负载金属催化剂Ir(γ-Al2O3)对阿维菌素选择加氢反应研究

分别采用氢气、NaBH₄、醇水混合溶剂还原, PVP(聚乙烯吡咯烷酮)保护和微乳液法制备了γ-Al₂O₃负载的Ir金属催化剂, 通过XPS、XRD、TEM对催化剂的结构进行了表征, 考察了催化剂对阿维菌素选择加氢制备伊维菌素的性能, 探讨了催化剂制备方法对催化剂活性和选择性的影响. 实验结果表明, 在不同金属催化剂Ru/γ-Al₂O₃、Pd/γ-Al₂O₃、Pt/γ-Al₂O₃、Ir/γ-Al₂O₃中, Ir/γ-Al₂O₃的活性和选择性最好. 用PVP保护的Ir/γ-Al₂O₃, 其催化活性和选择性比没有PVP保护的催化剂有显著提高; 采用微乳液法制备的Ir/γ-Al₂O₃催化剂显示出最好的活性, 但反应选择性比PVP保护的催化剂差.     

Pd/C气体扩散电极电化学降解4-氯酚的比较研究

分别采用氢气还原法和甲醛还原法制备了Pd/C催化剂, 利用XRD、TEM及XPS对催化剂进行了表征, 并由催化剂制备成Pd/C气体扩散阴极, 采用先通氢气后通空气的方式在隔膜电解体系中对4-氯酚进行降解, 比较了不同电极体系下4-氯酚的去除效果. 结果表明, 制备的Pd/C气体扩散阴极既对4-氯酚具有还原脱氯作用(通入H₂时), 又能够促进O₂还原生成H₂O₂(通入O₂时), 它们对4-氯酚的去除效果要好于不掺杂Pd的气体扩散阴极. 使用氢气还原法制备出的Pd/C催化剂中Pd表面的活性点比甲醛还原法制备出的要多, 电极稳定性好, 反应60 min后 4-氯酚转化率和脱氯率接近100%, 120 min后阴极室COD去除率为87.4%.     

等离子体作用下甲烷氢化偶联

在常温常压下,研究了脉冲放电等离子体及其协同催化剂强化CH₄氢化偶联反应.结果表明:脉冲电晕等离子体条件下,甲烷中引入氢气可以实现偶联,而且随着氢气引入量的增加甲烷的转化率以及C₂收率增大,积碳减少;脉冲电压和重复频率影响CH₄的转化;引入Ni/γ -Al₂O₃催化剂后可改善产物C₂烃的分布,等离子体法制备的Ni/γ -Al₂O₃催化剂性能优于化学法制备的Ni/γ -Al₂O₃催化剂.开辟了一条甲烷偶联新技术路线.     

高比表面大中孔拟薄水铝石和γ-Al2O3的制备研究

大中孔γ-Al₂O₃作为重要的催化剂载体、吸附剂和分离材料，尤其对重油和渣油转化催化剂的研制具有十分重要的意义，但传统大中孔γ-Al₂O₃的制备方法往往以牺牲其比表面积为代价。本文分别从控制拟薄水铝石的析出过程和后处理方法以及添加扩孔剂、助烧结剂扩孔等角度出发，评述了近年来国内外高比表面大中孔γ-Al₂O₃及其前驱物拟薄水铝石的制备方法和扩孔机制，这些方法包括pH摆动法、有机溶剂合成法、表面活性剂组装法、微波加热法、水热处理法、有机溶剂置换法、非常规干燥法和扩孔剂或助烧结剂扩孔法等。最后，还对高比表面大中孔拟薄水铝石和γ-Al₂O₃制备方法的发展趋势进行了展望。     

La促进型六铝酸盐Ba1－xLaxFeAl11O19－δ催化甲烷燃烧性能

用碳酸铵水溶液共沉淀法制备了系列Ba_1－xLa_xFeAl₁₁O_19－δ六铝酸盐型催化剂,并以甲烷燃烧为探针反应考察催化剂的催化活性.La部分取代Ba提高了催化剂的催化甲烷燃烧活性,且随La取代量的增加,催化剂的起燃温度呈规律性变化,镧、钡之间存在最佳配比,活性最好的催化剂为Ba_0.2La_0.8FeAl₁₁O_19－δ,其催化甲烷燃烧的起燃温度仅有495 ℃（V_CH4:V_O2:V_N2=1:4:95）.XRD和SEM结果表明,不同含量镧掺杂的材料经1 200 ℃焙烧5 h后，呈现典型的六铝酸盐结构特征；不同温度的焙烧实验表明掺杂镧能够促进六铝酸盐相的形成.Diffuse UV-Vis表征表明催化剂中的铁呈＋3价,Diffuse UV-Vis, TPR和FT-IR结果表明Ba、La、Fe之间存在协同作用.     

La-Cu4FeAlCO3水滑石催化苯酚羟基化反应的动力学及反应机理

采用微波晶化法制取了La-Cu₄FeAlCO₃催化剂, 并通过XRD和IR手段对合成的化合物La-Cu₄FeAlCO₃进行了表征, 证明所得晶体为水滑石结构. 将催化剂La-Cu₄FeAlCO₃用于催化双氧水苯酚羟基化反应, 考察了反应时间、苯酚/双氧水摩尔比对苯酚羟基化的影响, 以及催化剂、苯酚、双氧水用量、反应温度与苯酚羟基化反应速率的关系. 结果表明: 在0.5 g苯酚、苯酚/双氧水(摩尔比)=1︰2, 0.025 g催化剂La-Cu₄FeAlCO₃、10 mL水为溶剂、反应温度为343 K, 反应120 min的反应条件下, 苯酚的转化率为50.09%. 且求出动力学方程为v=k[La-Cu₄FeAlCO₃] [C₆H₅OH][H₂O₂], 活化能E_a= 58.37 kJ/mol. 根据双氧水处理过的催化剂XPS表征结果, 得到了该反应机理为HO-Cu⁺-OH的过渡态自由基反应.     

M/(MgO)y(CeO2)1－y(M=Ni、Co、Cu)催化剂的催化甲烷燃烧性能

采用溶胶凝胶法制备了M/(MgO)_y(CeO2)_1－y(M=Ni、Co、Cu)催化剂. 研究了催化剂Ni/(MgO)y(CeO₂)_1－y催化活性与Ce含量的关系, 当y＝0.9时, 催化剂的活性和稳定性最好. 对比研究了(MgO)_0.9(CeO2)_0.1为载体, 负载Ni、Co、Cu活性组分的催化剂催化甲烷燃烧性能. 结果表明, 负载Cu的催化剂活性最好, 但二次评价后催化剂已烧结；负载Ni的催化剂活性与负载Cu的催化剂相差不大, 且稳定性最好, 经1000 ℃焙烧的Ni/(MgO)_0.9(CeO2)_0.1催化剂比表面仍有14.32 m₂•g^－1, 具有较高的催化活性和很好的热稳定性；负载Co的催化剂活性不如前两者, 稳定性居中, 但比表面降低得最少, 抗烧结能力强.     

Fe3+掺杂TiO2光催化降解聚乙烯薄膜的研究

以快速溶胶-凝胶法制备了纳米TiO₂光催化剂，并用Fe³⁺对其掺杂改性，在室温条件下, 用于固相光催化降解聚乙烯(PE)包装薄膜的研究. 对催化剂和薄膜进行了X衍射分析(XRD)、傅立叶红外光谱分析(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)形貌观察. 结果表明， 60 W紫外光辐射240 h后， PE失重为8.43%, 锐钛矿型纳米TiO₂光催化剂使PE失重30.66%；用Fe³⁺掺杂后，0.5%Fe₂O3/TiO₂、1.0%Fe₂O₃/TiO₂和2.0%Fe₂O3/TiO₂分别使PE失重35.91%、20.72%和13.30%. 光催化剂加速了PE的失重，碳链的断裂和光氧化腐蚀，在薄膜表面形成大量的坑洞，降解产物中的小分子量的石蜡含量明显增高. Fe³⁺掺杂有一个最佳量， 0.5%Fe₂O3/TiO₂光催化降解PE的活性最高.     

钯的萃取化学研究——Ⅲ.N263—氯仿从氯化物介质中萃取钯(Ⅱ)

考察了酸度、氯离子浓度、起始Pd(Ⅱ)浓度和有机相中萃取剂浓度以及体系温度等因素对N₂₆₃—氯伤苹取Pd(Ⅱ)的影响。     

ZrxCe1－xO2催化剂催化湿式氧化乙酸的活性研究

采用共沉淀法制备了Zr_xCe_1－xO₂催化剂, 利用BET, XRD和XPS对其进行了表征, 并研究了催化剂催化湿式氧化乙酸的活性. 结果表明: Zr和Ce摩尔比为1∶9的催化剂催化湿式氧化乙酸时具有最好的活性, 当乙酸溶液的初始化学需氧量(COD)为5000 mg/L, 反应温度为230 ℃, 压力为5 MPa时, 120 min后, COD的去除率为76% . 催化剂具有良好的活性是因为在CeO₂中加入Zr能够增大催化剂的比表面积和表面缺陷氧的含量, 并最终加快了HO₂•自由基的产生, 从而提高了催化剂的活性.     

氯化钌氨作前驱体制备高活性的氨合成催化剂

以氯化钌和水合肼反应制备了新型的氧化钌氨前驱体Ru(NH3)5Cl3.透射电镜和CO化学吸附结果表明,由Ru(NH3)5Cl3前驱体制备的活性炭(AC)负载的RuN/AC催化剂中.钌纳米粒子分散度高,粒径分布均匀.与以氯化钌为前驱体制备的Ru/AC催化剂相比,RuN/AC催化剂具有更高的氨合成活性,在10 MPa和10 000 h-1条件下活性增幅超过10%.     

Zirconia prepared from UIO-66 as a support of Ru catalyst for ammonia synthesis

The development of effective Ru catalyst for ammonia synthesis is of important practical value and scientific significance because of the wide application of ammonia as a fertilizer and its promising applications in the renewable energy. Generally, ZrO₂ was regarded as an inferior support for Ru catalyst used in ammonia synthesis. Here we prepare ZrO₂ with monoclinic phase and carbon species from ZrCl₄ following the preparation route of UiO-66 as well as ammonia treatment. Owing to the presence of a larger amount of hydrogen adsorption as well as the easier desorption of hydrogen species, the ill effect of hydrogen species on the nitrogen adsorption-desorption and ammonia synthesis can be effectively alleviated. The resulting ZrO₂-supported Ru catalyst showed 4 times higher ammonia synthesis activity than the conventional Ru/ZrO₂ obtained from zirconium nitrate.     

第二代氨合成催化体系——钌系氨合成催化剂及其工业应用*

本文综述了第二代氨合成催化体系——钌系氨合成催化剂的研制、开发及工业应用情况。介绍了钌系氨合成催化剂的载体、促进剂、钌活性前身物对氨合成催化活性的影响。比较了钌系氨合成催化剂与铁系氨合成催化剂的反应机理与性能特点。新型氨合成催化工艺流程的成功开发为钌系氨合成催化剂的工业应用提供了有力的保障。     

氨合成催化剂100年:实践、启迪和挑战

Haber-Bosch发明的氨合成催化剂创立已经100周年. 介绍了氨合成催化剂在理论和实践方面的发展、成就及其启迪,展望了氨合成催化剂的未来和面临的新挑战. 催化合成氨技术在20世纪化学工业的发展中起着核心的作用. 一个世纪以来,氨合成催化剂经历了Fe3O4基熔铁催化剂、Fe1-xO基熔铁催化剂、Ru基催化剂等发展阶段,以及钴钼双金属氮化物催化剂的发现. 实践表明,氨合成催化剂是多相催化领域中许多基础研究的起点和试金石,没有别的反应象氨合成反应一样,能够把理论、模型催化剂和实验连接起来. 催化合成氨反应仍然是多相催化理论研究的一个理想的模型体系. 理解该反应机理并转换成完美技术成为催化研究领域发展的基本标准. 这个永不结束的故事仍然没有结束. 除了关于反应的基本步骤、真实结构、亚氮化物这些问题之外,催化合成氨在理论上一个新的挑战是关于在室温和常压下氨合成的预测,包括电催化合成氨、光催化合成氨和化学模拟生物固氮以及包括氮分子在内的催化化学研究中几种最稳定的小分子的活化方法等.     

Ammonia-treated activated carbon as support of Ru-Ba catalyst for ammonia synthesis

Ammonia-treated activated carbon has been studied as a support of Ru-Ba catalyst for ammonia synthesis. It is shown that the introduction of nitrogen leads to a decrease of ammonia synthesis activity for the catalysts with a low Ba/Ru molar ratio, while no significant changes are obtained for the catalysts with a high Ba/Ru molar ratio, confirming that electronegative impurities suppress the activity in ammonia synthesis and consume part of the promoters. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

Novel Ru - K/Carbon Nanotubes Catalyst for Ammonia Synthesis

Since 1970s alkali metal-promoted ruthenium was found to be an active catalyst forammonia synthesis under atmospheric pressure, ruthenium catalysts come to beconsidered as a second-generation-catalyst for ammonia synthesis after the iron-basedcatalyst'-=. We have reported the activity of ammonia synthesis of ruthenium-basedcatalysts on various supports previously and found that fullerene was the best support'.Recently, we used the carbon nanotubes, which have metallic or semiconductingproperti…     

介孔炭的孔结构对其负载的Ru基氨合成催化剂性能的影响

采用模板法合成了介孔炭(MC),研究了其孔结构对其负载的Ru基氨合成催化剂Ba-Ru-K/MC性能的影响,采用N₂吸附脱附、扫描电镜和透射电镜等手段对介孔炭的孔结构进行了表征.研究发现,介孔炭载体的孔结构取决于模板剂的用量,当SiO₂/C质量比为1.0时,所制介孔炭比表面积最大.介孔炭负载的Ba-Ru-K催化剂活性与其介孔比表面积相关.在425℃,10MPa和10000h^-1条件下,合成氨的反应速率为139mmol/(g_cat·h).     

On the Promoter Prevention Fe1-xO from Disproportionation

The invention of Fe_1-xO based catalyst for ammonia synthesis and the discovery of a double peak shape curve between catalytic activity and precursor phase composition (Fe²⁺/Fe³⁺) is a breakthrough in the field of ammonia synthesis.     

活性炭负载钌系氨合成催化剂中钌含量的分析

采用分光光度法测定活性炭负载钌系氨合成催化剂中的钌含量．在强酸和乙醇体系中,Ru（Ⅲ）与硫脲生成蓝色物,于最大吸收波长λ=620am处测定催化剂中的钌含量．测试结果表明,该方法操作简单、干扰小,相对标准偏差为1％～3％,加标回收率在97．5％～102．0％之间,适用于活性炭负载钌系氨合成催化剂中钌含量的准确测定．     

Electrocatalytic Urea Synthesis with 63.5 % Faradaic Efficiency and 100 % N-Selectivity via One-step C−N coupling

Electrocatalytic urea synthesis via coupling N₂ and CO₂ provides an effective route to mitigate energy crisis and close carbon footprint. However, the difficulty on breaking N≡N is the main reason that caused low efficiencies for both electrocatalytic NH₃ and urea synthesis, which is the bottleneck restricting their industrial applications. Herein, a new mechanism to overcome the inert of the nitrogen molecule was proposed by elongating N≡N instead of breaking N≡N to realize one-step C−N coupling in the process for urea production. We constructed a Zn−Mn diatomic catalyst with axial chloride coordination, Zn−Mn sites display high tolerance to CO poisoning and the Faradaic efficiency can even be increased to 63.5 %, which is the highest value that has ever been reported. More importantly, negligible N≡N bond breakage effectively avoids the generation of ammonia as intermediates, therefore, the N-selectivity in the co-electrocatalytic system reaches100 % for urea synthesis. The previous cognition that electrocatalysts for urea synthesis must possess ammonia synthesis activity has been broken. Isotope-labelled measurements and Operando synchrotron-radiation Fourier transform infrared spectroscopy validate that activation of N−N triple bond and nitrogen fixation activity arise from the one-step C−N coupling process of CO species with adsorbed N₂ molecules.