面积、表面氧空穴含量和Cu-Ce间相互作用。当焙烧温度为500℃时,催化剂Cu的比表面积较大,表面氧空穴含量较多,Cu-Ce间相互作用较强,因此,催化甲醇水蒸气重整制氢活性较好。当焙烧温度升高到700℃时,Cu物种主要以稳定的CuAl_2O_4尖晶石形式存在,不利于甲醇水蒸气重整制氢反应的进行,因此,催化活性较差。     

固体酸SO42-/ZrO2-CeO2催化小桐子油脂肪酸制备生物柴油的实验研究

用沉淀浸渍法制备了固体酸催化剂SO₄^2-/ZrO₂-CeO₂,用于催化小桐籽油脂肪酸与甲醇酯化制备生物柴油。考察了焙烧温度和CeO₂负载量对催化剂活性的影响,并进行了单因素实验和动力学研究。研究表明,SO₄^2-/ZrO₂-CeO₂有较高的催化活性,当甲醇与脂肪酸体积比 2∶1,反应温度150 ℃,催化剂用量为脂肪酸质量的8%,反应60 min时,脂肪酸转化率可达0.9403。动力学计算表明,该酯化反应的表观活化能为45.31 kJ/mol,动力学模型为-dc_A/dt=38371e^-45310/RTc_A^1.44。     

焙烧温度对非负载Ni-Mo-Al_2O_3催化剂加氢脱氧性能的影响

采用热分解硝酸镍和钼酸铵的方法制备了Ni-Mo-Al2O3非负载催化剂。分别以乙酸、苯酚为探针分子,在连续流动固定床反应器上评价了催化剂的加氢脱氧活性,并采用XRD、BET、XRD、EDS等技术对催化剂进行了表征,着重考察了焙烧温度对催化剂的晶态结构、表面元素相对含量及催化性能的影响。结果表明,随着焙烧温度的升高,催化剂的比表面积增大,晶化程度提高,焙烧温度550℃时,催化剂表面Ni、Mo、Al的比例达到最优,并具有最好的加氢脱氧活性。在250℃、0.4 MPa条件下,乙酸的脱氧率达到96.0%;在200℃、0.3 MPa条件下,苯酚的脱氧率达到96.8%。