甲烷催化燃烧中制备参数对NiO/CuO-ZrO2催化剂高温反应性能的影响

采用溶胶凝胶－超临界干燥的方法制备了NiO/CuO-ZrO2催化剂，分别考察了焙烧温度、活性组分含量对催化剂甲烷燃烧性能的影响，并利用XRD、物理吸附等手段考察了两个参数对催化剂性能影响的本质原因，发现NiO/CuO-ZrO2催化剂具有较高的催化活性，较好的高温（1 000 ℃）反应稳定性，焙烧温度对催化剂的影响很大，500 ℃是合适的焙烧温度，通过试验发现活性组分NiO为5 mol％时催化剂适于在相对较低的温度下使用，而NiO为15 mol％时，催化剂具有较好的高温稳定性。     

一种制备用于正庚烷异构化的Pt-WO3/ZrO2催化剂的新方法

 采用不同的ZrO(OH)2前驱体制备了WO3-ZrO2和Pt/WO3-ZrO2催化剂. 结果表明,与常规的ZrO(OH)2水凝胶为前驱体制备的WO3-ZrO2-CP催化剂相比,以常压流动氮气中干燥处理的ZrO(OH)2乙醇凝胶为前驱体制备的WO3-ZrO2-AN催化剂对正庚烷临氢异构化反应具有更高的催化活性. 当在 WO3-ZrO2-AN中添加少量Pt时,其催化活性和稳定性均得到显著提高. 表明以ZrO(OH)2醇凝胶为前驱体可以制备出高效稳定的Pt/WO3-ZrO2-AN催化剂.     

前驱物对NiO/SiO_2气凝胶催化剂性能的影响

分别用硝酸镍、醋酸镍和氯化镍为活性组分前驱物,正硅酸乙酯为硅源,采用 溶胶凝胶超临界流体干燥法制备了N-SiO_2,Ac-SiO_2和C-SiO_2催化剂,经TEM, TPR,XRD,IR等物性结构表征及催化加氢活性评价结果表明：前驱物对由溶胶凝胶 法制备催化剂中氧化镍的分散性,晶粒大小及与载体的相互作用都有明显的影响, N-SiO_2催化剂有Ni-O-Si键形成,NiO呈簇团结构,粒径最小,分散性最好,但加 氢活性最低;Ac-SiO_2和C-SiO_2催化剂中氧化镍呈微晶态,与载体相互作用较弱 。在三种催化剂中,NiO与载体相互作用强弱顺序为：N-SiO_2 > Ac-SiO_2 > C- SiO_2,但加氢活性大小顺序相反为：C-SiO_2 > Ac-SiO_2 > N-SiO_2;C-SiO_2催 化剂加氢活性和丁二酸酐的选择性均在99%以上。     

Co-Mg/Al类水滑石衍生复合氧化物上N2O催化分解的研究

恒定二价与三价阳离子比为3((nCo+nMg)/nAl=3), 采用共沉淀法制备不同Co含量的系列类水滑石前驱物CoxMg3-xAl-HT(x=0, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3), 经焙烧得到其衍生复合氧化物催化剂CoxMg3-xAlO. 采用XRD、BET、TG-DSC和TPR等表征手段考察了Co含量对材料前驱物及其衍生复合氧化物组成和结构等方面的影响, 研究了系列CoxMg3-xAlO催化剂的催化N2O分解性能; 同时探讨了反应条件, 如N2O浓度、空速、O2和H2O等因素对催化剂活性的影响. 结果表明, 所有前驱物材料均能形成完整的层状水滑石结构；经高温焙烧后形成了以Co-Al尖晶石为主相的复合氧化物, 且Co掺杂有助于尖晶石相的生成； Co含量对材料的热稳定性、比表面、可还原性和催化分解活性有显著的影响；含Co复合氧化物催化材料存在两个还原峰, 还原过程为Co3+→Co2+→Co；Mg有助于提高催化剂的热稳定性；随着Co含量增加, 催化剂比表面下降, 但比表面不是影响催化剂活性的主要因素； 500 ℃焙烧后的Co2.5Mg0.5AlO催化剂具有较好的N2O催化分解活性；提高前驱物的焙烧温度导致催化剂的活性下降；N2O浓度、空速及O2对催化剂活性的影响较小, 而H2O则对催化剂的活性有较大的影响.     

ZrO2对Cu/CeO2-ZrO2水煤气变换催化剂结构、性能的影响

采用共沉淀法制备了系列Cu／CeO2-ZrO2水煤气变换（WGS）催化剂。用N2物理吸附、XRD和H2-TPR手段研究了ZrO2组分对催化剂的织构、物相、还原性能、热稳定性以及WGS反应活性的影响。结果表明。添加ZrO2组分均提高了催化剂的比表面积。且随ZrO2含量的增加，孔径逐渐向小孔集中，即大孔数量减少，小孔数量增加。最可几孔径移至1．9nm左右，并逐渐增强。ZrO2的加入能有效地抑制CeO2晶粒的长大，同时适量的ZrO2可使铜铈基催化剂在WGS反应过程中保持较高的Cu分散度。从而使其具有较高的活性和稳定性。当催化剂中ZrO2含量为10％。反应温度为200℃时，WGS应中CO的转化率达到73．7％。     

水热法制备Ni/ Zr0.4Ce0.6O2-Al2O3催化剂上CH4-CO2重整反应研究: NiO含量的影响

采用水热合成法制备不同NiO含量的Ni/Zr0.4Ce0.6O2-Al2O3催化剂，使用X射线衍射（XPD）和H2的程序升温还原（H2-TPR）对样品进行表征，研究了NiO的含量对催化剂结构和CH4-CO2重整性能的影响。结果表征表明，少量Ni组分能在催化剂表面分散并进入CeO2-ZrO2固熔体晶格间隙而被固熔体包裹，并使固熔体晶粒变小，促进了固熔体的低温还原，而过量的NiO暴露在外生成NiO颗粒。活性测试结果表明，NiO含量少的样品活性随反应进行有较高的增长。选择适当空速，能使CH4-CO2以1：1反应。     

Ni2P/TiO2的制备及其对苯加氢反应的催化性能

采用程序升温还原方法制备了TiO2负载的晶态Ni2P催化剂。用X射线衍射（XRD）及低温N2吸附（BET）等技术对样品的物相、比表面积等性质进行了表征。以苯气相加氢为模型反应考察了Ni2P/TiO2催化剂加氢性能，并对Ni2P负载量、前驱体中P的质量分数对催化剂的物相及性能的影响进行了研究。实验结果表明， TiO2负载的晶态磷化镍催化剂上，Ni2P是主要物相。Ni2P/TiO2催化剂对苯加氢反应具有较高的活性、选择性以及良好的稳定性能。Ni2P/TiO2制备对催化剂的性能有影响。Ni2P负载量增加，催化剂的活性先升高后降低，Ni2P负载量为12%时催化剂活性较高。催化剂前驱体中P的质量分数越高，制备出的催化剂对苯加氢反应的稳定性越好，但随前驱体中P的质量分数增加，催化反应的活性先升高，后降低。与Ni2P/SiO2比较，Ni2P/TiO2催化剂具有较高的活性和稳定性。     

Co掺杂CeO2-ZrO2固溶体催化剂甲烷催化燃烧性能的研究

制备了一系列Co掺杂的CeO2-ZrO2固溶体催化剂,考察了其用于甲烷催化燃烧的反应性能.同时,对反应气体总空速、制备方法和焙烧温度等条件对催化剂反应性能的影响进行了研究.并对其进行了BET比表面、XRD等表征分析.结果表明:Ce-Zr-Co-O系列催化剂对于甲烷催化燃烧反应具有良好的活性和稳定性,Co的加入能显著提升...     

NiO/SiO2气凝胶催化剂性能研究 Ⅰ. 镍含量的影响

以硝酸镍和正硅酸乙酯为原料采用溶胶凝胶超临界流体干燥法制备了不同镍含量的气凝胶催化剂.XRD,TPR,TEM,IR等物理技术表征和顺酐液相催化加氢活性评价结果表明NiO/SiO2气凝胶催化剂中NiO与SiO2有较强的相互作用,镍含量对活性组分与载体之间相互作用的影响导致催化剂具有不同的丁二酸酐和γ-丁内酯的选择性.在镍含量为30w%,经673K焙烧的催化剂上γ-丁内酯的选择性最佳.     

甲醇水蒸气重整催化剂Cr2O3-ZnO的制备及其催化性能

 采用共沉淀法制备了一系列Cr2O3-ZnO催化剂用于甲醇水蒸气重整制氢. 用X射线衍射和N2吸附考察了Cr含量及焙烧温度对Cr2O3-ZnO催化剂物相结构的影响,并用不锈钢微通道反应器考察了催化剂的性能. 结果表明, ZnO是催化剂的主要活性组分, Cr的加入使催化剂的比表面积有所降低,但明显提高了催化剂的活性和稳定性,并且CO选择性随Cr含量的增加而升高. 当焙烧温度在500 ℃左右, Cr2O3含量在5.3%～17.6%范围内时催化剂性能较好.     

Ce1-xNixO2/Al2O3/FeCrAl催化剂的制备及其甲烷催化燃烧性能

以FeCrA l合金薄片为基体,A l2O3为过渡载体,Ce1-xN ixO2(x=0.1-0.3)、CeO2和N iO为活性组分,制备了Ce1-xN ixO2/A l2O3/FeCrA l、CeO2/A l2O3/FeCrA l和N iO/A l2O3/FeCrA l金属基整体式催化剂,在固定床微型反应器中评价了催化剂的甲烷催化燃烧性能,用SEM、XRD、TPR等方法对催化剂的物相、表面形貌和氧化还原性进行了表征.结果表明,Ce1-xN ixO2在催化剂表面的分散性比CeO2和N iO要好;Ce1-xN ixO2/A l2O3/FeCrA l(x=0.1-0.3)催化剂具有好的催化活性和高温稳定性,CeO2/A l2O3/FeCrA l和N iO/A l2O3/FeCrA l催化剂有好的初活性但高温稳定性较差;活性组分与A l2O3和FeCrA l金属基体之间存在较强的相互作用.     

Effect of CeO2 preparation method and Cu loading on CuO/CeO2 catalysts for methane combustion

CeO2 was synthesized by sol-gel, hydrothermal, nitrate thermal decomposition methods, respectively, and used as support to prepare CuO/CeO2 catalysts. According to characterization and reaction results, preparation method of CeO2 had a great influence on the physicochemical properties and activities of CuO/CeO2 catalysts. CuO with high dispersion and strong interaction with CeO2 was highly active in methane combustion, while CuO particles less associated with CeO2 showed less activity. The CuO catalyst supported on CeO2 which was prepared via nitrate thermal decomposition method showed the largest area, the smallest particle size, the highest dispersion of copper species and strong support metal interactions. Therefore, it presented the highest redox ability and activity for methane combustion. Activities of the catalysts with different copper content kept increasing until 5% Cu loading and from then on kept constant. Moreover, methane conversion decreased as methane space velocities increased on CuO/CeO2 catalyst. Addition of CO2 to the feed did not produce a significant effect on the catalytic activity, but the presence of H2O provoked a remarkable decrease on the activity of CuO/CeO2 catalyst.     

Autothermal reforming of methane over Ni catalysts supported over ZrO2-CeO2-Al2O3

Ni catalysts supported on Al2O3, ZrO2-Al2O3, CeO2-Al2O3 and ZrO2-CeO2-Al2O3 were prepared by coprecipitation method, and their catalytic performances for autothermal reforming of methane to hydrogen were investigated. The Ni-supported catalysts were characterized by XRD, TPR and XPS. The relationship between the structures and catalytic activities of the catalysts was discussed. The results showed that the catalytic activity and stability of the Ni/ZrO2-CeO2-Al2O3 catalyst was better than those of other catalysts with the highest CH4 conversion, H2/CO and H2/COx ratio at 750 ℃. The catalyst showed a little deactivation along the reaction time during its 72 h on stream with the mean deactivation rate of 0.08%/h. The catalytic performance of the Ni/ZrO2-CeO2-Al2O3 catalyst was also affected by reaction temperature, no2 ： nCH4 molar ratio and nH2O ： nCH4 molar ratio. TPR, XRD and XPS measurements indicated that the formation of ZrO2-CeO2 solid solution could improve the dispersion of NiO, and inhibit the formation of NiAl2O3, and thus significantly promoted the catalytic activity of the Ni/ZrO2-CeO2-Al2O3 catalyst.     

Fe_2O_3／ZrO_2催化剂的结构及其F－T反应催化性能的研究

Ｆｅ_２Ｏ_３／ＺｒＯ_２催化剂的结构及其Ｆ－Ｔ反应催化性能的研究陈开东，范以宁，颜其洁（南京大学化学系南京２１００９３）关键词铁锆催化剂，一氧化碳加氢，低碳烯烃１．前言将合成气催化转化为低碳烯烃是实现煤碳和天然气资源优化利用的一条重要途径。有关该催化...     

制备条件对Ni/ZrO2-SiO2催化剂煤气甲烷化的影响

采用浸渍法制备了ZrO₂-SiO₂复合载体和Ni质量分数为6%的Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂,考察了载体制备时浸渍溶液pH值、焙烧温度和催化剂制备时的焙烧温度对Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂煤气甲烷化反应性能的影响。采用X射线衍射、程序升温还原和扫描电子显微镜等方法对催化剂进行了表征。结果表明,载体浸渍溶液pH值为8.0～9.0, 载体焙烧温度为550 ℃,催化剂焙烧温度为450 ℃时,Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂在煤气甲烷化反应中显示了最优的催化性能,CO转化率100%,CO₂转化率1.8%,CH₄生成速率16.6 mmol/(h·g)。进一步表征发现,制备ZrO₂-SiO₂复合载体时,增大浸渍溶液的pH值有利于形成粒径较小的亚稳态四方晶相ZrO₂,可见四方晶相ZrO₂更有利于甲烷化反应;载体焙烧温度会影响到NiO粒径的大小和其在催化剂表面的分散,温度过高和过低都会导致NiO粒径大小的不适宜以及分散性的降低;催化剂焙烧温度过高则会导致NiO与载体间的相互作用减弱,NiO分散性降低。     

负载型Pd/SnO2催化剂低温催化甲烷燃烧

天然气储量巨大,被广泛应用于发电和工业窑炉等.甲烷作为天然气中最主要的成分,是氢碳比最高的碳氢化合物,其温室效应显著.因此,不完全燃烧所引起的CH4排放,不仅导致能源浪费,同时也可造成环境污染.与传统火焰燃烧相比,CH4催化燃烧具有更高的燃烧效率,并可显著地减少大气污染物(CO,NOx和未完全燃烧的烃类)的排放.贵金属Pd催化剂对CH4催化燃烧表现出优异的催化性能,其中Pd颗粒的尺寸、Pd的化学状态、载体性质及其与Pd之间的相互作用等对其活性有显著影响.本文以不同温度(600,800,1000和1200℃)焙烧所得SnO2为载体,通过等体积浸渍法制备了Pd/SnO2催化剂,研究了SnO2焙烧温度对CH4催化燃烧性能的影响.结果表明,所制备的SnO2均为锐钛矿结构,并且随着SnO2焙烧温度的升高,晶型愈加完美,晶粒尺寸显著增大.催化剂中引入的Pd以高分散形式存在,CH4催化燃烧反应活性随着载体SnO2焙烧温度的升高而显著提高,其中Pd/SnO2(1200)表现出最高的CH4燃烧活性,起燃温度和最低全转化温度分别为265和390℃.在反应温度为300℃时,Pd/SnO2(1200)上甲烷的反应速率是Pd/SnO2(600)的36倍.XPS等结果表明,随着SnO2焙烧温度的升高,Pd的化学状态也有所差异:对于低温焙烧的SnO2(<800℃),Pd以Pd4+的形式进入到SnO2晶格内;随着焙烧温度的升高(>1000℃),Pd以Pd2+物种的形式存在于载体表面.结合活性评价结果推测,Pd的化学状态可能并非是影响催化剂活性的最关键因素.TEM等结果表明,Pd/SnO2(1000)上PdO的(101)晶面与载体SnO2的(101)晶面相近,分别为0.2641 nm和0.2638 nm.O2-TPD和CH4-TPR结果表明,Pd/SnO2(1200)催化剂上单位Pd原子上O2的脱附量是Pd/SnO2(600)的3倍,单位Pd原子上CH4的消耗量比催化剂Pd/SnO2(600)高出45%.因此,PdO和SnO2在构型上存在的晶面匹配可提高催化剂对O2的活化能力.综上所述,SnO2和贵金属之间的晶格匹配有利于氧在Pd-SnO2界面的活化,同时载体SnO2中的晶格氧亦可以通过"氧反溢流机理"补充到表面PdO/Pd上,从而增强催化剂对O2的吸附和活化能力,并提高CH4催化燃烧反应性能.升高SnO2的焙烧温度可强化SnO2和贵金属之间的晶格匹配,从而使催化剂活性随着SnO2焙烧温度升高而增大.     

MoO3和Nb2O5助剂对Pt/ZrO2催化剂上短链烷烃燃烧反应的不同促进作用

贵金属Pt催化剂具有高活性和热稳定性,广泛应用于催化挥发性有机物的完全氧化反应(燃烧反应).短链烷烃(甲烷、乙烷、丙烷等)化学性质稳定,是最难氧化的一类有机物,常用作考察燃烧反应催化剂性能的模型反应物.然而,目前报道的研究工作通常仅限于针对某一种烷烃底物的催化燃烧,系统考察催化剂以及助剂对不同短链烷烃的催化燃烧活性鲜有报道.在短链烷烃中,甲烷只有C–H键;而其它烷烃除了C–H键;还有C–C键.因此,研究催化剂对甲烷、乙烷和丙烷燃烧反应催化性能的差异性,对于认识催化剂上C–H键和C–C键的活化具有非常重要的意义.本文制备了MoO3或Nb2O5修饰的Pt/ZrO2催化剂并用于短链烷烃的燃烧反应.研究发现,MoO3助剂对甲烷燃烧有明显的抑制作用,但对乙烷,丙烷和正己烷燃烧反应具有促进作用,促进作用随着烷烃碳链的增长逐渐增加;Nb2O5助剂对甲烷、乙烷、丙烷和正己烷燃烧反应均具有促进作用,然而促进作用随着碳链的增长而逐渐减弱.MoO3和Nb2O5助剂的不同促进作用与助剂影响催化剂表面酸性以及Pt物种的氧化或还原态有关.NH3-TPD结果表明,MoO3助剂可以显著增加Pt/ZrO2催化剂表面强酸位点数量,而Nb2O5助剂可以显著增加Pt/ZrO2催化剂表面中强酸位点数量.HTEM结果表明,两种助剂的添加都不会明显改变Pt物种的颗粒尺寸.在Pt-Mo/ZrO2催化剂上,MoO3覆盖部分Pt物种形成丰富的Pt-MoO3界面,促进了金属Pt物种和强表面酸性位点的生成,提高了丙烷燃烧反应活性;Pt-Nb/ZrO2催化剂上载体表面的部分Nb2O5被Pt物种包覆,使得生成的表面Pt-Nb2O5界面低于Pt-Mo/ZrO2催化剂,但由于催化剂表面酸性位的提升,也促进了丙烷燃烧反应活性的提高.XPS结果表明,在甲烷燃烧反应中,Pt-Nb/ZrO2催化剂上Ptn+物种能够更加稳定地存在,这可能是Nb2O5助剂提高Pt-Nb/ZrO2催化剂上甲烷燃烧活性的关键.而Pt-Mo/ZrO2催化剂上Ptn+物种在甲烷反应中可以更容易地被还原,并且由于MoO3的包裹导致暴露的Pt位点数量降低,使催化剂催化甲烷燃烧的活性受到抑制.可见,MoO3助剂更有利于C–C键活化,而Nb2O5助剂更有利于高键能的C–H键活化.综上,本文系统性地研究MoO3助剂和Nb2O5助剂对Pt/ZrO2催化剂上不同短链烷烃的燃烧反应的影响,证实了两种助剂的促进作用与碳链长度的关系是截然不同的.     

Catalysis of SO42--ZrO2/TiO2 nanometer solid superacid

Superacid catalyst SO42--ZrO2/TiO2 was applied in esterification of Acetic Acid and Butanol. The particle size of ZrO2 in the catalyst was about 12.5 nm. In catalyst preparation conditions, the effect factor order on catalytic activity is H2SO4 concentration ＞ calcination temperature ＞ ZrO2 supported content. The optimum preparation condition is as follows: ZrO2 content 3.5g/g; calcination temperature 600℃, and H2SO4 concentration 0.5mol/L. The catalytic activity is 96.5 vol%.SO42-/MxOy solid superacid is a kind of green catalyst, whose application perspective is bright. In this paper, SO42--ZrO2/TiO2 solid superacid was prepared with nanometer compound carrying method. The acidic strength of catalysts was measured with the following Hammett indicators, 2,4-dinitrofluorobenzene (H0=-14.52) and p-nitrochlorobenzene (H0=-12.70). Catalytic activity was evaluated with esterification reaction of Acetic Acid and Butanol. Reaction temperature was at 105℃, and reaction time was only 1h. The conversion rate of Acetic Acid was analyzed by a gas chromatograph (GC-14C SHIMADZU in Japan)The experimental results showed that H2SO4 concentration had more influences on catalytic activity than other two factors, calcination temperature and ZrO2 supported content. Since sulfur absorbed on the surface of metal oxides is necessary to the acidity of SO42-/MxOy solid superacid,H2SO4 concentration in impregnation solution is needed enough high. But, it can't be too much high,otherwise, Zirconium sulfate formed on the catalyst surface will be harmful influences on catalytic activity. In researched cover, 0.5mol/L H2SO4 concentration is the most suitable, and the catalyst prepared with this concentration has very strong acidity.The optimum preparation condition is as follows: ZrO2 content 3.5g/g; calcination temperature 600℃, and H2SO4 concentration 0.5mol/L. In the catalyst prepared with above conditions, the acidic strength (H0) of the catalyst is smaller than ＜-14.52, and catalytic activity is 96.5 vol%. When it was re-used in esterification reaction, catalytic activity decreased gradually with re-used times increasing(seen in Table 1). But after catalyst is used repeatedly up to five times, catalytic activity (84.3 vol %)is still higher than that of H2SO4 catalyst.The X-ray diffraction patterns showed that ZrO2 supported in TiO2 belonged tetragonal zirconia phases. Through the calculation of Scherrer formula, the particle size of ZrO2 in the catalyst is about 12.5 nm. After SO42- promoted nanometer ZrO2/TiO2 compound carrier, the diffraction peaks of tetragonal zircoma become broader and the strength weaker. It shows that adding SO4 ions restrains the crystallization of ZrO2, diminishes the size of particles. This might be why SO42--ZrO2/TiO2 has high catalytic activity and stability in acidic catalysis reaction.