溶胶凝胶法制备甲醇裂解铜系催化剂

甲醇具有能量密度高、易于储存运输及价格低廉等优点,以甲醇作为氢气载体裂解制H2,可以解决氢气难以储存运输的困难。用于该反应的催化剂较多,铜系催化剂以其价格便宜、毒性小等特点而受到研究者的广泛关注。但是该催化剂在低温下活性不高。本文用溶胶一凝胶法制备技术研制了一系列加助剂的铜系催化剂,进行热重和TPR表征,讨论其在甲醇裂解制氢模型反应中的应用。     

铜锌催化剂上吸附动力学参数的非线性动态分析

本文得到了适应于一氧化碳加氢加压体系非线性动态分析不同吸附物种动力学参数的模型，并优化出工业铜锌催化剂上合成甲醇反应中可逆吸附氢和可逆吸附一氧化碳的吸附速率常数及吸附平衡常数。结果表明：铜锌催化剂上吸附可逆氢比吸附一氧化碳快７倍左右。由于铜锌催化剂上甲醇的生成是可逆吸附氢与可逆吸附一氧化碳共同作用的结果，且铜锌催化剂 可逆吸一氧化碳的表面浓度随气相一氧化碳分压的增加而增加，因而加压将有利于合成甲醇     

氢气存在下一氧化碳偶联反应的化学和性能

实验研究了在氢气存在下，一氧化碳与亚硝酸乙酯偶联合成草酸二乙酸反应体系在典型操作条件下的化学反应和反应性能，结果表明氢气只与反应体系中的亚硝酸乙酯反应生成乙醇。由于氢气与一氧化碳在催化剂表面竞争吸附，并且氢的存在打破了生成草酸二乙酯所必需的正常的氧化还原过程：Pd^0→Pd^2 →Pd^0，因此氢的引入使一氧化碳转化率及草酸二乙酯选择性下降。此外，化学吸附测试结果表明氢气和一氧化碳是在催化剂表面同一活性中心上吸附。     

二氧化碳甲烷化催化剂研究 Ⅲ.Ni-Ru-稀土/ZrO_2作用下的催化反应机理

用漫反射傅里叶红外光谱法研究了Ｎｉ－Ｒｕ－稀土／ＺｒＯ２多组分催化体系作用下的二氧化碳甲烷化反应机理．结果表明，碳酸根、甲酸根和一氧化碳是催化剂表面可以检出的吸附物种，其中表面的含氧酸根类物种是催化反应的主要中间物．二氧化碳通过与载体表面羟基的作用转化为含氧酸根类物种吸附于催化剂表面，并进一步氢解为甲烷．反应中生成的少量一氧化碳可能来源于表面含氧酸根氢解为甲烷的副反应．含不同稀土的多组分催化剂作用下的二氧化碳甲烷化过程有相同的反应机理．     

二氧化碳加氫合成甲醇

二氧化碳加氫合成甲醇与一氧化碳加氫合成甲醇的反应是有一些不同的。一氧化碳加氫合成甲醇是工业上常用的方法,共反应如下所示: CO+2H_2→CH_3OH+△H △H=-21630 卡/克分子工业上采用的催化剂大都为Zn-Cr系的催化剂,其組成約为:ZnO67％,Cr_2O_316％,CrO_310％。二氧化碳加氫合成甲醇的反应,一般說法,按二步进行,其反应可以表示如下:     

预处理方法对Ni-Co双金属催化剂性能与结构的影响

浸渍法制备了Ni-Co/La₂O₃-γ-Al₂O₃双金属催化剂, 经氢气还原预处理后, 再分别由一氧化碳、甲烷和二氧化碳进行再次预处理, 考察了预处理方法对该催化剂上沼气重整制氢性能的影响, 并运用X射线衍射(XRD)、热重-差示扫描量热(TG-DSC)、透射电子显微镜(TEM)等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, 与传统氢气还原预处理相比, 经氢气与一氧化碳预处理后, 催化剂性能无明显变化; 经氢气与甲烷预处理后, 催化剂性能明显变差; 而经氢气和二氧化碳预处理后, 催化剂性能明显变优, 且能基本消除该催化剂上沼气重整反应的诱导期. 分析结果表明, 经氢气和二氧化碳预处理后, 催化剂中金属颗粒较小, 分布较均匀, 粒径分布范围较窄, 从而减少了催化剂表面碳的沉积, 增强了催化剂的抗积炭性能, 可延长催化剂的使用寿命.     

The photocatalytic and thermal catalytic reduction of CO2 with H2 over Pt/TiO2 catalysts

浸渍法制备了Pt负载量为0.5 to 2%的Pt/TiO2催化剂,考察它们在光照和加热条件下二氧化碳催化加氢性能.结果表明,二氧化碳加氢反应均可在Pt/TiO2的催化下进行,但在不同反应条件下加氢反应通过不同方式进行.在加热条件下,二氧化碳可转化为一氧化碳和甲烷,且在低温加热条件下一氧化碳是主产物(CO选择性为100%,250℃,0.5%Pt/TiO2).在1.5%Pt/TiO2催化剂上,当反应温度从250℃升高到450℃时,CH4的选择性由0增加到60.94%.同时,增加Pt的负载量也会导致CH4的选择性的增加.然而,在光照条件下,产物只有甲烷.CO2-TPD结果表明,二氧化碳通过羰基基团与作为吸附中心的Pt相连接.结合催化活性与表征结果,提出在光照条件下,反应可能以二氧化碳和氢气分别被光生电子活化反应生成甲酸中间体,随后经由甲酸加氢和脱水生成甲烷的机理进行.而在加热条件下,反应可能以二氧化碳首先吸附在催化剂表面形成羰基Pt物种,随后加氢生成一氧化碳,一氧化碳继续加氢生成甲烷的机理进行.     

光照和加热条件下Pt/TiO_2催化二氧化碳加氢(英文)

浸渍法制备了Pt负载量为0.5 to 2%的Pt/TiO2催化剂,考察它们在光照和加热条件下二氧化碳催化加氢性能.结果表明,二氧化碳加氢反应均可在Pt/TiO2的催化下进行,但在不同反应条件下加氢反应通过不同方式进行.在加热条件下,二氧化碳可转化为一氧化碳和甲烷,且在低温加热条件下一氧化碳是主产物(CO选择性为100%,250℃,0.5%Pt/TiO2).在1.5%Pt/TiO2催化剂上,当反应温度从250℃升高到450℃时,CH4的选择性由0增加到60.94%.同时,增加Pt的负载量也会导致CH4的选择性的增加.然而,在光照条件下,产物只有甲烷.CO2-TPD结果表明,二氧化碳通过羰基基团与作为吸附中心的Pt相连接.结合催化活性与表征结果,提出在光照条件下,反应可能以二氧化碳和氢气分别被光生电子活化反应生成甲酸中间体,随后经由甲酸加氢和脱水生成甲烷的机理进行.而在加热条件下,反应可能以二氧化碳首先吸附在催化剂表面形成羰基Pt物种,随后加氢生成一氧化碳,一氧化碳继续加氢生成甲烷的机理进行.     

湿混法制备甲醇氧化重整制氢CuZnAlZr催化剂

用简易湿混法制备了用于甲醇氧化重整制氢的CuZnAlZr催化剂,与共沉淀法制备的催化剂比较,结果表明,湿混法制备的催化剂具有相当的中高温活性和略低的低温活性,有较高的CO2选择性。XRD、TPR、TG-DSC等表征结果显示,湿混法制备的催化剂中铜组分易于向表面迁移和富集,并可能与氧化铝作用生成铜铝复合氧化物,具有了更高的Cu分散度和Cu0比表面浓度。湿混法制备的催化剂对甲醇氧化重整反应有较好的稳定性,经100 h的连续反应,在275 ℃时甲醇转化率在90％以上,重整气中氢气体积分数大于60％,CO2选择性接近99％。     

滑动弧放电等离子体分解甲醇制氢

对常温常压下滑动弧放电等离子体直接分解甲醇进行了研究,探讨了载气流量、甲醇浓度、电极间距、输入电压和气化室温度等实验参数的影响。结果表明,不同操作条件导致甲醇转化率由51%升高到81.7%,氢气和一氧化碳的选择性之比基本保持一个固定值。除了氢气和一氧化碳,产物中还检测到了少量的甲烷和C₂不饱和烃以及痕量二氧化碳。不同于传统的甲醇热分解机理,提出了滑动弧放电等离子体甲醇分解的制氢路径。     

氧化铝担载的贵金属铱基催化剂的制备及其对甲醇裂解反应的催化性能

 以ZrO2, La2O3或MgO为助剂制备了氧化铝担载型铱基催化剂,考察了其对甲醇裂解反应的催化性能,并用X射线光电子能谱、程序升温还原、 H2程序升温脱附和CO程序升温脱附等技术对催化剂进行了表征. 结果表明, ZrO2, La2O3和MgO助剂的引入均能提高主产物氢气和CO的选择性. ZrO2是甲醇裂解反应的优良助剂,可以显著提高甲醇的转化率和氢气的收率. 氧化铝担载型贵金属铱基催化剂上存在强的氢溢流现象,这使催化剂具有良好的反应性能,同时有利于产物的脱附,氧化物助剂的加入能够进一步促进氢的溢流.     

可逆与不可逆吸附氢在合成甲醇反应中的作用

在自行设计和建立的加压动态分析装置上研究了合成甲醇催化剂上氢的吸附和反应行为。结果表明:在反应条件下催化剂上吸附的氢可分为可逆吸附氢和不可逆吸附氢;不可逆吸附氢又可分为能被CO顶替出来的和不能被CO顶替出来的两部分;能被CO顶替出来的不可逆吸附氢对CO的吸附起促进作用,不能被CO顶替出来的不可逆吸附氢是合成甲醇催化剂必不可少的“组分”或称“促进剂”;同时甲醇的生成是可逆吸附氢与一氧化碳作用的结果。     

ZrO2在Cu-ZnO-ZrO2甲醇水蒸汽重整制氢催化剂中的作用

通过对一系列Cu-ZnO-ZrO2甲醇水蒸汽重整(SRM)催化剂的XRD、TEM和BET表征及催化性能测定,研究催化剂中ZrO2对催化剂粒径、比表面以及对SRM反应性能的影响.结果表明,ZrO2的加入,使催化剂的粒径从15 nm降至10 nm（其中CuO和ZnO的平均粒径分别从7.7和10.4 nm降至3.9和8.7 nm）,BET比表面从60 m2•g－1增至78 m2•g－1.随着催化剂含ZrO2量不同,甲醇的转化率和H2、CO2的选择性均产生变化,当催化剂中Zr含量为24.0％(w),反应温度为220 ℃,水、醇摩尔比为1.3时,甲醇的转化率达到51.6％, H2和CO2的选择性达到100％(CO和CH4在产物气体中的体积分数小于10－4),这一结果对甲醇燃料电池甲醇重整器的应用具有重要的意义.     

甲醇水蒸气重整制氢Cu/ZnO/Al2O3催化剂的研究

燃料电池作为一种无污染、高效率的能源引起世界各大汽车公司的广泛关注[1,2]。用于燃料电池的燃料目前研究较多的是氢气,用氢气作燃料存在储存、安全、运输等问题,寻求合适贮氢方法或替代燃料,实现车载制氢是解决问题的办法。甲醇作为液体燃料,因具有高能量密度,低碳含量,以及运输和贮存等优势成为车载制氢的理想燃料,甲醇水蒸气重整制氢反应也成为研究的热点[3～10]。车载制氢对甲醇水蒸气重整制氢反应体系中的产氢速率,氢气和CO的含量都有一定的要求。尤其对CO含量要求更为苛刻,因CO易引起燃料电池阳极催化剂中毒[11,12]。因此,开…     

Steam Reforming Reactions of Methanol Over Nickel and Copper Catalysts

Steam-reforming reactions of methanol over NiO/Al₂O₃ and CuO/ZnO have been investigated. Over the nickel catalyst, the reaction rate is of zero kinetic order with respect to either methanol or steam, and the activation energy is 12.4 kJmol^?1, whereas with copper catalyst, the rate is expressed according to the literature as kP_a/(1 + K_aP_a + K_b+P_b) in which “a” and “b” are methanol and steam, respectively. The rate-controlling step of the reaction is assigned to the dissociation of O-H bond with dehydrogenation of C-H bond proceed rapidly to form carbon oxides. With copper catalyst the intrinsic participation of a water molecule during the dehydrogenation of C-H bond leads to the formation of carbon dioxide. With nickel catalyst, the dehydrogenation proceed more rapidly than the migration of a water molecule from an alumina site to a nickel site and causes almost exclusively the formation of carbon monoxide and hydrogen at a lower reaction temperature.     

超细粒子铜基甲醇触媒的HREM研究

超细粒子铜基甲醇触媒的ＨＲＥＭ研究顾永达，吕剑，戴丽珍（中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室太原０３０００１）于瀛大，关若男（中国科学院金属研究所固体原子象开放实验室沈阳１１００１５）关键词超细粒子，铜基触媒，高分辨电镜近十余年来，超细粒...     

Steam reforming of acetic acid over Ni-Ba/Al_2O_3 catalysts:Impacts of barium addition on coking behaviors and formation of reaction intermediates

The influence of barium addition to a Ni/Al_2O_3 catalyst on the reaction intermediates formed,the activity,resistance of the catalyst to coking,and properties of the coke formed after acetic acid steam reforming were investigated in this study.The results showed the drastic effects of barium addition on the physicochemical properties and performances of the catalyst.The solid-phase reaction between alumina and BaO formed BaAl_2O_4,which re-constructed the alumina structure,resulting in a decrease in the specific surface area and an increase in the resistance of metallic Ni to sintering.The addition of barium was also beneficial for enhancing the catalytic activity,resulting from the changed catalytic reaction network.The in-situ diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy (DRIFTS) study of the acetic acid steam reforming indicated that barium could effectively suppress the accumulation of the reaction intermediates of carbonyl,formate,and C=C functional groups on the catalyst surface,attributed to its relatively high ability to cause the gasification of these species.In addition,coking was considerably more significant over the Ba-Ni/Al_2O_3 catalyst.Moreover,the Ba-Ni/Al_2O_3 catalyst was more stable than the Ni/Al_2O_3catalyst,owing to the distinct forms of coke formed (carbon nanotube form over the Ba-Ni/Al_2O_3 catalyst,and the amorphous form over the Ni/Al_2O_3 catalyst).     

CuO还原过程中载体和添加物Pd的作用研究

本文用程序升温还原和电导平行测定方法考察了载体SnO_2、ZnO和Al_2O_3及金属Pd对CuO还原行为的影响。结果表明, SnO_2、ZnO等载体的电子性质对担载的CuO的还原有重要作用, 在H_2气氛下具有n-型半导性的载体可作为电子中继物, 可有效地促进CuO的还原。     

加料方式对CuO/ZnO/Al2O3系催化剂前驱体性质的影响

用XRD、TG-DTG、TPR技术研究了不同加料方式对CuO/ZnO/Al2O3系催化剂前驱体物相组成及其结晶情况的影响，用加压微反装置考察了催化剂合成甲醇反应活性。结果表明, 加料方式对Cu2+形成的中间化合物的物相组成及结晶度影响显著,对Zn2+及Al3+的沉淀物相的影响很小。不同加料方式对催化剂前驱体物相组成及催化剂性能的影响主要是形成的初始前驱体中Cu的物相及结晶度不同。正加法主要形成Cu2(OH)3NO3,并流法主要形成无定形Cu2CO3(OH)2,后者与Zn5(CO3)2(OH)6相互作用转化为(Cu,Zn)2CO3(OH)2和（Cu,Zn）5(CO3)2(OH)6，由它们分解形成的CuO-ZnO固溶体是合成甲醇反应的活性相。并流法能最大程度的形成CuO-ZnO固溶体，有利于CuO粒子的细化，其催化活性较好。     

掺杂物对负载型ZrO_2/Al_2O_3的催化性能的影响

用浸渍-沉淀法分别制备了负载型ZrO_2/Al_2O_3和ZrO_2-(MgO、 K2O、 CeO_2、La_2O_3)/Al_2O_3催化剂. 用XRD、 BET、 TPD对催化剂的晶相结构、比表面积、孔径分布、表面酸碱性等进行了表征;同时以CO_2和CH_3OH为探针用原位红外对催化剂的吸附行为进行研究. 结果表明, 掺杂氧化物有效的阻止ZrO_2晶粒的团聚, 并提高了催化剂的比表面积和平均孔径;CeO_2的添加有利于碱性中心数的增多, La_2O_3有利于酸性中心数的提高. 原位红外结果表明CH_3OH能在ZrO_2-(CeO_2、 La_2O_3)/Al_2O_3催化剂表面发生解离吸附, 而CO_2在催化剂表面均出现单齿态吸附. CO_2和CH_3OH在常压下直接合成碳酸二甲酯(DMC)反应中ZrO_2-(CeO_2、 La_2O_3)/Al_2O_3催化剂表现出较好的催化活性和选择性.