RAMAN SPECTRA OF CHEMISORBED SPECIES ON AMMONIA SYNTHESIS IRON CATALYSTS

Laser Raman spectra of chemisorbed species on doubly promoted iron catalyst A_(110-3) exposed toflowing gaseous systems of N_2/3H_2, 10N/H_2, N_2, and H_2, separately, as well as flowing or stationarygaseous systems of D_2, or ~(15)NH_3/H_2, at 400 or 450℃ and atmospheric pressure, were taken in situunder reaction conditions, as well as after rapid cooling to room temperatture. Raman peaks at 2040(sm) cm~(-1), 1940(m) cm~(-1), and 423(m) cm~(-1), 443(w) cm~(-1) may be assigned to vN-N and V_(Fe)-N_2 oftwo different species of chemisorbed N_2, probably an inclined-mounting species and a flat-lying spe-cies, respectively, both with multi-nuclear coordination to active sites on α-Fe (Ⅲ). Absence of Ramanpeaks of N and NH at 1088cm~(-1) and 890 cm~(-1), respectively, which were observable with 10N_2/H_2/Feand N_2/Fe-(residual H) systems after rapid cooling from 450℃ to room temperature, shows that Nand NH cannot be the major N-containing chemisorbed species under the above ammonia-synthesisreaction cond     

CO、H_2及HO_2在Co/SiO_2催化剂上吸附的原位红外光谱

用原位IR研究了CO在Co/SiO_2催化剂上的吸附,并考察了吸附的CO与H_2、H_2O的相互作用。CO在Co/SiO_2上的吸附显示出四种不同的吸收峰。2002、2027cm~(-1)归属于端基CO吸附;2120cm~(-1)归属于CO在钴离于上的吸附;1870cm~(-1)为CO的桥式吸附;1720cm~(-1)则为多中心吸附。当温度高于370K时,吸附的CO会完全脱附。H_2与吸附的CO相互作用可削弱CO吸收峰的强度,并逐步在低波数(1980cm~(-1))处产生一个小肩。水与吸附的CO相互作用产生一种甲酸基物种(1585、1390cm~(-1))。该物种被认为是Kòlbel-Engelhardt反应的中间体。     

RuCo催化剂CO加氢形成含氧物的中间体：甲酰基

进行了在SiO_2担载的Ru-Co双金属原子簇催化剂上合成气(CO+H_2)反应和模型化合物吸附的红外、质谱研究. 结果表明, 在原子簇制备的Ru-Co/SiO_2催化剂上, 在453 K下合成气(CO+H_2)反应在红外谱图产生了1584 cm~(-1)谱带, 它与CO加氢反应中含氧化台物的生成速率成线性关系. 因此提出了此谱峰对应着在CO加氢反应中生成古氧化合物的一个十分重要的中间体. 以CO+D_2、~(13)CO+H_2和~(13)CO+D_2代替CO+H_2, 在Ru-Co/SiO_2催化剂中, 1584 cm~(-1)谱带分别位移至1575、1542和1539 cm~(-1)处. 还观察到, 1584 cm~(-1)物种与H_2反应, 产物给出了CH_4和CH_3OH; 如果1584 cm~(-1)物种和D_2反应则生成CHD_3和CHD_2OD. 这些结果提出了1584 cm~(-1)谱带归属于表面甲酰基的羰基振动, 这同Ru-Co/SiO_2催化剂吸附甲醛的结果基本一致.     

肼在Ir(100)表面吸附与解离的第一性原理研究

采用密度泛函理论,结合周期性平板模型,研究了N_2H_4在Ir(100)表面上的吸附和脱氢分解.计算了N_2H_4以及其脱氢中间体(N_2H_x,x=1,2,3)的最稳定的吸附位置和吸附结构,分析了其电子结构.在Ir(100)面上,N_2H_4以反式构象的形式优先吸附在顶位,N_2H3,N_2H_2及N_2H均以顺式构象吸附在桥位,它们的吸附能均较高,说明N_2Hx均能稳定吸附在Ir(100)面上,且均为化学吸附,N_2H_2吸附能最大.通过N_2H_4的一系列脱氢反应(N_2H_x→N_2H_(x-1)+H),确定了每步反应的反应能量、过渡态的结构以及所需活化能,结果表明,N_2H_4逐步脱氢得到N_2和H_2环境友好型产物的反应是可行的,且第三步反应为速控步.     

合成氨工厂制造中几个较新近的技术数据

甲关于合成氨制造部份1)合成氨反应方式 (1/2)N_2+(3/2)H_2→NH_3(气态)其平衡方程式为K=(NH_3)/((N_2)_(1/2)(H_2)_(3/2))     

低碳醇合成反应的中间物及其衍变动态研究

本文采用“原位”红外光谱与脉冲快速应答技术相结合对Cu/ZnO/Al_2O_3(K)、2.0 MPa、280℃条件下,CO+H_2合成低碳醇反应中间物及其衍变动态过程进行了研究。实验结果表明,在该体系中,反应中间物有表面酰基物种:(1715 cm~(-1))、(1670 cm~(-1))、(1730 cm~(-1))。表面羧酸盐物种:HCOOM(1590与1382cm~(-1))、CH_3COOM(1563与1434 cm~(-1))。这些中间物的衍变动态表明:是由转化而成,表面酰基物种是C_2+OH生成的主要中间体,低碳醇合成反应中碳链的增长是通过及与吸附的CO和H_2作用进一步转化为CH_3COM等更高级的实现的。而表面羧酸盐在此条件下不易形成C_2~+的增链物种。     

Ni_(x)Cu_(y)-B_(24)N_(28)催化CO_(2)氧化C_(3)H_(8)速控步骤的反应机理研究北大核心CSCD

采用密度泛函理论(DFT)研究了C_(3)H_(8)和CO_(2)在Ni_(x)Cu_(y)-B_(24)N_(28)(x+y=4,x=1、2、3、4)表面吸附及速控步骤反应机理.计算了C_(3)H_(8)、CO_(2)和相应中间体在Ni_(x)Cu_(y)-B_(24)N_(28)表面的吸附能以及6条可能路径下的反应热和活化能.计算结果表明,C_(3)H_(8)和CO_(2)在Ni_(x)Cu_(y)-B_(24)N_(28)表面是物理吸附,C_(3)H_(8)+CO_(2)→CH_(3)CHCH_(3)+OCOH是最有利的路径,其在不同催化剂表面的活化能顺序是NiCu_(3)-B_(24)N_(28)(1.42 eV)、Ni_(2)Cu_(2)-B_(24)N_(28)(1.57 eV)、Ni_(3)Cu-B_(24)N_(28)(1.62 eV)、Ni_(4)-B_(24)N_(28)(1.75 eV).由此可知,在Ni_(x)Cu_(y)-B_(24)N_(28)催化CO_(2)氧化C_(3)H_(8)的体系中,Cu含量直接影响其催化活性,即NiCu_(3)-B_(24)N_(28)用于催化CO_(2)氧化C_(3)H_(8)有一定优势.     

担载的Ru-M(M=Co,Fe,Mo,Ni,Rh,Mn,Cr)原子簇催化剂在CO+H_2反应中的催化行为研究

本文描述了一系列SiO_2担载的Ru和Ru-M(M=Co,Fe,Mo,Ni,Rh,Mn,Cr)双金属原子簇催化剂的制备,并发现在CO+H_2反应中,若和担载的Ru原子簇催化剂相比,Ru-Co/SiO_2,Ru-Fe/SiO_2和Ru-Mo/SiO_2催化剂显示了较高的含氧化合物的生成速率和选择性。原位的红外光谱揭示了1584和1555cm~(-1)物种是生成甲醇和高级含氧化合物(C_2以上)的中间体,并在较高温度下1584cm~(-1)物种可以与表面烷基反应形成1555cm~(-1)新物种。通过表面化学反应和同位素标记的红外研究,提出了1584cm~(-1)和1555cm~(-1)分别归属于表面甲酰基和酰基。     

CRYSTAL STRUCTURE OF SEVEN-COORDINATE TRIPODAL MANGANESE(Ⅱ) COMPLEX

MnC_(24)H_(27)F_(12)N_7O_3P_2·C_2H_5OH, Mr-852, orthogonal, space group P21 3, a=15.220(2);Z=4; V=3525(1)~3; F(000)=1732; Dc=1.61g/cm~3; μ=5.52cm~(-1)(Mo Kα=0.71073). Manganese (Ⅱ) atom is seven-coordinated, with the coordination polyhedron of a monocapped antitrigonal prism.     

负载Ni催化剂上1,4-丁炔二醇加氢反应的载体效应研究

制备了Ni负载量为15%的3种催化剂Ni/Al_2O_3、Ni/SiO_2、Ni/ZrO_2,考察了其在1,4-丁炔二醇加氢反应中的催化性能,结合XRD、H_2-TPR、H_2-TPD、N_2物理吸附等表征,研究了载体性质对催化剂1,4-丁炔二醇加氢性能的影响.结果表明,Ni/SiO_2催化剂上,由于Ni与SiO_2间弱的相互作用,Ni物种主要以大晶粒形式存在,产生大量弱吸附H_2物种,有利于低温下1,4-丁炔二醇加氢,在温度50℃,氢气压力1 MPa时,反应2 h可实现1,4-丁炔二醇的完全转化,1,4-丁烯二醇和1,4-丁二醇选择性分别达到68.1%与18.2%.Ni/Al_2O_3中Ni与载体间具有强相互作用,主要存在Ni-Al_2O_3界面或溢流到Al_2O_3载体表面的强吸附H_2物种,而Ni表面的弱吸附H_2物种较少,催化加氢活性明显降低.Ni/ZrO_2中由于还原过程中ZrO_2的迁移包裹作用,Ni表面低温吸附H_2物种最少,活性最低,1,4-丁炔二醇转化率仅为8.1%,主产物为1,4-丁烯二醇.     

高分散负载型Rh簇催化剂的研究

利用化学吸附及原位红外吸附态的测定装置和连续流动微反研究了用非传统方法制备的Rh_4/Al_2O_3和Rh_2/Al_2O_3。结果表明:催化剂具有高的金属分散度和均一的金属粒度;CO在催化剂上只有一种吸附方式,孪生吸附态;CO和H_2共吸附时,观测到的2035cm~(-1)谱带,归属为吸附态;在CO加氢反应中,催化剂具有高活性和高选择性,归结于高的金属分散度和均一的金属粒度。     

铕(Ⅲ)的β—双酮—邻菲绕啉混配配合物的合成、晶体结构和红外光谱

合成了1,3-二苯基-4-乙酰吡唑酮-5[Hl)PAP=C_(17)H_(14)N_2O_2]邻菲绕啉[phen=C_(12)H_8N_2]配铕的混配合物Eu(DPAP)_3·(o-phen);并测定、讨论其晶体结构和150—4000cm~(-1)范围的红外光谱。 晶体Eu(DPAP)_3(o-phen)属单斜晶系;空间群为C_2~6h—C2/c;Z=8;晶胞参数a=23.021(15),b=22.988(11),c=23.549(9),β=109.27(4)°,V=11761(10);F(000)=4527.00,μ=11.28cm~(-1)(Mo靶)。     

钴配合物[Co_2(H_2O)_8(C_(10)H_8N_2)_2]·(HO_3PCH_2CH_2SO_3)(SO_4)(H_2O)_4的合成与晶体结构研究

用硫酸钴、4,4'-联吡啶和2-磺酸基乙基膦酸合成了一个新颖的钴化合物:[Co_2(H_2O)_8(C_(10)H_8N_2)_2]·(HO_3PCH_2CH_2SO_3)(SO_4)(H_2O)_4,并对其进行了红外.元素分析、热重测试,通过单晶衍射仪测定了其晶体结构.结果表明,配合物属单斜晶系C2/c空间群,分子式为C_(22)H_(45)Co_2N_4O_(22)PS_2,分子量为930.57,晶胞参数为a=19.8456(18),b=11.2957(10),c=34.719(3)(A),β=106.095(3)°,晶胞体积为7477.9(12)(A)~3,Z=8,Dc=1.653 g/cm~3,F(000)=3856,μ=1.131 mm~(-1),最终残差因子R_1=0.0726,wR_2= 0.1719(相对于5612个I>2σ(I)的可观测衍射点).在这个化合物中,二齿配体4,4'-联吡啶把Co(II)桥连成[Co(4,4'-bipy)]~(2+)链.化合物中的[Co(4,4'-bipy)]~(2+)链有三个不同的朝向.2-磺酸基乙基膦酸没有参与配位而是做为一个有机模板剂填充在[Co(4,4'-bipy)]~(2+)链形成的空隙中.     

H2，CO和NH3在Ir/Al2O3上化学吸附的红外研究

用红外光谱法研究了H,CO和NH_3在Ir/Al_2O_3上的吸附。发现H_2在该催化剂上的吸附有四种红外活性的吸附物种;也同样发现有四种NH_3的吸附态谱图;CO吸附的结果证明2030cm~(-1)附近的吸收峰不是CO吸附的唯一吸收峰。H_2吸附时也在此处出现吸收峰,D_2交换的结果表明它是Ir—H键伸缩振动吸收峰。实验证明室温下2120与1490cm~(-1)处出现的两 H D个吸收峰分别为Ir-H:O与Ir-D:O吸附态中的Ir—H及Ir-D峰,2030与 H D1430cm~(-1)附近的吸收峰为Ir/Al_2O_3表面无水条件下的Ir—H及Ir—D峰。此外,还考察了Ir—H键生成的机理。     

类水滑石Mg_3Al_(1–x)Fe_x负载Ir催化剂在肉桂醛加氢反应中的应用:Fe的促进作用（英文）

摘要:水滑石类化合物(LDH)的层板金属阳离子组成具有可调变性,通过将具有变价特性的过渡金属定量引入LDH层板,经热处理后可以得到具有高比表面积和层板金属原子级分散的混合金属氧化物,后者可广泛用作催化剂载体.如三元Mg-Al-Fe类水滑石材料在光催化、H_2S选择性氧化和乙苯脱氢等反应中表现出较好的活性.Ir催化剂在α,β-不饱和醛加氢反应中具有较好的活性,Fe修饰Ir催化剂可提高不饱和醇选择性,但有关Fe的作用以及Fe与活性组分Ir间的相互作用本质还不是很清楚.本文以类水滑石材料Mg_3Al_(1–x)Fe_x为载体,采用等体积浸渍法制备了Ir催化剂,并用于肉桂醛加氢反应,通过考察Fe的加入对Ir电子和几何结构的影响揭示了Fe的加入对活性和选择性的影响规律.结果表明,当x从0(Ir/Mg_3Al)增加到1(Ir/Mg_3Fe)时,肉桂醛加氢的反应速率在x=0.25时达到最大值,肉桂醇选择性从44.9%增加到80.3%,且不随肉桂醛转化率的增加而改变.透射电镜结果表明,Ir纳米粒子的粒径随着x的增加未发生明显变化,均为1.7?0.2 nm.H_2程序升温还原结果发现Ir可以促进Fe~(3+)的还原且两者之间存在相互作用.X射线光电子能谱结果表明,Fe的掺杂没有改变催化剂表面Ir~0和Ir~(4+)含量的比值,但当Fe含量增加时,Fe~(2+)2p_(3/2)向高结合能方向偏移,且Ir~04f_(7/2)向低结合能方向偏移,说明电子从Fe~(2+)转移到Ir,形成了富电子的Ir物种和缺电子的Fe物种.富电子的Ir物种有利于肉桂醛分子中的C=O键在其表面吸附,并且和Ir相邻的Fe~(n+)物种可以作为亲电位点吸附肉桂醛分子中氧,从而极化和活化C=O键,因而催化剂活性和选择性增大.采用吸附CO红外光谱表征了催化剂表面的几何结构,2058–2069 cm~(-1)处出现了CO吸附峰,归属于Ir~0表面CO的线性吸附,高波数2069 cm~(-1)的吸附峰归属于CO在高配位Ir位点(平台)的吸附,低波数2058 cm~(-1)的吸附峰归属于CO在低配位Ir位点(台阶、角、楞)的吸附.随着Fe含量的增加,CO吸附峰蓝移11 cm~(-1),表明Fe的加入改变了催化剂表面Ir的几何结构,低配位Ir位点减少,高配位Ir位点增多.高配位Ir位点(平台)有利于肉桂醛分子中C=O键的吸附,从而提高了肉桂醇的选择性.总之,Fe的加入虽然没有明显改变Ir纳米粒子的粒径,但却改变了其电子和几何结构,从而提高了催化剂活性和选择性.     

乙烯和乙烷在CeO_2上温和条件下表面氧化反应的原位FT-IR研究

本文用原位FT-IR研究了CeO_2上O_2、C_2H_4和C_2H_6的吸附以及C_2H_4和C_2H_6的氧化反应。室温下吸附O_2后在CeO_2表面上形成超氧物种(O_2~-),吸附C_2H_4后在990cm~(-1)处检测到红外峰,归属为吸附C_2H_4与表面晶格氧形成的C-O键的振动频率。这些吸附物种在高于100℃时消失。室温下C_2H_6在CeO_2表面上未形成吸附态。C_2H_4在CeO_2表面上60℃即可发生氧化反应。在300℃以下,C_2H_4氧化后表面上主要形成甲酸根物种。当高于300℃时表面上主要是深度氧化的产物碳酸基物种。C_2H_6在CeO_2表面上200℃始被氧化为甲酸根物种,高于300℃时,表面上也主要形成碳酸基物种。在气相O_2存在下也得到与上述相同的结果。讨论了C_2H_4和C_2H_6的表面氧化机理以及表面氧物种的作用,认为在低于300℃时,参与C_2H_4和C_2H_6氧化的氧物种主要是表面晶格氧,超氧吸附物种可能在高于300℃时才参与反应。     

CeO2(110)表面上CO氧化反应的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论系统研究了O2与CO在CeO2(110)表面的吸附反应行为. 研究表明, O2在洁净的CeO2(110)表面吸附热力学不利, 而在氧空位表面为强化学吸附, O2分子被活化, 可能是重要的氧化反应物种. CO在洁净的CeO2(110)表面有化学吸附与物理吸附两种构型, 前者形成二齿碳酸盐物种, 后者与表面仅存在弱的相互作用. 在氧空位表面, CO可分子吸附或形成碳酸盐物种, 相应吸附能均较低. 当表面氧空位吸附O2后(O2/Ov), CO可吸附生成碳酸盐或直接生成CO2, 与原位红外光谱结果相一致. 过渡态计算发现,O2/Ov/CeO2(110)表面的三齿碳酸盐物种经两齿、单齿过渡态脱附生成CO2. 利用扩展休克尔分子轨道理论分析了典型吸附构型的电子结构, 说明表面碳酸盐物种三个氧原子电子存在离域作用, 物理吸附的CO及生成的CO2电子结构与相应自由分子相似.     

镍基催化剂上CO和H_2O的吸附与反应的红外光谱研究

本文运用红外光谱研究了CO和H_2O在Ni基催化剂上的吸附和反应规律。证实了H_2O在催化剂上是解离吸附,以OH的形式吸附在催化剂上,在OH之间可能有氢键形成。CO有两种吸附态:线式和桥式。预吸附H_2O使CO线式吸附态几乎消失,桥式吸附峰红移了约30cm~(-1)。在不同温度时,对比了CO或表面碳与H_2O的反应,发现表面碳更容易同水反应生成甲烷。     

镍基催化剂上CO和H2O的吸附与反应的红外光谱研究

本文运用红外光谱研究了CO和H_2O在Ni基催化剂上的吸附和反应规律。证实了H_2O在催化剂上是解离吸附, 以OH的形式吸附在催化剂上, 在OH之间可能有氢键形成。CO有两种吸附态: 线式和桥式。预吸附H_2O使CO线式吸附态几乎消失, 桥式吸附峰红移了约30 cm~(-1)。在不同温度时, 对比了CO或表面碳与H_2O的反应, 发现表面碳更容易同水反应生成甲烷。     

利用原位红外光谱确证Ru/SBA-15的加氢活性位点（英文）

Ru/SBA-15催化剂具有高的氢气活化能力,因此被广泛应用在加氢和氢解反应中.一般认为Ru/SBA~-15催化剂的高活性与金属Ru的高分散有关,然而有研究发现在氧化硅载体上还存在溢流的氢,这部分溢流氢也很可能参与加氢和氢解反应.这就产生了两个关键性的问题:(1)Ru/SBA~-15的催化加氢活性中心是什么,是金属Ru还是载体SBA-15;(2)在金属Ru上解离的H是如何迁移到载体上的.因此,加氢活性位点及其形成机理的确认对理解Ru/SBA~-15催化剂的高活性至关重要.原位红外光谱可从分子层面研究在工作状态的催化剂表面活性位点的状态,进而推测可能的反应机理.通过与催化剂Pd/SBA-15,Ru/Al_2O_3和SBA-15比较发现,在氢气氛围中Ru/SBA-15催化剂的原位红外谱图中存在一个独特的位于1996cm~(-1)的峰.由于在Pd/SBA-15,Ru/Al_2O_3和SBA-15上都不存在这个峰,因此该峰的形成是金属Ru和SBA-15相互作用的结果.此外,Si–O键在位于1866 cm~(-1)的合频峰不随氢气氛围变化而变化,因此可排除这个峰属于Si–O键振动的倍频峰.为了排除该峰的产生是由于CO的吸附,我们采用脉冲引入CO的方法,发现在低的CO覆盖率下,红外谱图中位于2068 cm~(-1)处出现了一个CO在Ruδ+上的线性吸附峰.随着CO覆盖率增加,该峰逐渐蓝移至2075 cm~(-1),同时位于2132 cm~(-1)处的峰强度增强了,这两个峰都归属于Run+(CO)x物种的振动峰.这些CO的化学吸附强度都很高,即使在He气中吹扫1 h后仍然存在,而1996 cm~(-1)峰的形成是可逆的.此外,低CO覆盖率下生成的吸附峰(2068 cm~(-1))的强度低于1996 cm~(-1)峰的强度,因此可以排除1996cm~(-1)峰属于CO吸附峰的可能.既然1996 cm~(-1)峰的形成是可逆的,将这个峰归属于载体上氢的可能性也可排除,因为形成载体上氢的过程是不可逆的.另外,形成1996 cm~(-1)峰的速率还证明了这个峰不属于金属Ru上吸附的氢,因为金属Ru上氢的吸附是很快的.通过以上分析,我们推断1996 cm~(-1)峰应该指认为在Ru和SBA-15界面处位点的红外峰.为了证明这一点,我们制备了不同Ru负载量的Ru/SBA-15催化剂,发现这个界面处位点峰的峰面积与金属Ru颗粒在载体上形成交界面的周长成正比,而峰达到稳态所需时间与Ru颗粒大小成反比.这说明H2在金属Ru上发生解离吸附后迁移到Ru和SBA-15界面处,形成了Ru–H–Si物种.当金属Ru的颗粒比较小时,与载体形成交界面的周长小,Ru–H–Si物种的数量少,体现在红外谱图上峰的峰面积小,但解离的氢迁移到该界面所需时间变短了.当金属Ru的颗粒比较大时,与载体形成交界面的周长大,Ru–H–Si物种的数量多,1996 cm~(-1)峰的峰面积大,但解离氢的迁移慢了.此外,H-D交换实验还证明这个界面处的位点具有加氢活性.与文献报道的孤立Si–H物种的红外峰位置比较发现,Ru–H–Si物种具有明显的峰红移现象,说明该物种中的Si–H键活性很高,这可能是由于金属Ru将电子转移至Si–H键的结果.总之,以上结果清晰地表明这个1996 cm~(-1)峰归属为结构是Ru–H–Si的活性位点.