助剂Cu、K对F-T合成铁基催化剂作用的表征研究

采用连续共沉淀和喷雾干燥技术相结合的方法制备了一组Cu、K助剂单独或同时加入的微球状Fischer-Tropsch（F-T）合成铁基催化剂，借助低温N2吸附、MES、XRD、H2-TPR、CO-TPR研究了Cu和K助剂对催化剂织构、还原性能以及还原和炭化过程中的物相变化的影响。结果表明，K助剂的加入能明显提高催化剂的比表面积和铁物相在催化剂中的分散程度，增加了Fe2O3与SiO2间的相互作用；当催化剂在H2和合成气中还原时，Cu助剂的加入有利于催化剂的还原和Fe3O4的生成，在CO中还原时，Cu助剂的加入则有利于α-Fe的生成和稳定化。在H2和合成气中，单独K助剂的加入会抑制催化剂的还原或炭化，而Cu和K助剂的同时加入在H2、CO和合成气下均可使催化剂的还原或炭化能力明显提高，表明Cu和K助剂间存在一定的协同作用。     

Mo、W对Ni/γ-Al2O3催化剂烯烃加氢性能的影响

采用浸渍法制备了一系列NiM/γ-Al2O3（M＝Mo、W）催化剂。通过馏分油（沸点70℃～350℃）烯烃的加氢饱和，考察了Mo、W对Ni基催化剂加氢性能的影响，并采用TPR、XRD、XPS对催化剂进行表征。TPR结果表明，添加助剂Mo（W）降低了低温还原峰温度，但还原度有所降低，而且NiMo催化剂还原度的降低幅度比NiW催化剂更大；XRD结果表明，Mo（W）的添加提高了活性组分Ni的分散度，并且Mo的助分散作用优于W；XPS结果表明，Mo（W）的引入提高了催化剂体系“表面NiAl2O4”的比例，Ni2p3/2谱峰的化学位移说明助剂的添加增强了Ni与载体γ-Al2O3之间的相互作用。     

CeO2、CaO助剂对甲烷部分氧化制合成气Ni/MgOAl2O3催化剂结构和性能的影响

采用BET、H2 TPR、XRD、TEM和活性评价等表征手段，考察了CeO2、CaO助剂对Ni/MgOAl2O3催化剂物化性质和甲烷部分氧化制合成气反应性能的影响。实验结果表明，单独加入CeO2或CaO助剂可以改善Ni/ MgOAl2O3催化剂中镍物种的还原性能，以CaO尤为明显；CaO作为结构助剂可以降低还原态催化剂中的镍晶粒尺寸，使改性的催化剂具有较好的活性，而CeO2对催化剂的活性未产生显著影响。当CeO2与CaO两种助剂同时对Ni/MgOAl2O3进行改性时，虽然催化剂中镍物种的还原性能没有发生明显变化，但仍具有很好的反应性能，这与CeO2与CaO能够形成CaO-CeO2固溶体有关。CaO-CeO2固溶体不仅与镍物种间存在相互作用，提高了镍物种的分散度、减小了镍晶粒尺寸，还可以提高催化剂的储氧能力和晶格氧的流动性，从而有利于改善其甲烷部分氧化反应性能。     

Cu、Ni、Ru、Pt对费托合成Fe催化剂的助剂作用研究

考察了Cu、Ni、Ru、Pt对费托合成Fe催化剂的助剂作用。XRD结果表明,加入Cu、Ni助剂对催化剂有一定的分散作用,而Ru、Pt影响不大。XPS结果表明,所有添加的助剂在催化剂表面均有一定程度的富集,且4种过渡金属助剂与Fe存在不同程度的电荷相互作用。H₂-TPR表明,Cu、Pt、Ru在催化剂还原过程中首先还原为金属态,进而能够明显促进催化剂的还原。CO-TPD表明,加入Cu、Pt、Ni助剂对CO的吸附活化有明显的促进作用。用固定床反应器对催化剂的费托反应性能进行了评价,反应结果表明,加入Ru、Ni、Pt、Cu会依次提高催化剂的反应活性,Pt、Cu、Ru、Ni助剂会依次使催化剂的CH₄选择性增加,并降低C₅₊的选择性。     

助剂对Ni/SiO_2催化剂微观结构及二硝基甲苯催化加氢性能的影响

采用等体积浸渍法制备了负载型Ni/SiO2催化剂,研究了Ce、Zr、La、Co和Fe助剂对催化剂微观结构及其催化二硝基甲苯(DNT,C6H3CH3(NO2)2)加氢制备甲苯二胺(TDA,C6H3CH3(NH2)2)性能的影响。通过XRD,BET,H2-TPD、H2-TPR和XPS技术对催化剂进行了表征。结果表明,助剂的引入促进了Ni物种在载体表面的分散,减小了Ni晶粒的尺寸,使得NiO晶粒更易还原。添加La、Fe和Zr助剂增加了有效的Ni活性中心数,有利于催化活性的提高,其中,添加La助剂制备的催化剂催化性能最优,DNT转化率和TDA选择性分别为98.1%和99.1%。但Co和Ce助剂的加入降低了化学氢吸附量,使得有效的Ni活性中心数降低,降低了催化剂的催化活性。     

不同金属改性Ni/KIT-6催化剂的制备及其甲烷化性能研究

采用共浸渍法分别制备了用Mg、Ce、V、La金属改性的Ni/KIT-6催化剂,用于CO_2甲烷化反应的研究。利用N_2吸附-脱附、X射线衍射、H_2程序升温还原、H_2程序升温脱附、透射电镜手段对催化剂进行了表征,考查了不同金属助剂对Ni/KIT-6的影响。结果表明,在KIT-6载体上活性金属和助剂的分散度都非常高,Ni粒子的分散度主要取决于KIT-6载体高度有序的介孔结构的限域作用,不受助剂金属添加的影响。各助剂金属的加入几乎不影响Ni/KIT-6催化剂的表面形貌,但对Ni金属还原的难易程度和还原度有影响。在研究的几种金属中,V金属使催化剂中Ni金属的还原最容易,还原度更高,且V金属的氧化物具有改变CO_2反应机理的作用,使得甲烷化反应进行的最好。用V改性后的催化剂与未改性的催化剂相比,CO_2的转化率提高了3.7%,CH_4的选择性提高了11.6%,CH_4的选择性达到了100%。     

硫化态NiW/Al2O3催化剂加氢脱硫活性相的研究Ⅱ.程序升温还原表征

 采用程序升温还原法对一系列具有相同W含量和不同Ni含量的硫化态NiW/Al2O3催化剂进行了表征,以考察催化剂中不同硫物种的数量及还原性能. 结果表明,含有助剂Ni的催化剂TPR谱在673~873 K出现了一个还原峰,归属为催化剂的NiWS混合相被分解生成的硫化镍物的还原. 随着助剂Ni含量的增加,与该还原峰相应的H2S生成量增大,表明形成了更多的NiWS活性相. 另外,Ni/(Ni+W)原子比为0.41的催化剂样品的噻吩加氢脱硫活性随着还原温度的升高而急剧下降,证实了催化剂在还原过程中活性相被逐步分解.     

助剂对Ni基催化剂结构及甲烷化性能的影响

本文采用等体积浸渍制备了掺杂不同金属助剂改性的Ni基催化剂,考察了其催化浆态床CO甲烷化的性能。通过XRD、H2-TPR、HR-TEM等表征对催化剂进行了分析,结果表明,掺杂Zr、Co、Ce、Zn、La助剂促进了Ni物种在载体表面的分散,减小了Ni的晶粒尺寸,降低了催化剂的还原温度;掺杂Mg助剂则导致催化剂的还原温度升高。浆态床活性评价结果表明,掺杂Zr、Co、Ce、Zn、La助剂提高了催化剂的甲烷化性能,其中以La助剂的效果最明显,通过对La负载量进一步优化后发现,当La负载量为8%时,催化剂的甲烷化催化性能最优,CO转化率、CH4选择性和时空收率分别达到96.3%、87.1%和179.6 g·kg-1·h-1;掺杂Mg助剂则降低了催化剂的甲烷化活性。     

镍助剂对碳化钼催化剂的二苯并噻吩加氢脱硫性能的影响

 将MoO3和Ni-Mo混合氧化物在CH4/H2气氛中程序升温还原碳化制备了相应的碳化钼和碳化镍钼催化剂, X射线粉末衍射表征其物相分别为β-Mo2C和Ni-Mo2C. 考察了Ni助剂对碳化钼催化剂的制备及二苯并噻吩加氢脱硫反应性能的影响. 结果表明, Ni助剂的加入降低了碳化钼催化剂所需的还原碳化温度,提高了催化剂的比表面积,并对其二苯并噻吩加氢脱硫反应活性有明显的促进作用. Ni助剂添加量以Ni/Mo原子比为0.3为宜,此时Ni和Mo之间的催化协同效应达到最佳. 当反应压力为3.0 MPa, 反应温度为330 ℃, 空速8 h-1, H2/原料液体积比为500∶1时, 625 ℃还原碳化制备的碳化镍钼催化剂对0.6%二苯并噻吩/环己烷溶液的二苯并噻吩转化率达到96.25%, 较相应的碳化钼催化剂提高了1.57倍.     

助剂对NiMgAl催化剂的结构和甲烷二氧化碳重整反应性能的影响(英文)

向担载镍基催化剂NiMgAl中添加助剂(Co,Ir或Pt)制备了三种助剂促进型催化剂,通过氢气程序升温还原(H2-TPR),CO2/CH4程序升温表面反应(CO2/CH4-TPSR)和CO2程序升温脱附(CO2-TPD)等方法对催化剂进行表征.助剂对催化剂性能的影响通过甲烷干重整实验进行评价.添加少量的Pt或Ir助剂可以降低Ni活性组分的还原温度和提高反应性能.添加助剂的样品与原始NiMgAl催化剂相比能够降低反应的活化能,添加Co或Ir助剂的催化剂与NiMgAl催化剂相比活化能有了明显的降低.NiMgAl催化剂的活化能为51.8 kJ·mol-1,添加Pt助剂的NiPtMgAl催化剂活化能降至26.4 kJ·mol-1.NiMgAl催化剂中添加Pt助剂制备的催化剂具有较好的催化活性和较低的活化能.CH4-TPSR和CO2-TPSR结果表明添加Pt助剂可以在更低的温度下(与NiMgAl催化剂相比)提高CH4的活化能力,并在催化剂表面形成更多的碳物种.CO2-TPD结果显示,添加助剂的催化剂与NiMgAl样品相比在反应温度区间内增加了CO2的吸附/脱附量.     

Mo 和 Cu 助剂对 FeK/SiO2 催化剂费托合成性能的影响

 研究了 Mo 和 Cu 助剂对 FeK/SiO₂ 催化剂的性质及费托 (F-T) 合成性能的影响. 采用 N₂ 物理吸附、H₂ 程序升温还原、X 射线衍射、穆斯堡尔谱和 X 射线光电子能谱技术对催化剂进行了表征. 结果表明, Mo 加入后与 Fe 产生了较强的相互作用, 抑制了催化剂的还原和碳化; Cu 助剂的加入促进了催化剂的还原和碳化; 当 Mo 和 Cu 共同加入后, 催化剂的还原和碳化行为与单独加入 Cu 助剂时相似. 催化剂 F-T 合成性能在固定床上于 280 ^oC, 1.5 MPa, 2 000 h^-1, H₂/CO = 2.0 的合成气中测试. 结果表明, Mo 的加入降低了催化剂活性, 但提高了重质烃 (C₅₊) 的选择性; Cu 的添加提高了催化剂的活性, 但对稳定 C₅₊选择性作用不明显. Mo 和 Cu 共同加入后, 催化剂既表现出较为稳定的 C₅₊选择性, 同时其活性也没有降低.     

铁基费托合成催化剂相变调控及反应性能

在Fe基模型催化剂上,通过先深度还原后控制碳化的方法实现了物相结构的调控.采用X射线衍射、穆斯堡尔谱、程序升温脱附技术和激光拉曼光谱等方法表征了催化剂还原和反应前后的物化性质,并在固定床反应器中考察了不同条件活化后催化剂上费托反应性能.结果表明,H₂还原后的催化剂主要由α-Fe相组成,且随着还原温度的提高,α-Fe相的致密程度增加,平均晶粒尺寸增加,稳定性提高;再采用乙烯对H₂还原后催化剂进行碳化,可有效控制α-Fe的碳化速度,使碳化过程主要发生在Fe晶粒表层,同时改变了催化剂在反应过程中的物相变化,乃至其催化性能.与纯H₂或合成气气氛活化的催化剂相比,采用先H₂还原后乙烯碳化的预处理方法能够明显提高催化剂的活性和稳定性.     

Electrochemical Conversion of CO2 to Syngas with Controllable CO/H2 Ratios over Co and Ni Single-Atom Catalysts

The electrochemical CO₂ reduction reaction (CO₂RR) to yield synthesis gas (syngas, CO and H₂) has been considered as a promising method to realize the net reduction in CO₂ emission. However, it is challenging to balance the CO₂RR activity and the CO/H₂ ratio. To address this issue, nitrogen-doped carbon supported single-atom catalysts are designed as electrocatalysts to produce syngas from CO₂RR. While Co and Ni single-atom catalysts are selective in producing H₂ and CO, respectively, electrocatalysts containing both Co and Ni show a high syngas evolution (total current >74 mA cm⁻²) with CO/H₂ ratios (0.23–2.26) that are suitable for typical downstream thermochemical reactions. Density functional theory calculations provide insights into the key intermediates on Co and Ni single-atom configurations for the H₂ and CO evolution. The results present a useful case on how non-precious transition metal species can maintain high CO₂RR activity with tunable CO/H₂ ratios.     

Electrochemical Conversion of CO2 to Syngas with Controllable CO/H2 Ratios over Co and Ni Single‐Atom Catalysts

The electrochemical CO₂ reduction reaction (CO₂RR) to yield synthesis gas (syngas, CO and H₂) has been considered as a promising method to realize the net reduction in CO₂ emission. However, it is challenging to balance the CO₂RR activity and the CO/H₂ ratio. To address this issue, nitrogen‐doped carbon supported single‐atom catalysts are designed as electrocatalysts to produce syngas from CO₂RR. While Co and Ni single‐atom catalysts are selective in producing H₂ and CO, respectively, electrocatalysts containing both Co and Ni show a high syngas evolution (total current >74 mA cm^?2) with CO/H₂ ratios (0.23–2.26) that are suitable for typical downstream thermochemical reactions. Density functional theory calculations provide insights into the key intermediates on Co and Ni single‐atom configurations for the H₂ and CO evolution. The results present a useful case on how non‐precious transition metal species can maintain high CO₂RR activity with tunable CO/H₂ ratios.     

Pt/CexZr1-xO2 催化剂在含硫合成气中催化水煤气变换反应活性

 采用浸渍法制备了 Pt/Ce_xZr_1-xO₂ 催化剂, 通过 X 射线衍射和程序升温还原等方法对催化剂进行了表征, 并在固定床反应器中评价了催化剂在合成气和含硫合成气中的水煤气变换活性. 结果表明, 铈锆固溶体的氧化还原能力强于 CeO₂, Zr 的掺杂明显改善了 CeO₂ 的孔道结构, 其担载的 Pt 催化剂具有更高的金属分散度, 因而活性更高. 两种催化剂在含硫合成气中的催化活性较无硫合成气中的均有所降低, 且 H₂S 浓度越大, 催化剂活性下降越多, 但这种因吸附硫而引起的失活是可逆的, 即催化剂重新暴露在无 H₂S 重整气的还原性气氛下活性能基本恢复.     

Study of Manganese Promoter on a Precipitated Iron-Based Catalyst for Fischer-Tropsch Synthesis

The effects of Manganese(Mn)incorporation on a precipitated iron-based Fischer-Tropsch synthesis(FTS)catalyst were investigated using N_2 physical adsorption,air differential thermal analysis (DTA),H_2 temperature-programmed reduction(TPR),and M(?)ssbauer spectroscopy.The FTS perfor- mances of the catalysts were tested in a slurry phase reactor.The characterization results indicated that Mn increased the surface area of the catalyst,and improved the dispersion ofα-Fe_2O_3 and reduced its crystallite size as a result of the high dispersion effect of Mn and the Fe-Mn interaction.The Fe-Mn inter- action also suppressed the reduction ofα-Fe_2O_3 to Fe_3O_4,stabilized the FeO phase,and(or)decreased the carburization degree of the catalysts in the H_2 and syngas reduction processes.In addition,incorporated Mn decreased the initial catalyst activity,but improved the catalyst stability because Mn restrained the reoxidation of iron carbides to Fe_3O_4,and improved further carburization of the catalysts.Manganese suppressed the formation of CH_4 and increased the selectivity to light olefins(C_(2-4)~=),but it had little effect on the selectivities to heavy(C_(5 )) hydrocarbons.All these results indicated that the strong Fe-Mn interaction suppressed the chemisorptive effect of the Mn as an electronic promoter,to some extent,in the precipitated iron-manganese catalyst system.     

Effects of CeO2 and CaO composite promoters on the properties of eggshell Ni/MgO-Al2O3 catalysts for partial oxidation of methane to syngas

The effects of CeO₂ and CaO composite promoters on the properties of eggshell Ni/MgO-Al₂O₃ catalysts of 1.5 mm diameter for the partial oxidation of methane to syngas were investigated. The addition of 1wt.% promoters could enhance the catalytic performance of the Ni/MgO-Al₂O₃ catalyst, while further increasing the promoter content to 4wt.% results in the decrease of reactivity. The catalytic property is related to the oxidizability of surface nickel species.     

The Effect of Nb Loading on Catalytic Properties of Ni/Ce0.75Zr0.25O2 Catalyst for Methane Partial Oxidation

In this study,the effect of Nb loading on the catalytic activity of Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_2-supported Ni catalysts was studied for methane partial oxidation.The catalysts were characterized by BET,H_2 chemisorption,XRD,TPR,TEM and tested for methane partial oxidation to syngas in the temperature range of 400-800℃at atmospheric pressure.The results showed that the activity of methane partial oxidation on the catalysts was apparently dependent on Nb loading.It seemed that the addition of Nb lowered the catalytic activity for methane partial oxidation and increased the extent of carbon deposition. This might be due to the strong interaction between NiO and Nb-modified support and reduction of surface oxygen reducibility.     

Ni/CeO2-SiO2催化剂的制备、表征及其甲烷部分氧化制合成气性能

以硝酸亚铈（Ce（NO₃）₃·6H₂O）和正硅酸四乙酯（C₈H₂₀O₄Si）为前驱体,采用溶胶-凝胶法合成了系列具有大比表面积的xCeO₂-（1-x）SiO₂（x = 0,0.25,0.50,0.75,1）复合氧化物载体,然后浸渍活性组分Ni制得用于甲烷部分氧化制合成气的Ni催化剂。运用N₂物理吸附-脱附、X射线粉末衍射、扫描电镜、紫外-可见漫反射光谱、氢程序升温还原、氨程序升温脱附和热重等手段对所得催化剂的组织结构、还原性、表面酸性和积炭行为等进行了表征;同时考察了催化剂的组成、焙烧温度和反应时间等对催化剂在甲烷部分氧化制合成气中催化性能的影响。表征结果表明,该系列Ni/CeO₂-SiO₂催化剂具有大比表面积,CeO₂晶粒较小,NiO的分散性好且易被还原,表面酸性弱,不容易积炭。当Ce/Si摩尔比为1：1,活性组分Ni的质量分数为10%,焙烧温度为700℃时,所制备的Ni/CeO₂-SiO₂催化剂表现出较好的稳定性、最高的CH₄转化率（~84%）和对产物CO及H₂的选择性（>87%）。