模板沉淀法制备高比表面积MnOx-CeO2催化剂及其CO低温氧化活性

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂, Ce(NO3)3和Mn(NO3)2为前驱体, 通过沉淀法制备了一系列晶粒小于5 nm的高比表面积MnOx-CeO2催化剂, 并考察了催化剂的CO氧化反应性能. 采用XRD、Raman光谱、TPR和N2气吸附脱附等手段对催化剂的比表面积、晶粒大小和物相组成进行了表征. 当Mn摩尔分数≤34%时, 催化剂的比表面积在160~170 m2/g之间; 当锰含量进一步提高后, 催化剂的比表面积呈下降趋势. 当Mn摩尔分数≤34%时, XRD只检测到CeO2物相, 而Raman光谱则检测到α-Mn2O3的存在. 催化剂上表现出较好的CO氧化活性, 这主要归因于高比表面积. 随着锰含量的增加, 催化剂的轻化频率(TOF)下降, 表明高分散、小晶粒的氧化锰物种是催化剂的活性物种. H2-TPR结果表明, 催化剂的CO氧化活性还与催化剂中高价锰物种有关. 焙烧温度升高使催化剂的晶粒增大、比表面积减小, 同时催化剂中锰的平均价态降低, 导致CO氧化活性下降.     

Zn/HZSM-5催化剂上正/异丁烷芳构化反应性能研究

采用脉冲微反装置评价了纯正丁烷(原料I)、含有少量异丁烷的混合丁烷(原料Ⅱ)和富含异丁烷的混合丁烷(原料Ⅲ)在锌改性的纳米HZSM-5催化剂上的反应性能.通过红外吸附正丁烷羟基谱图,研究了Zn/HZSM-5催化剂的活性中心.结果表明,反应温度为550℃时,两种混合丁烷在催化剂上的转化率和芳构化选择性都远高于纯正丁烷.即异丁烷比例越高,反应效果越好,说明二者共存时,异丁烷在竞争反应中抑制了正丁烷的转化.另外,芳烃选择性均随Zn负载量的增加而增加.这是因为异丁烷在酸中心作用下脱氢生成叔碳正离子的能力高.而正丁烷的活化方式可能同时存在脱氢活化和脱甲基活化.因此,以工业碳四饱和烃为芳构化原料时,正丁烷和异丁烷可不必分离,直接以混合原料进行芳构化反应.     

负载型金基催化剂Au/Fe(OH)3催化苯乙烯环氧化反应

用共沉淀法制备了Au/Fe(OH)3催化剂, 以叔丁基过氧化氢为氧化剂, 考察焙烧温度和金担载量等对苯乙烯环氧化反应的影响. 结果表明, 催化剂的焙烧温度、金担载量对苯乙烯环氧化反应有较大影响. 在室温下直接合成的质量分数为4.67%的Au/Fe(OH)3催化剂对苯乙烯环氧化反应显示了很好的催化活性, 于80 ℃反应3 h苯乙烯的转化率达到84.1%, 环氧苯乙烷的选择性达到71.5%. 通过X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和Mössbauer分析, 发现催化剂的催化活性与金的价态及铁的化学存在状态有很大关系. 离子态Au3+与载体Fe(OH)3的协同作用对苯乙烯环氧化反应显示出很好的催化活性.     

Mn-Al和Cu-Mn-Al复合氧化物催化苯甲醇选择氧化反应

用溶胶-凝胶法制备了不同组成的Mn-Al和Cu-Mn-Al复合氧化物两组催化剂,用于苯甲醇选择氧化反应.用X射线衍射(XRD)、N2物理吸附(BET)、扫描电镜(SEM)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、O_2程序升温脱附(O_2-TPD)和X射线光电子能谱(XPS)技术对催化剂进行了结构表征,考察了催化剂组成对催化活性的影响.结果表明:以甲苯为溶剂,O_2为氧化剂,353 K反应5 h,Mn_2Al和Cu_(0.3)Mn_(0.7)Al_2催化剂上的苯甲醇转化率分别为36.6%和40.9%,苯甲醛选择性均为100%.进一步研究表明:催化剂活性与其H2还原性和O_2吸附性有关,高活性的催化剂吸附氧多,生成的活性氧易参与反应.     

碳催化剂用于异丁烷直接脱氢制异丁烯

异丁烯用途广泛,被认为是除乙烯和丙烯外最重要的基础化工原料.异丁烯的来源主要是石油裂化过程中产生的碳四馏分,但随着对其需求量的逐年增加,分离法已逐渐无法满足,因此异丁烷直接脱氢工艺逐渐受到工业界和学术界的重视.铬系和铂系催化剂是两类传统工业催化体系,但铬对环境污染严重,铂作为贵金属成本较高,而且现有工艺大多存在催化剂稳定性较差需要反复再生的问题.近年来碳材料用于烷烃氧化脱氢反应的研究较多,并表现出较高的活性和稳定性,甚至有研究组提出金属催化剂在反应中快速生成的活性积碳(active coke)可能是真正的催化活性中心.但氧化脱氢反应不同于直接脱氢,需在反应中加入氧气,这在实际生产中会带来一系列问题：考虑到烷烃的爆炸极限,实际应用时反应气必须稀释,这不利于产物的收集;而且氧气会导致反应物过度氧化产生CO和CO2等副产物,也限制了氧化脱氢工艺在工业上的应用和发展.
　　我们研究组将椰壳碳、煤质碳和碳纳米管等碳材料作为催化剂用于催化异丁烷直接脱氢反应,发现碳催化剂表现出较高的催化活性：在625 oC,椰壳碳上异丁烷转化率和异丁烯选择性分别为70%和78%,连续反应3d后仍能维持34%的转化率,且选择性基本不变.与铬基催化剂相比,碳催化剂在稳定性方面表现出更大优势.我们进一步采用N2吸脱附、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等手段对反应前后的碳催化剂进行了详细表征. N2吸脱附结果表明,椰壳碳比表面积高达1190.2 m2/g,这可能是其具有较高催化活性的原因;而结合催化剂活性数据,对比反应前后椰壳碳催化剂比表面积和异丁烷转化率可知,两者呈现近乎线性的相关性,进一步证实比表面积大小对碳催化剂催化活性有重要影响. XPS谱图证明椰壳碳在反应前表面除了有少量硅(0.73%)外,不存在金属氧化物等杂质,证实碳材料无需负载氧化物等即可表现出较高的催化活性;反应后沉积的积碳附着在催化剂表面,使硅含量降低至0.47%;催化剂中氧含量也由4.43%降低至3.78%,同时有碳酸盐生成. FTIR谱图进一步证实反应前的椰壳碳表面有丰富的有机官能团,但反应开始后有机官能团很快消失,而催化剂仍保持较高的催化活性,因此有机官能团并非碳催化剂催化活性高的必要因素,这与文献中已报道的结果不同. FE-SEM照片中观察到反应后椰壳碳催化剂表面形成积碳,随着反应时间延长积碳明显增多,这与XPS结果一致.
　　碳材料具有来源广泛、绿色环保等显著优势,可作为一种新的催化体系应用于异丁烷直接脱氢反应,无需负载其他物质或添加氧化性气体即可表现出良好的催化活性和稳定性,其比表面积对催化活性有重要影响,反应中产生的积碳导致催化剂比表面积下降进而降低其催化活性,而有机官能团的存在对催化活性影响不大.     

NiO/LaMnO3催化剂用于乙醇水蒸气重整反应

采用柠檬酸络合-浸渍法制备了NiO/LaMnO3钙钛矿型复合氧化物催化剂并将其应用于乙醇水蒸汽重整制氢反应, 考察了NiO含量、焙烧温度对催化剂性能的影响, 采用XRD、TPR和热分析等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, 该催化剂具有高活性、高选择性和良好的稳定性. 催化剂中的NiO含量和焙烧温度对催化性能有显著影响. 在原料气体积组成为20%(体积分数, φ) C2H5OH 和水以及80%(φ)N2, 其中水醇摩尔比为3:1, 空速为80000 mL·h-1·g-1 cat, 反应温度为400 ℃时, 15%(质量分数, w)的NiO/LaMnO3上, 乙醇转化率接近100%. 关联催化剂活性和TPR及XRD实验结果, 发现催化剂的高活性源于由催化剂前驱体中进入钙钛矿型复合氧化物晶格中的镍离子被还原所得的金属镍.     

碳催化剂用于异丁烷直接脱氢制异丁烯（英文）

异丁烯用途广泛,被认为是除乙烯和丙烯外最重要的基础化工原料.异丁烯的来源主要是石油裂化过程中产生的碳四馏分,但随着对其需求量的逐年增加,分离法已逐渐无法满足,因此异丁烷直接脱氢工艺逐渐受到工业界和学术界的重视.铬系和铂系催化剂是两类传统工业催化体系,但铬对环境污染严重,铂作为贵金属成本较高,而且现有工艺大多存在催化剂稳定性较差需要反复再生的问题.近年来碳材料用于烷烃氧化脱氢反应的研究较多,并表现出较高的活性和稳定性,甚至有研究组提出金属催化剂在反应中快速生成的活性积碳(active coke)可能是真正的催化活性中心.但氧化脱氢反应不同于直接脱氢,需在反应中加入氧气,这在实际生产中会带来一系列问题:考虑到烷烃的爆炸极限,实际应用时反应气必须稀释,这不利于产物的收集;而且氧气会导致反应物过度氧化产生CO和CO2等副产物,也限制了氧化脱氢工艺在工业上的应用和发展.我们研究组将椰壳碳、煤质碳和碳纳米管等碳材料作为催化剂用于催化异丁烷直接脱氢反应,发现碳催化剂表现出较高的催化活性:在625o C,椰壳碳上异丁烷转化率和异丁烯选择性分别为70%和78%,连续反应3d后仍能维持34%的转化率,且选择性基本不变.与铬基催化剂相比,碳催化剂在稳定性方面表现出更大优势.我们进一步采用N2吸脱附、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等手段对反应前后的碳催化剂进行了详细表征.N2吸脱附结果表明,椰壳碳比表面积高达1190.2 m2/g,这可能是其具有较高催化活性的原因;而结合催化剂活性数据,对比反应前后椰壳碳催化剂比表面积和异丁烷转化率可知,两者呈现近乎线性的相关性,进一步证实比表面积大小对碳催化剂催化活性有重要影响.XPS谱图证明椰壳碳在反应前表面除了有少量硅(0.73%)外,不存在金属氧化物等杂质,证实碳材料无需负载氧化物等即可表现出较高的催化活性;反应后沉积的积碳附着在催化剂表面,使硅含量降低至0.47%;催化剂中氧含量也由4.43%降低至3.78%,同时有碳酸盐生成.FTIR谱图进一步证实反应前的椰壳碳表面有丰富的有机官能团,但反应开始后有机官能团很快消失,而催化剂仍保持较高的催化活性,因此有机官能团并非碳催化剂催化活性高的必要因素,这与文献中已报道的结果不同.FE-SEM照片中观察到反应后椰壳碳催化剂表面形成积碳,随着反应时间延长积碳明显增多,这与XPS结果一致.碳材料具有来源广泛、绿色环保等显著优势,可作为一种新的催化体系应用于异丁烷直接脱氢反应,无需负载其他物质或添加氧化性气体即可表现出良好的催化活性和稳定性,其比表面积对催化活性有重要影响,反应中产生的积碳导致催化剂比表面积下降进而降低其催化活性,而有机官能团的存在对催化活性影响不大.     

激光促进异丁烷选择氧化制甲基丙烯酸

用共沉淀法制备了Fe和Mo的复合氧化物.运用XRD、 IR、 TPD和LSSR技术研究了其晶体结构、表面构造、化学吸附特性和激光促进异丁烷选择氧化反应性能.结果表明: Fe-Mo-O的主体物相为Fe2(MoO4)3,并有少量的MoO3相;其表面上存在Lewis碱位(Mo=O和Mo-O-Fe键中的O)及Lewis酸位Fe3+;异丁烷的两个甲基H分别吸附在两个相邻的Lewis碱位(Mo=O)上形成双位分子吸附态;在常压和200℃条件下,用一定频率的激光激发Mo=O键1000次,异丁烷的转化率为5.8%,其反应产物是异丁烯、甲基丙烯醛和甲基丙烯酸,其中甲基丙烯酸的选择性为80%.根据实验结果,探讨了激光促进异丁烷选择氧化为甲基丙烯酸的表面反应机理.     

异核氧化物团簇与小分子的反应研究

研究气态条件下异核氧化物团簇与小分子的反应,可从分子水平揭示多组分氧化物催化剂中的各组分在化学转化中的作用,为理性设计和氧化物催化剂改进提供理论基础.本文综述了异核氧化物团簇活化和转化小分子的研究新进展,讨论了异核掺杂引起的氧化物团簇局部电荷环境、局部自旋环境以及成键结构的变化对一些重要活性氧物种的反应性的调控,展示了氧化物团簇掺杂贵金属原子所带来的奇特化学反应以及新的反应机理.     

Au/HZSM-5沸石催化剂的正丁烷异构化反应性能的研究

采用脉冲微反装置评价了纯正丁烷、含有不同比例异丁烷的混合丁烷在Au改性的纳米HZSM-5催化剂上的反应活性和异构化选择性。结果表明,在300℃时,载金量为1.31%的催化剂上纯正丁烷原料的转化率可达7.0%,异丁烷选择性可达80%以上。相比之下,在纳米HZSM-5载体上正丁烷的转化率只有0.55%,异丁烷选择性仅为11.67%。在Au负载量为0.12%~1.91%,随着Au负载量的增加,正丁烷转化率先增后减,异丁烷选择性在低负载量时增加明显。在反应温度低于400℃时,纯正丁烷在载金催化剂上主要发生异构化反应;高于400℃时,主要发生裂解和芳构化等反应,即400℃是正丁烷在脉冲微反条件下异构化和裂解等反应的分水岭。另外,混合丁烷的组成对正丁烷异构化反应有一定影响,但在适当温度下正丁烷异构化时裂解产物很少,表现出金属-酸双功能催化特征。Au⁺在反应中发挥了脱氢和加氢作用。     

异丁烷选择氧化制甲基丙烯酸杂多化合物催化剂P1.33-dMo12VaCubSbcAsdK1.5Ox／SiC的研究

采用共沉淀法制备了一系列磷钼体系多组分催化剂P1.33-dMo12VaCubSbcAsdK1.5Ox／SiC（0.0≤a，b，c，d≤0.50）。利用XRD、FTIR、DSC、ESR等方法对催化剂的结构与性质进行了研究。XRD、FTIR的研究结果表明，合成的样品为具有Keggin杂多阴离子结构的磷钼杂多化合物。DSC，ESR测试结果表明催化剂具有较好的稳定性。同时考察了催化剂组分对异丁烷催化氧化性能的影响，结果表明，适量地引入V、As、Cu、Sb都能提高MAA（甲基丙烯酸）的选择性和MAA+MAL（甲基丙烯醛）的收率。催化剂P1.13Mo12V0.25Cu0.25Sb0.25As0.2K1.5Ox／SiC在360 ℃、常压、进料组成异丁烷：空气=1∶2（mol）、空速3 600 h－1条件下，异丁烷转化率10.7％，MAA+MAL的收率为6.8％。     

用于叔丁醇选择氧化的改性杂多化合物催化剂

将杂多化合物与具有“氧溢流”效应的α－Ｓｂ２Ｏ４混合制备的催化剂,在叔丁醇一步选择氧化过程中,甲基丙烯酸为主要产物。经优化催化剂制备和反应条件后,甲基丙烯酸和甲基丙烯醛总收率在７５％以上,其中甲基丙烯酸收率达５０％,有工业应用前景。采用ＤＴＡ、ＩＲ、ＸＲＤ等方法对催化剂的组成与性能、物相结构进行了表征,考察了制备条件对催化剂活性的影响。     

铋钼复合氧化物表面上激光促进异丁烷选择氧化制甲基丙烯酸

 用共沉淀法制备了Bi和Mo的复合氧化物固体材料．运用XRD,IR,TPD和激光促进表面反应（LSSR）技术研究了其晶体结构、表面构造、化学吸附特性和激光促进异丁烷选择氧化反应性能．结果表明：Bi－Mo－O复合氧化物含有α－Bi2Mo3O12和少量γ－Bi2MoO6晶相;其表面上存在着Lewis碱位（MoO和Mo—O—Bi键中的O）及Lewis酸位（Bi3＋）;异丁烷的两个甲基H分别吸附在两个相邻的Lewis碱位MoO上,形成双位分子吸附态;在常压和200℃条件下,用一定频率的激光激发MoO键1000次,异丁烷的转化率可达11．2％,其反应产物是异丁烯、甲基丙烯醛和甲基丙烯酸,其中甲基丙烯酸的选择性为90％．根据实验结果,探讨了激光促进异丁烷选择氧化为甲基丙烯酸的表面反应机理．     

叔丁醇氧化反应中Co－Mo－Te－O系催化剂结构与催化行为的研究

叔丁醇氧化反应中Ｃｏ－Ｍｏ－Ｔｅ－Ｏ系催化剂结构与催化行为的研究王国甲,吴通好,杨洪茂,姜玉子,嵇玉书（吉林大学化学系,长春,１３００２３）关键词Ｃｏ－Ｍｏ－Ｔｅ－Ｏ体系,叔丁醇,氧化Ｃｏ－Ｍｏ－Ｏ氧化物作为烯烃氧化和氨氧化、石油组分加氢脱硫催化剂的...     

钡改性对Cr_2O_3/Al_2O_3催化剂异丁烷脱氢性能的影响

采用浸渍法制备了不同BaO负载量的Cr_2O_3/Al_2O_3催化剂,利用XRD、BET、NH3-TPD和O2-TPO等表征方法对钡改性前后的催化剂进行了分析;在反应温度560℃、反应压力0.1MPa、催化剂用量10mL、GHSV=400h-1的条件下,在固定床反应器上考察了其异丁烷脱氢反应的性能。结果表明,钡的引入影响了活性组分Cr2O3的分散,导致了催化剂比表面积的降低,但影响并不显著;钡的引入降低了催化剂表面的酸性、减少了反应过程中催化剂的积炭,改善了催化剂的选择性,提高了催化剂的稳定性。当BaO负载量为3%时,催化剂的性能最佳。     

Dehydrogenation of isobutane in the presence of carbon dioxide over supported vanadium oxide catalysts

Summary The dehydrogenation of isobutane to isobutene in the presence of carbon dioxide was carried out over supported vanadium oxide catalysts. The influence of the support on the catalytic performance was investigated. The isobutane conversion and isobutene selectivity in the presence of carbon dioxide were compared with the results obtained during the dehydrogenation reaction in the presence of helium (inert gas). The catalysts were characterized by temperature-programmed techniques (TPR, TPD-NH₃, TPD-CO₂).     

Mn对异丁烯选择氧化制甲基丙烯醛Mo-Bi-Fe-Co-Cs-K复合氧化物催化剂的促进作用及其机理

采用共沉淀法制备了系列异丁烯选择氧化制甲基丙烯醛（MAL）Mo-Bi基复合氧化物催化剂,在常压固定床流动反应体系上考察了Mn助剂及其添加方式对催化剂性能的影响,并结合对相关催化剂物相结构的表征,探讨了Mn的作用机理.研究表明,以Mn（NO3）2为前驱体将Mn引入Mo-Bi-Fe-Co-Cs-K复合氧化物可显著提高催化剂...     

Selective Oxidation of Isobutane over NH4CsFePVMoAs Heteropolycompound Catalysts

A series of NH4Cs1.5Fe0.08HxPVMo11AsαOy heteropolycompound catalysts for the selective oxidation of isobutane, having Keggin structure, were synthesized by using co-precipitation method. The catalysts were characterized by FT-IR, H2-TPR, TG-DTA, SEM and XRD. Effects of the As content,reaction time, reaction temperature and molar ratio of isobutane to oxygen in feedstock on the activity and selectivity of the catalyst were investigated. The activation energy of the catalysts was measured by kinetics researches. Results showed the introduction of Cs^ into the catalysts shortened the stable period of them and enhanced their catalytic activity for the selective oxidation of isobutane. The highest conversion of isobutane and the total selectivity to liquid products were 18.6% and 81.2%, respectively,which were obtained at 380 *(3 with a space velocity of 975h^-1 over the NH4Cs1.5Fe0.08HxPVMo11 As0.3Oy heteropolycompound catalyst. It is confirmed that completely oxidized products were controlled well.     

Oxidative Coupling of Methane over Na-W-Mn/SiO2 Catalysts at Elevated Pressures

Na-Mn-W/SiO2 catalysts were studied for the oxidative coupling of methane (OCM) in a micro fixed bed reactor made of stainless steel reactor at elevated pressures. The effect of operating conditions, such as GHSV, pressure, temperature and CH4/O2 ratio on the catalytic performance of OCM was investigated. The C2+ selectivity of 80.3% was obtained at a CH4 conversion of 16.1% at 750℃,1.5× 105h-1 GHSV, and 0.6 MPa. Also, there is a small output of C3 and C4 hydrocarbons in the tail gas. The results show that unfavorable effects due to elevated pressure can be overcome by increasing GHSV, and the OCM reaction is strongly dependent on the operating conditions at elevated pressures,particularly GHSV and the CH4/O2 ratio.