射频等离子体技术制备合成低碳醇用铜钴基催化剂

采用射频等离子体技术制备了CO加氢合成低碳醇用新型CuCo/ZrO2催化剂, 研究了等离子体气氛氮气、氢气和先氮气后氢气处理对催化剂结构和性能的影响, 并应用BET、XRD、XPS、TG和TPR技术对催化剂进行了表征. 与常规焙烧制得的样品相比, 射频等离子体技术制备的催化剂可有效抑制烃类生成, 提高总醇选择性, 大幅提高反应活性和低碳醇的时空收率. 表征结果显示, 等离子体技术使催化剂前驱体在低温下分解形成活性相, 显著提高了催化剂比表面积, 促进催化剂活性组分晶粒细化并提高其分散度, 催化剂表面的铜含量增加.     

K-Mo基催化剂的表面酸性与其合成醇选择性

对500℃和800℃焙烧制得的氧化态K－MoO3／γ－AlO3，K－MoO3／SiO2及非负载K－Mo催化剂进行硫化后，测试其合成醇活性．结果表明500℃焙烧制得的负载型催化剂显示较高的合成低碳烃活性和较低的合成低磷醇选择性，经800℃焙烧后，合成低磷醇的选择性大幅度提高．500℃焙烧的非负载K－Mo催化剂显示较高的合成醇选择性，经800℃焙烧后，促碳醇的选择性保持不变．用氨的吸附及TPD方法测定了各样品的酸性，并与催化剂活性对照，发现催化剂酸性越强，酸量越大，则其合成醇选择性越低．催化剂上的乙醇分解实验证实，催化剂的酸量大小与它的醇分解活性成正变关系，这些结果说明催化剂酸性对其合成醇性能有直接的影响．     

高热稳定性Cu-Mn-O催化燃烧催化剂的制备

采用共沉淀法制备Cu-Mn-O前驱体, 以水洗和醇洗的方式去除杂质, 在空气气氛下干燥焙烧获得催化剂. 用BET、 XRD、 SEM对此催化剂的比表面积、晶相结构以及颗粒形貌进行了表征, 并以甲苯催化燃烧为探针反应考察了催化剂的性能. 结果表明, 在500 ℃焙烧, Cu-Mn-O催化剂的比表面积可以达到67.9 m2/g, 颗粒尺寸在100 nm左右并高度分散. 与水洗样品相比, 醇洗样品的活性相CuMn2O4热稳定性得到较大提高, 经700 ℃焙烧的Cu-Mn-O上甲苯完全燃烧温度降低了60 ℃;800 ℃焙烧后, 甲苯完全燃烧温度降低了约50 ℃.     

含铝前驱体对Cu/ZnO/Al_2O_3合成甲醇催化剂性能的影响

铝元素是Cu/ZnO/Al_2O_3合成甲醇催化剂的重要组成部分,本文研究了不同铝添加方式对Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂性能的影响.实验采用一步共沉淀法和分步沉淀法,制备了一系列不同含铝前驱体组成的催化剂样品,通过X射线衍射(XRD)、热重-质谱(TG-MS)、荧光光谱仪(XRF)、N2物理吸附、程序升温还原实验(TPR)和X射线光电子能谱(XPS)对这些样品进行了表征.结果表明,铝添加方式对样品碱式碳酸盐晶体中的Cu-Zn取代程度产生影响,进而影响到催化剂的性能.以氢氧化铝为含铝前驱体的催化剂表现出相对较高的Cu-Zn取代率,同时前驱体含有相对较多的类孔雀石相和绿铜锌矿相.结果表明,以氢氧化铝为含铝前驱体的催化剂的活性和稳定性均优于共沉淀法制备的催化剂.以氢氧化铝为含铝前驱体更适于制备Cu/ZnO/Al_2O_3合成甲醇催化剂.     

镧掺杂粘土源含铜氧化物催化剂的制备、表征及催化性能

采用共沉淀和水热法合成了不同阴离子粘土前驱型复合氧化物催化材料,样品经XRD,FTIR,TPR,TG-DSC,SEM进行表征.同时考察了铜含量在掺杂和不掺杂稀土时对甲烷催化燃烧的影响,结果发现随含铜量增加催化活性增加;未掺杂La的催化剂在高温下出现失活现象,而掺杂型催化剂稳定性良好.同时,制备方法对催化剂的性能有显著影响,在不同制备前驱物pH的条件下,使用共沉淀和水热法合成的阴离子粘土材料,合成时的pH均对催化剂的活性影响较大;同时焙烧温度对催化活性有不同程度的影响.     

铅钛复合氧化物催化剂上CO水合制低碳醇

 用溶胶-凝胶法制备了不同Pb/Ti摩尔比的铅钛复合氧化物催化剂,并用XRD,TPR和XPS等技术对样品进行了表征. 结果表明,铅钛复合氧化物的比表面积随着样品中Pb含量的增加而减小. 氧化钛的添加对氧化铅的还原行为有较大影响, 随着复合氧化物中铅含量的增加,氧化铅的中温(~585 ℃)还原峰面积增大,而低温(~450 ℃)和高温(~640 ℃)还原峰面积减小. 铅钛复合氧化物应用于CO水合制低碳醇反应的结果表明,氧化钛的添加不但使醇产物中乙醇的选择性升高,副产物CO2的选择性下降, 而且使催化剂的稳定性有较大改善. 催化剂的活性中心被部分覆盖和PbTiO3催化剂中的Pb(Ⅱ)被部分还原为金属Pb都导致催化剂的失活. 将失活催化剂在空气中焙烧然后水洗,或者先水洗然后在空气中焙烧都可使其活性恢复到新鲜催化剂的水平.     

Fe、Co组成对Cu-Fe-Co基混合醇催化剂合成性能的影响

采用共浸渍法制备了一系列不同Fe、Co组成的Cu-Fe-Co基混合醇催化剂,对其CO加氢合成混合醇反应性能进行了考察,并采用BET比表面积分析、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）及H₂程序升温还原（H₂-TPR）等手段对其进行了表征.结果表明:Cu-Fe二元催化剂添加适量的Co可以明显提高催化剂醇的明空收率（STY）、CO转化率,而总醇选择性不变.当活性组分Cu、Fe及助剂Co的质量分数分别为25%、22%、3%时,催化剂醇的时空收率高达205.6 g·kg^-1·h^-1,CO转化率为56.6%.XRD、XPS和TPR结果表明:在Cu组分含量不变时,少量Co组分的引入使催化剂表面形成微量的CuFe₂O₄相,促进了Cu-Fe组分间相互作用的增强,改善了催化剂活性组分的分散度,有利于提高催化剂活性及醇的时空收率;随Co含量的增大,催化剂中金属组分间的相互作用发生转变,形成了Cu-Co尖晶石相,导致催化剂的醇选择性有所下降.     

焙烧温度对TiO2-ZrO2复合氧化物性质及其对十八醇脱水制十八烯反应性能的影响

通过在ZrO_2中掺杂TiO_2,并在350-500℃下焙烧,制备了系列TiO_2-ZrO_2复合氧化物催化剂,将其应用于十八醇脱水制十八烯反应。随焙烧温度的升高,催化剂表面的Lewis酸性位量逐渐增加,450℃焙烧的催化剂Lewis酸性位量最多,焙烧温度继续升高则Lewis酸性位量降低;催化剂中未发现Br?nsted酸性位。焙烧温度≤400℃的TiO_2-ZrO_2复合氧化物形成Ti-O-Zr键,呈无定形态;焙烧温度400℃的TiO_2-ZrO_2复合氧化物呈单斜相和四方相ZrO_2晶型。晶相结构和酸性位量综合影响催化剂的十八醇脱水性能,具有单斜相和四方相ZrO_2晶型的催化剂上酸性位活性很低,具有无定形相的催化剂上酸性位活性显著增加,400℃焙烧的催化剂1-十八烯收率最高。     

以拟薄水铝石为铝源制备浆态床二甲醚合成催化剂

利用完全液相法, 以拟薄水铝石(AlOOH)为铝源制备了CuZnAl浆状催化剂, 并通过添加不同的干燥控制化学添加剂(DCCA)对催化剂前驱体进行了修饰, 采用X射线粉末衍射、氮气吸附、X射线光电子能谱和程序升温还原对其进行了表征, 考察了CuZnAl浆状催化剂在一步法合成二甲醚反应中的催化性能. 实验结果表明, 以AlOOH为铝源, 所得样品的Cu和Al间相互作用较强, 生成了CuAl2O4相, 从而减少了催化剂中可还原Cu2O的数量, 降低催化活性. 添加不同DCCA对催化剂性能有显著的影响, 其中加入丙三醇增加了催化剂的比表面积和平均孔径, 改善了催化剂组分的分散性, 抑制了CuAl2O4的形成, 提高了催化剂中的可还原Cu2O量, 从而显著提高了催化剂的二甲醚时空收率和选择性.     

Mo-V-Te-Nb-O催化剂上丙烷选择氧化制丙烯酸Ⅰ.催化剂的制备条件及稳定性

 研究了催化剂的制备条件(焙烧方式、焙烧气氛和焙烧温度)对Mo-V-Te-Nb-O上丙烷选择氧化制丙烯酸反应的影响. 结果表明,制备条件对催化剂的催化性能具有很大的影响. 与敞开式焙烧制得的催化剂相比,封闭式焙烧制得的催化剂具有较高的丙烯酸选择性,但丙烷转化率较低. 在空气中焙烧制得的催化剂对丙烯酸无选择性,但在氮气和氩气中焙烧制得的催化剂具有很高的丙烷转化率和丙烯酸选择性. 随着焙烧温度的升高,丙烷转化率降低,丙烯酸选择性升高,适宜的焙烧温度为600 ℃. 催化剂制备条件对催化剂的晶相结构也具有重要的影响. 在惰性气氛中采用600 ℃下封闭式焙烧制得的Mo-V-Te-Nb-O催化剂经210 h反应后,丙烷转化率保持为19%,而丙烯酸选择性持续升高,由32%升至50%.     

Ce-Cu-Co/CNTs催化剂催化合成气制低碳醇及乙醇的研究

采用共浸渍法制备了不同Ce含量的Ce-Cu-Co/CNTs催化剂,考察了其在合成气制低碳醇反应中的催化性能,借助X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H2-TPR)、N2吸脱附实验(BET)、透射电镜(TEM)和CO程序升温脱附(CO-TPD)对这些催化剂进行了表征.结果表明,当Ce的质量分数为3%时,低碳醇的时空收率和选择性达到最高,分别为696.4 mg?g-1?h-1和59.7%,其中乙醇占总醇的46.8%,适量Ce的添加能提高Cu物种在催化剂上的分散度和催化剂的还原性能,能显著地增加催化剂吸附CO的能力,促进合成醇活性位的形成,进而明显提高催化剂的活性和总醇的选择性.研究表明,将具有高活性和高碳链增长能力的CuCo基催化剂与碳纳米管的限域效应结合,可实现缩窄产物分布、大幅度提高乙醇选择性的目的.     

Ce-Cu-Co/CNTs催化剂催化合成气制低碳醇及乙醇的研究

采用共浸渍法制备了不同Ce含量的Ce-Cu-Co/CNTs 催化剂, 考察了其在合成气制低碳醇反应中的催化性能, 借助X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H₂-TPR)、N₂吸脱附实验(BET)、透射电镜(TEM)和CO程序升温脱附(CO-TPD)对这些催化剂进行了表征. 结果表明, 当Ce的质量分数为3%时, 低碳醇的时空收率和选择性达到最高, 分别为696.4 mg·g^-1·h^-1和59.7%, 其中乙醇占总醇的46.8%, 适量Ce的添加能提高Cu物种在催化剂上的分散度和催化剂的还原性能, 能显著地增加催化剂吸附CO的能力, 促进合成醇活性位的形成, 进而明显提高催化剂的活性和总醇的选择性. 研究表明, 将具有高活性和高碳链增长能力的CuCo基催化剂与碳纳米管的限域效应结合, 可实现缩窄产物分布、大幅度提高乙醇选择性的目的.     

Na促进的CuCoMn催化剂催化生物质合成气合成高醇

研究钠促进的CuCoMn催化剂的特性及其在生物质气化合成气合成高醇中的应用. 研究了催化剂中Na含量及合成条件(温度、压力和空速)对生物质基合成气合成高醇性能的影响. 发现CuCoMnNa_0.1催化剂较适合高醇合成, 在300 °C以下, 随着温度的上升, 碳转化率增大, 而醇选择性降低. 压力的增加有利于醇的合成, 增大空速会明显降低碳转化率, 但醇时空产率则因转换频率的增加而增大. 在所考察的范围内, 醇产率最高达到304.6 g·kg^-1·h^-1, 其中C₂₊高醇(C₂-C₆醇)占64.4% (w, 质量分数). 醇产物和烃产物均符合ASF (Anderson- Schulz-Flory)分布关系. 根据催化剂性能与表征分析, Na的加入有利于提高生物质气化合成气合成高醇的选择性和活性元素Cu、Co的分散性. X射线光电子谱(XPS)测试结果显示反应后的催化剂表面上, Cu以Cu⁺和Cu⁰的混合形式存在, 而Co则是Co²⁺/Co³⁺和Co⁰的混合物. 增加Na的含量, Cu⁰/Cu⁺比率和Co⁰的强度均随之减小.     

La促进CuCo催化剂上合成气转化制低碳醇的研究

利用超声辅助的反相共沉淀法制备了合成气选择转化制低碳醇用CuCo基催化剂。研究稀土La助剂对CuCo基复合氧化物催化剂结构的影响和催化性能的促进作用,借助X射线衍射(XRD)、N₂吸附等温线(BET)和程序升温脱附(CO-TPD)等测试技术对催化剂进行表征,并以CO加氢合成低碳醇为模型反应对其催化性能进行评价。结果表明,La助剂的添加使催化剂晶粒细化,显著加大了比表面积,促进了合成醇活性位的形成,提高了催化剂表面较强吸附CO物种的浓度,从而明显提高催化剂的活性与C_2＋醇选择性,有效调节了低碳混合醇中甲醇的含量。     

Mn改性Ni/K/MoS2合成低碳醇催化剂反应性能研究

以不同的添加方式在Ni/K/MoS2催化剂中加入Mn助剂，考察其合成醇反应性能。结果表明，Mn/Ni/K/MoS2催化剂具有较好的合成低碳混合醇反应性能。共沉淀法以醋酸锰为前驱体加入0.6%的Mn助剂后，C2+含量，醇时空产率及选择性均明显提高;分步沉淀法使Mn的加入量增加到0.6%，醇时空产率明显增加。以浸渍法按化学计量加入Mn助剂考察其含量对催化剂合成醇性能的影响，当Mn/Mo（原子比）为1∶时，反应条件为315 ℃, 9.5 MPa, 6 000 h－1，醇时空产率和醇选择性分别达到最高值0.338?g/mL·h和69.6%。300 h的稳定性测试结果表明，共沉淀法改性的催化剂具有良好的稳定性。     

沉淀方法对FeMnCu/ZnO合成低碳醇催化剂性能的影响

以分步连续沉淀法和共沉淀法制备了一系列FeMnCu/ZnO复合氧化物合成低碳醇催化剂，对其CO加氢合成低碳混合醇的反应性能进行了考察，并用ICP、XRD、BET、H2-TPR对其结构进行了表征。结果表明，沉淀方法不同对催化剂的催化性能有较大的影响。在T503K、P=8.0MPa，GHSV=8000h－1，H2/CO＝2(体积比)的条件下, 分步沉淀法制备的FeMnCu/ZnO催化剂醇的收率和C2+OH的质量分数均高于共沉淀法制备的催化剂。其中“Fe atop Cu”催化剂醇的收率最高，达到0.26g/mLcat·h，同时“Fe atop Cu”催化剂C2+OH的质量分数也最高，可达31.72%。XRD研究表明，分步沉淀法制备的催化剂促进了CuO和ZnO的分散，提高了催化剂的催化性能。BET测试结果表明，分步沉淀法有扩孔的作用，有利于长链醇的生成。TPR研究发现，共沉淀法制备的催化剂Cu物种较难还原，这是共沉淀催化剂合成醇性能较低的原因之一。     

Carbon layer-coated ordered mesoporous silica supported Co-based catalysts for higher alcohol synthesis: The role of carbon source

Surface chemical properties of supports have an important influence on active sites and their catalytic behavio r.Here,we fabricated a series of cobalt-based catalysts supported by carbon layer-coated ordered mesoporous silica(OMS) composites for higher alcohol synthesis(HAS).The carbon layers were derived from different sources and uniformly coated on the porous surface of OMS.Combined with the characterization results of carbonized catalysts,it is demonstrated that the carbon layer-coated supports significantly enhanced the metal dispersion and increased the ratio of Co2+ to Co0 sites,which further increased the CO conversion and alcohols selectivity.Moreover,it is found that the catalytic activity changed in line with the amount of defects and surface oxygenic groups of carbon layers,which re sulted from the different carbon sources.The highest space time yield of C2+OH was 27.5 mmol gcat-1h-1)obtained by the catalyst coated with glucose-derived carbon layer.But the carbon source is not the key factor influencing the distribution of Co-Co2+ dual sites and shows little effect on selectivity in HAS.These results may guide for further design of carbon supported catalysts.     

氮掺杂碳纳米管担载CuCoCe对合成气制低碳醇的催化性能

以三聚氰胺为氮源,控制其与碳纳米管混合比例,经过高温焙烧得到不同氮含量的氮掺杂碳纳米管(xN-CNTs)载体;通过浸渍法制备x N-CNTs担载的CuCoCe催化剂,研究了氮掺杂对其催化合成气制低碳醇性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、N_2吸附-脱附、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,分析催化剂结构特性,关联了构效关系。结果表明,氮的掺杂量会影响催化剂活性组分Cu的存在状态及分散情况,减少可还原Co物种的数量,降低催化剂表面酸强度及酸量,使得长链烃类的生成受到抑制,总醇选择性明显提高。分析认为,掺杂在碳管上N的形态分布及掺杂量是影响上述因素的关键。     

Cu含量对以水滑石为前驱体的Cu/Co/Mn/Al催化剂高级醇合成性能的影响

A series of Cu/Co/Mn/Al catalysts derived from hydrotalcite precursors with different Cu/Co molar ratios (0, 0.1, 0.5, 1.0, and 2.0) were prepared and used for the synthesis of higher alcohols from syngas. N₂ physical adsorption desorption, inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), hydrogen temperature-programmed reduction (H₂-TPR), thermogravimetry (TG), and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) techniques were employed to investigate the physical and chemical properties of the Cu/Co/Mn/Al catalysts. The results show that the optimum Cu content can increase specific surface area, improve reducibility, and form regular layered structure to provide more uniform distribution of active sites, thereby enhancing catalytic activity and alcohol selectivity. When the Cu/Co molar ratio was 0.5, the yield of alcohol and the alcohol selectivity reached the maximum values of 0.071 g·g^-1·h^-1 and 35.9%, respectively.     

Synthesis of Higher Alcohols via Syngas on Cu/Zn/Si Catalysts. Effect of Polyethylene Glycol Content

Cu/Zn/Si catalysts with different polyethylene glycol (PEG) content were prepared by a complete liquid-phase method, and characterized by XRD, H₂-TPR, N₂-adsorption, and XPS. The influence of PEG content on the higher alcohols synthesis from syngas was investigated. The results showed that addition of PEG can influence the texture and surface properties of the catalysts, and therefore affect their activity and product distribution. With an increase in PEG content, BET surface area, Cu crystallite size and surface active ingredient content of the catalysts first increased and then decreased, the CO conversion had similar variation tendency. However, the pore volume and pore diameter of the catalyst increased, and the binding energy of the active component and the content of Cu₂O decreased, which resulted in higher catalyst selectivity towards higher alcohols. The highest C²⁺OH selectivity in total alcohols was 60.6 wt %.