Cr/MCM-41催化剂的制备及其用于丙烷非氧化脱氢反应

实验分别采用连续吸附法和传统浸渍法制备Cr/MCM-41催化剂（分别记为Cr/MCM-41-ad和Cr/MCM-41-imp）,将制备的Cr/MCM-41催化剂用于丙烷非氧化脱氢制丙烯反应,并对反应过程中的温度、压力、空速等反应条件进行优化,在合适的条件即反应温度为630℃、压力为0.1 MPa、空速为4500 mL·h^-1·g^-1下比较两种方法制备的催化剂在丙烷脱氢制丙烯反应的催化性能.我们采用XRD、SEM-mapping、XPS、UV-vis、H₂-TPR等表征手段对催化剂上α-Cr₂O₃晶体粒径、活性组分及分布等进行表征分析,结果表明Cr/MCM-41-ad和Cr/MCM-41-imp中同时均存在Cr（VI）、Cr（Ⅲ）和α-Cr₂O₃.其中XRD和SEM-Mapping结果可知,Cr/MCM-41-ad上获得的α-Cr₂O₃晶体粒径较小且分散性好;通过UV-vis、XPS和TPR结果证明Cr/MCM-41-imp催化剂存在非活性孤立态Cr（VI）,较难还原,影响其反应活性.相比之下,吸附法制备的催化剂使Cr高分散,可避免形成非活性孤立态Cr（VI）,进而提高丙烷脱氢催化活性.因此,吸附法制备的铬基催化剂用于丙烷脱氢制丙烯有一定的借鉴作用.     

碳载体的O3处理对直接甲醇燃料电池Pt-Ru/C催化剂性能的影响

为了提高直接甲醇燃料电池阳极催化剂的催化活性, 利用O₃处理的Vulcan XC-72碳黑为载体, 制备Pt-Ru/C催化剂, 并与未经处理的Vulcan XC-72为载体制备的Pt-Ru/C催化剂的性能进行比较. 采用XPS和BET测试了O₃处理后碳粉表面的含氧浓度和比表面积, 结果表明, 随处理时间延长, 碳表面含氧浓度先减少后增加, 比表面积减小; 而随着处理温度升高, 比表面积增加, 含氧浓度先减少后增加. XRD, TEM方法对催化剂的结构及形貌的表征结果表明: O₃处理的碳黑为载体制备的Pt-Ru/C催化剂粒径均匀、分散性好. 在0.5 mol/L CH₃OH和0.5 mol/L H₂SO₄溶液中, 利用粉末微电极测试了循环伏安和稳态极化曲线, 结果表明: O₃处理碳粉为载体的催化剂比未经处理的碳粉为载体的催化剂的活性高. 研究了O₃处理碳粉的时间和温度对催化剂性能的影响, 电化学测试表明: 140 ℃处理6 min的碳粉为载体制备的催化剂对甲醇的电催化氧化活性最佳.     

重氮化合物与醇的插入反应合成α-烷氧基-β-二羰基化合物

研究了在过渡金属配合物催化下α-重氮-β-二羰基化合物与醇的插入反应, 考察了重氮化合物的结构、醇的结构、催化剂的性质、反应溶剂和反应温度对这一反应的影响. 发现当重氮化合物与甲醇的物质的量比为1∶10, 1 mmol% Rh₂(OAc)₄为催化剂和回流的苯的条件下, 反应能够以高的化学产率生成α-甲氧基-β-二羰基化合物. 手性醇衍生的重氮乙酰乙酸酯反应的产物中两种非对应异构体的比例为3∶2～1∶1.     

碳载体的O3处理对直接甲醇燃料电池Pt-Ru/C催化剂性能的影响

为了提高直接甲醇燃料电池阳极催化剂的催化活性, 利用O₃处理的Vulcan XC-72碳黑为载体, 制备Pt-Ru/C催化剂, 并与未经处理的Vulcan XC-72为载体制备的Pt-Ru/C催化剂的性能进行比较. 采用XPS和BET测试了O₃处理后碳粉表面的含氧浓度和比表面积, 结果表明, 随处理时间延长, 碳表面含氧浓度先减少后增加, 比表面积减小; 而随着处理温度升高, 比表面积增加, 含氧浓度先减少后增加. XRD, TEM方法对催化剂的结构及形貌的表征结果表明: O₃处理的碳黑为载体制备的Pt-Ru/C催化剂粒径均匀、分散性好. 在0.5 mol/L CH₃OH和0.5 mol/L H₂SO₄溶液中, 利用粉末微电极测试了循环伏安和稳态极化曲线, 结果表明: O₃处理碳粉为载体的催化剂比未经处理的碳粉为载体的催化剂的活性高. 研究了O₃处理碳粉的时间和温度对催化剂性能的影响, 电化学测试表明: 140 ℃处理6 min的碳粉为载体制备的催化剂对甲醇的电催化氧化活性最佳.     

Ni-intAlx催化剂的化学合成及萘选择加氢性能

非（类）金属掺杂金属形成金属间隙或金属间化合物是一种设计高效、高选择性催化剂的重要手段.我们以萘基锂为强还原剂,NiCl₂与AlCl₃为原料,在室温下化学合成了Ni-^intAl_x纳米催化剂,并采用pXRD、N₂物理吸附、XPS、TEM、H₂-TPR、H₂-TPD等手段对催化剂进行表征.以萘选择加氢为探针反应,结果显示Ni-^intAl_x催化剂对萘选择加氢制四氢萘具有高活性及单一选择性.其中Ni-^intAl₁催化剂具有比Ni样品更纯的FCC晶型,比Ni-^intAl_1/3更适宜的铝掺杂量,及比Ni-^intAl₃更适宜的活性组分含量.镍铝之间的电子效应在一定程度上可调变中间产物四氢萘的吸附性能,避免过度加氢,在优化条件下萘转化率和四氢萘选择性分别达97%和98%,铝可用作第二金属掺杂以提高金属位点的活性和对中间产物的选择性.     

在Mo改性的Rh/AC(Rh/MoOx)催化剂上的四氢糠醇选择性加氢

以Mo改性的Rh/AC (Rh-MoO_x/AC)为催化剂,研究了四氢糠醇加氢开环制备1,5-戊二醇的催化性能.采用TEM、XPS和NH3吸附热量表征催化剂,并考察了反应工艺条件.表征结果表明,低价态Mo所提供的中等强度的酸中心是加入Mo可提高催化剂活性的主要原因.催化反应结果表明:以水为溶剂,以n_Mo/n_Rh=0.15的Rh-MoO_x/AC为催化剂,还原温度为550 ℃,反应温度为120 ℃,反应压力为8 MPa,反应时间为10 h,四氢糠醇的转化率为64%,1,5-戊二醇的选择性为100%.     

串联双釜连续反应装置中Ru-Co-B/ZrO2上苯选择加氢制环己烯

采用化学还原法制备了苯选择加氢制环己烯催化剂Ru-B/ZrO₂,考察了Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu和Zn等过渡金属的添加对Ru-B/ZrO₂催化剂性能的影响.结果表明,这些过渡金属的添加均可提高Ru-B/ZrO₂催化剂中的B含量.B的修饰及第二种金属或金属氧化物的集团效应和配位效应导致Ru-B/ZrO₂催化剂活性降低和环己烯选择性升高.当Co/Ru原子比为0.06时,Ru-Co-B/ZrO₂催化剂上反应25min苯转化率为75.8%时,环己烯选择性和收率分别为82.8%和62.8%.在双釜串联连续反应器中和优化反应条件下,Ru-Co-B/ZrO₂催化剂使用419h内苯转化率稳定在40%左右,环己烯选择性和收率分别稳定在73%和30%左右.     

α-Ti(HPO4)2微球负载型催化剂的合成及其烯烃聚合催化性能

2种茂金属催化剂及1种后过渡金属催化剂分别被固载于经过甲基铝氧烷处理后的α-Ti（HPO₄）₂微球表面,制备得到3种微球负载型催化剂。在烯烃聚合反应过程中,3种负载型催化剂均表现出比硅胶负载型催化剂更高的催化活性。2种茂金属负载型催化剂在乙烯、丙烯聚合反应中的活性分别高达6.8×10⁷ g_PE·（mol_Zr·h）^-1和5.0×10⁷ g_PP·（mol_Zr·h）^-1,所产生的烯烃聚合产物分子量分布较窄（M_w/M_n<2.3）,表现出良好的单中心催化特性,而且丙烯聚合产物的等规度高达96.5%。负载型后过渡金属催化剂在乙烯聚合反应中的活性稍低,但也能够达到8.3×10⁶ g_PE·（mol_Fe·h）^-1。3种负载型催化剂催化烯烃聚合产物均成微球型,能够很好地复制载体的形貌。     

Ni-Cu双金属催化剂上乙醇水蒸气重整制氢研究—制备方法对催化性能的影响

我们采用分步浸渍法和共浸渍法制备了一系列的Ni-Cu/mSiO₂催化剂.运用XRD、N₂吸附-脱附、H₂-TPR、SEM、TG-DTG等表征手段对催化剂反应前后的物理化学性质进行分析,催化剂对乙醇水蒸气重整（ESR）反应的催化性能通过常压固定床反应器进行评价.结果表明：催化剂的催化性能与载体上的活性组分分散有关,而活性金属的分散性与制备方法有关.共浸渍法制备的催化剂Ni₁₄-Cu/mSiO₂活性组分分散度较高,抗积碳能力与稳定性更好.在质量空速为2.7 h^-1,水醇摩尔比为9,反应温度为550℃的条件下进行稳定性测试,催化剂Ni₁₄-Cu/mSiO₂测试25 h没有出现失活现象,乙醇转化率保持在100%,H₂的选择性保持在70%以上,反应后的积碳含量仅为5.52%.     

Pt-Al/MCM-41催化剂的制备及催化合成有机硅增效剂

以介孔硅MCM-41为载体,AlCl₃为促进剂,制备了负载型Pt-Al/MCM-41催化剂。利用傅里叶红外光谱（FTIR）、N₂吸附-脱附、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、电感耦合等离子体发射光谱（ICP）对催化剂的结构、形貌以及金属间作用力进行了表征,着重探讨了不同Al加入量对催化剂结构和金属间作用力的影响,系统考察了Pt-Al/MCM-41用于催化聚乙二醇烯丙基醚和七甲基三硅氧烷合成有机硅增效剂。结果表明,Al的加入量对催化剂的结构和有序度有一定的影响,其比表面积、孔容和有序度随着Al用量的增加而逐步降低。此外,加入一定量的Al有利于提高Pt晶粒的分散度,减小其粒径。Pt₁Al₂/MCM-41催化剂具有良好的重复使用性,使用6次无明显失活,其转化率仍大于90%。合成有机硅增效剂的最佳工艺为：n_PGAE/n_MD^HM=1.1,反应时间为4 h,反应温度为100℃,催化剂用量为0.5%,其转化率达94.1%。     

Synthesis of highly dispersed Pd/C electro-catalyst with high activity for formic acid oxidation

In this study, we present a simple process to obtain highly dispersed palladium nanoparticles on Vulcan XC-72R carbon support without any protective agent. To obtain high metal loading Pd/C catalyst without any surfactant, we modified the polyol process by employing NH₃ species as a mediation to control the reaction pathway to avoid the precipitation of Pd(OH)₂, and hence the agglomeration of Pd nanoparticles. The obtained Pd/C sample was characterized by X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscope (TEM) techniques. The results show that highly dispersed Pd/C catalyst with an average diameter of 3.0 nm could be obtained in this novel process. The activity of formic acid oxidation on this Pd/C catalyst was examined via cyclic voltammetry technique and it is found that the catalytic activity is greatly enhanced due to the reduced particle size and the improved dispersion of palladium nanoparticles on the carbon surface.     

A facile preparation of carbon-supported Pd nanoparticles for electrocatalytic oxidation of formic acid

A low temperature approach via the complexing of PdCl₂ with EDTA followed by NaBH₄ reduction has been used to prepare Vulcan XC-72 carbon-supported Pd nanoparticles (Pd/C). The mean particle size of the Pd/C catalysts is found to increase from 3.3 to 9.2 nm with heat-treated temperature. TEM images demonstrated that the Pd nanoparticles are well dispersed on the support with a relatively narrow particle size distribution. A correlation between the electrocatalytic activity of formic acid oxidation and particle size of the Pd/C catalysts indicates that the highest activity of formic acid oxidation is found with a Pd mean particle size of ca. 4.7 nm. The preparation method used here is cost-effective and should be easily scaled for industrial production.     

WO3/C hybrid material as a highly active catalyst support for formic acid electrooxidation

The hybrid material based on WO₃ and Vulcan XC-72R carbon has been used as the support of Pd nanocatalysts. The resultant Pd–WO₃/C catalysts in a large range of WO₃ content exhibit excellent catalytic activity and stability for formic acid electrooxidation. The great improvement in the catalytic performance is attributed to the uniform dispersion of Pd with less particle sizes on the WO₃/C support and the hydrogen spillover effect which greatly accelerates the dehydrogenation of HCOOH on Pd.     

配位还原制备膦酸功能化Pd/C催化剂及其应用

采用活性炭为载体,乙二胺四亚甲基膦酸（EDTMPA）作为配位剂和稳定剂,氯化钯（PdCl₂）为前驱体,硼氢化钠（NaBH₄）为还原剂,通过一步还原制备得到膦酸功能化的超细高分散Pd/C催化剂.透射电子显微镜（TEM）及X射线衍射（XRD）分析结果表明,制得的Pd/C催化剂中Pd粒子的平均粒径为2.7 nm,分散度为37.1%,高于同类型商业化催化剂.制得的催化剂对罗丹明（RhB）和对硝基苯酚（4-NP）的催化加氢反应的活化能分别为27.18和16.79 kJ/mol,明显低于商业化Pd/C催化剂（57.12和55.71 kJ/mol）.     

CO在Pd平板与Pd38团簇表面上的催化氧化机理研究

采用密度泛函理论(DFT)计算模拟Pd平板和Pd_(38)团簇上的CO催化氧化过程,分析了CO在Pd催化剂表面上的氧化反应机理。结果表明,在Pd_(38)团簇模型上CO催化氧化的决速步骤是O_2的解离,反应能垒为0.65 eV,而在Pd平板模型上的决速步骤是CO的氧化,其反应能垒为0.87 eV。对比决速步骤的活化能发现,CO在Pd_(38)团簇上的氧化反应更易进行,说明CO氧化更易在小颗粒催化剂表面上进行,即Pd催化剂的活性与活性组分颗粒大小相关,活性组分颗粒越小,暴露的活性位点越多,其催化活性也越高。     

Synthesis and characterization of Pd catalysts supported on carbon microspheres for formic acid oxidation

A facile preparation of Pd catalyst using carbon microspheres as support was introduced in this paper. The carbon microspheres were prepared with a simple method from dextrose via hydrothermal process and used as catalysts support for formic acid electrooxidation. Transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD) analyses revealed that the as-prepared face-centered cubic crystal Pd nanoparticles were well-dispersed on the surface of the carbon microspheres, and the mean diameter of the nanoparticles was 8.8 nm. The effect of the support on the catalyst performance for formic acid electrooxidation was studied. The as-prepared catalyst showed the enhanced electrochemical surface active area and the higher electrocatalytic activity towards formic acid oxidation compared with Pd/CNTs and Pd/XC-72 catalysts prepared at room temperature. Electrochemical analysis suggested that the carbon microspheres might be good candidates to be used as the supports of catalyst for formic acid electrochemical oxidation.     

石墨纳米纤维用作质子交换膜燃料电池催化剂载体

利用质子交换膜燃料电池用过的废旧碳纸,采用球磨法制备了石墨纳米纤维(GNF,BET比表面积为229·3m2/g),并以GNF作为载体制备了Pt/GNF催化剂(电化学比表面积为98m2/g).与传统的以VulcanXC-72碳黑为载体的Pt/XC-72催化剂相比,其电化学比表面积及Pt粒径大小相近.采用恒电位氧化法考察了GNF,XC-72,Pt/GNF和Pt/XC-72的电化学稳定性.结果表明,在相同条件下,XC-72的峰电流增加了60%,而GNF增加了2%;Pt/XC-72的腐蚀电流比Pt/GNF的大40%;恒电位氧化60h后,Pt/XC-72约有84·7%的电化学比表面积损失,Pt/GNF仅损失37·2%.这表明GNF的抗腐蚀性优于XC-72,有希望成为质子交换膜燃料电池抗腐蚀的催化剂载体.     

Electrocatalytic oxidation of methanol on Pt-Pd nanoparticles supported on honeycomb-like porous carbons in alkaline media

Honeycomb-like porous carbons (PCs) were synthesized using a facile self-assembly method with phenolic resin as the carbon source and tetraethyl orthosilicate (TEOS) as the silica source. The PCs were found to have a large BET surface area of 458 m² g^?1 and a partially graphitized structure. The obtained PCs were used as a support for various Pt-Pd bimetallic alloy catalysts employed for methanol oxidation in alkaline media. Compared with Pt supported on commercial Vulcan XC-72R carbon (Pt/C) and with the other Pt-Pd bimetallic alloy catalysts on PCs, Pt₃Pd₁ on PCs displayed the most negative onset potential for methanol oxidation and the highest steady-state current (2.04 mA cm^?2). This may be because the Pt₃Pd₁/PCs catalyst has the largest electrochemical active surface area (ESA), and because adding Pd to the catalyst improves the ability of the intermediate species to tolerate oxidation. The results show that the prepared Pt-Pd/PCs is a potential candidate for application as a catalyst in alkaline direct methanol fuel cells.     

石墨烯负载高活性Pd催化剂对乙醇的电催化氧化

以石墨粉为原料, 采用Hummers法液相氧化合成了氧化石墨(GO), 然后用化学一步还原制得石墨烯负载钯催化剂. X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)表征表明, Pd在石墨烯载体上有较好的分散度, 粒径为3-5 nm. 电化学活性面积(EASA)、循环伏安(CV)、计时电流(CA)和计时电位(CP)等电化学测试表明, 与传统Pd/Vulcan XC-72相比, Pd/石墨烯催化剂对碱性介质中乙醇电催化氧化的催化活性有了很大的提高.     

石墨烯负载高活性Pd催化剂对乙醇的电催化氧化

以石墨粉为原料, 采用Hummers法液相氧化合成了氧化石墨(GO), 然后用化学一步还原制得石墨烯负载钯催化剂. X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)表征表明, Pd在石墨烯载体上有较好的分散度, 粒径为3-5 nm. 电化学活性面积(EASA)、循环伏安(CV)、计时电流(CA)和计时电位(CP)等电化学测试表明, 与传统Pd/Vulcan XC-72相比, Pd/石墨烯催化剂对碱性介质中乙醇电催化氧化的催化活性有了很大的提高.