稀土Pr_6O_(11)表面上低碳烃氧化反应的原位FT-IR研究

前文报道了CO与Pr_6O_(11)表面反应的结果.已发表的关于烃类与氧化物表面反应的研究,旨在了解烃类的活化和表面氧化机理,而且大部分工作都是在过渡金属氧化物上进行的.近年来的研究表明,稀土氧化物将是有潜力的甲烷氧化偶联制乙烯的催化剂,在消除环境污染的烃类完全氧化催化剂中,稀土氧化物也常被用作助剂或活性组分,但对于稀土氧化物本身的催化表面研究尚不多见.作者曾较系统地研究了CeO_2的表面催化性质,发现表面上存在多种氧物种,这些氧物种与烃类的反应活性差异很     

La—Ba—Na—O催化剂上甲烷氧化偶联宏观反应动力学研究

甲烷氧化偶联反应在不同催化剂体系上动力学的研究各不相同,我们已报道了La-Ba-O系复合氧化物催化剂对此反应的优良催化性能。本文则是对该催化剂上的甲烷氧化偶联反应的动力学进行初步探讨。     

掺杂SrTiO3体系上甲烷氧化偶联反应的研究—活性氧物种的作用

本文采用循环氧化还原法,脉冲反应及TPD等实验手段对钙钛矿型氧化物掺杂SrTiO_3体系上甲烷氧化偶联反应中的活性氧物种的作用进行了研究.结果表明,催化剂由于掺杂产生的未被充分还原的氧物种(O~(α-)(0<α<2)是活化甲烷并促使其发生偶联反应的主要的活性中心,而表面晶格氧(O_L~(2-))则主要使甲烷深度氧化;消耗掉的未被充分还原的氧或晶格氧可以在高温下氧气氛中氧化复原.对于掺杂的SrTiO_3样品,体相中的氧在惰性气氛或还原气氛中可以向表面扩散.吸附氧可能不直接与甲烷作用而主要通过催化剂表面活性氧物种(O~(α-)或O_L~(2-))而起作用.     

甲烷氧化偶联纳米SrTiO3催化剂的原位ESR和TPSR表征

采用溶胶-凝胶法制备了纳米钙钛矿型复合氧化物SrTiO3催化剂,并用X射线粉末衍射、透射电子显微镜、原位电子自旋共振和程序升温表面反应等技术对催化剂进行了表征,测定了催化剂对甲烷氧化偶联(OCM)反应的催化性能.结果表明,与相同组成的常规SrTiO3催化剂相比,纳米SrTiO3催化剂具有较好的低温(～650℃)催化性能.通过增大Sr/Ti比可进一步优化纳米SrTiO3的催化性能.纳米SrTiO3催化剂表面的吸附氧物种和F中心均具有活化及催化甲烷分子生成C2烃产物的活性,但吸附氧物种易使OCM反应中间体和产物深度氧化,而F中心具有低温活化甲烷分子及高选择性生成C2烃产物的特性.纳米氧化物粒子因表面原子配位不饱和(配位数低),其表面存在较多的F中心。     

甲烷在二元碱土金属复合体系催化剂上的氧化偶联

碱土金属氧化物或碳酸盐为多种类型甲烷氧化偶联制取C_2烃催化剂的重要组分之一.有关纯碱土金属氧化物及含氧酸盐的研究表明,这类化合物具有较强的表面碱性及高温P型半导性而对活化甲烷生成C_2烃有较高活性,关于不同碱土金属化合物之间混合形成的二元碱土金属复合体系催化剂的报导仍不多见,Aika等人曾报导用BaO与CaO或MgO混合的催化剂上在1073K时可以获得61.1%C_2烃选择性和14.2%的C_2烃收率,但BaO易在反应条件下与水反应生成Ba(OH)_2而腐蚀器壁,不利于长期操作.本文报导了一系列不同碱土金属化合物之间形成的二元碱土复合体系催化剂上甲烷氧化偶联的反应结果.结果表明,这类催化剂由于其结构稳定、活性好而值得进一步研究.     

低温甲烷氧化偶联钙钛矿型SrTiO3纳米催化剂

 采用溶胶-凝胶法制备了Sr/Ti摩尔比为1.2的纳米钙钛矿型复合氧化物SrTiO3催化剂,比较了纳米SrTiO3催化剂和相同组成的常规SrTiO3催化剂对甲烷氧化偶联(OCM)反应的催化性能,并采用XRD,TEM和原位ESR技术对催化剂进行了表征. 结果表明,纳米SrTiO3催化剂具有较好的低温催化OCM反应性能. 在反应气氛下催化剂表面形成的吸附氧物种和F-中心能够活化甲烷生成C2烃,但吸附氧物种最终导致反应中间体和C2烃完全氧化; F-中心则能在低温下活化甲烷,并高选择性地生成C2烃. 纳米SrTiO3催化剂不仅含有吸附氧物种,而且含有高浓度的F-中心,而常规SrTiO3催化剂上只有吸附氧物种.     

碱土－稀土氧化物在甲烷偶联反应中的催化性能

研究了两个典型轻稀土Ｌａ，Ｃｅ氧化物对甲烷氧化偶联反应的影响，具有较小比表面积的催化剂给出较高的Ｃ＿２选择性，但是催化剂的氧化还原性能对Ｃ＿２选择性的影响则更大，添加Ｌｉ的作用除产生Ｏ￣－中心外，还可抑制催化剂的氧化还原能力，从而改善Ｃ＿２选择性。甲烷氧化偶联反应属催化剂引发的自由基反应。     

La2O3/BaCO3上甲烷氧化偶联反应动力学与历程

以8％La_2O_3/BaCO_3为催化剂,用无梯度反应器,在720～800℃温度范围内,通过改变甲烷与氧分压进行了一系列的甲烷氧化偶联反应动力学测量,确定了该反应的反应历程。乙烷和大部分CO_x(主要是CO_2)是甲烷氧化的一次产物。乙烯是乙烷串行反应的产物。用幂式动力学方程拟合动力学试验数据,估算了各步反应速度方程的动力学参数。还用脉冲反应技术与过渡应答技术证明了参与活化甲烷的是催化剂表面上的可逆吸附氧。     

锂/铌镁催化剂中碳酸锂的熔点与甲烷氧化偶联反应的活化和失活的关系

研究了铌掺杂的Li/MgO甲烷氧化偶联催化剂的反应性质及铌的助剂作用。铌的引入使得该催化剂上甲烷氧化偶联反应的活化温度降低50℃以上, 使此温度降到了催化剂中碳酸锂的熔点附近。试验观察到部分催化剂上甲烷氧化偶联反应的活性曲线在碳酸锂的熔点附近有一转折, 这一转折现象的出现与否及程度取决于制备条件。在碳酸锂的熔点附近, 含有铌的催化剂得到活化, 观察到无稀释气体时的反应引燃现象, 即温度增加几度活性便达到最大值。当在比碳酸锂熔点稍高的温度下且不稀释时反应, 含铌催化剂活性很高但很快失活, 在稍低于此熔点下则不失活, 但活性较低。这些试验结果表明, 含铌催化剂的活化与失活均与催化剂中的碳酸锂的相变化有关。试验还观察到了在稍高于碳酸锂的熔点下做寿命试验时, 甲烷氧化偶联反应的振荡现象。     

锂/铌镁催化剂中碳酸锂的熔点与甲烷氧化偶联反应的活化和失活的关系

研究了铌掺杂的Li/MgO甲烷氧化偶联催化剂的反应性质及铌的助剂作用.铌的引入使得该催化剂上甲烷氧化偶联反应的活化温度降低50℃以上,使此温度降到了催化剂中碳酸锂的熔点附近.试验观察到部分催化剂上甲烷氧化偶联反应的活性曲线在碳酸锂的熔点附近有一转折,这一转折现象的出现与否及程度取决于制备条件在碳酸锂的熔点附近,含有铌的催化剂得到活化,观察到无稀释气体时的反应引燃现象,即温度增加几度活性便达到最大值.当在比碳酸锂熔点稍高的温度下且不稀释时反应,含铌催化剂活性很高但很快失活,在稍低于此熔点下则不失活,但活性较低.这些试验结果表明,含铌催化剂的活化与失活均与催化剂中的碳酸锂的相变化有关.试验还观察到了在稍高于碳酸锂的熔点下做寿命试验时,甲烷氧化偶联反应的振荡现象.     

甲烷氧化偶联Ti-La-Li系混合氧化物催化剂

研究了Ti-La-Li三元氧化物的组成、结构及其对甲烷氧化偶联反应的催化性能；用XRD、IR、XPS和SEM等方法对催化剂进行表征，结果表明：在LiTi_xLa_(1-x)O_2系列催化剂中，随x值的不同，可生成LaTi_(1－y)Li_yO_(3-λ)、Li_2TiO_3、La_(0.66)TiO_(2.993)、La_2O_3和Li_(1.33)Ti_(1.66)O_4几种物相，其中，钙钛矿到三元复合氧化物LaTi_(1-y)Li_yO_(3-λ)是甲烷氧化偶联反应的主要活性相，活性位Li~＋-O~－-Ti~(3＋)的形成是活性提高的主要原因．Li_2TiO_3和La_(0.66)TiO_(2.993)是深度氧化活性相，而Li_(1.33)Ti_(1.66)O_4既无偶联活性，也无深度氧化活性．     

低镍甲烷化催化剂中镍和氧化镧的分散研究

本文用X射线衍射法(XRD), 透射电镜(TEM), 配合电子衍射对Ni/Al2O3,Ni/γ-Al_2O_3-La_2O_3等催化剂中镍晶粒度和La_2O_3的分散状态进行了测量和讨论。用透射电镜测量了不同La_2O_3含量的催化剂中镍晶粒度分布, 其平均直径可与X射线宽化法测定值相比较。催化剂中随La_2O_3加入量的增加, Ni晶粒有细化趋势, 从而提高了甲烷化催化活性。对La_2O_3在γ-Al_2O_3表面作密置单层分散的模型提出了新的旁证, 并推断由于La_2O_3在γ-Al_2O_3表面高分散并产生较强相互作用, 使γ-Al_2O_3接近表层晶格发生畸变。     

稀土复合氧化物催化剂上的甲烷氧化偶联

甲烷氧化偶联反应是近年来研究十分活跃的反应,开发的催化剂体系多种多样,各有特点,活性相近,但尚没有一致公认的优良催化剂体系,根据我国稀土资源丰富的特点,本文旨在开发含稀土的复合氧化物新催化剂体系并探讨其催化行为。     

Ni/La_2O_3/Al_2O_3催化剂上甲烷干重整积炭表征与分析(英文)

用传统的等体积浸渍法或蒸发法制备了Ni/La_2O_3/γ-Al_2O_3与Ni/La_2O_3/α-Al_2O_3催化剂,在没有稀释气体的条件下进行了甲烷干重整反应.采用H_2程序升温还原、N_2吸附脱附、X射线衍射、透射电子显微镜、热重-差示扫描热量以及程序升温加氢等手段对新鲜的与反应后的催化剂以及沉积的碳进行了表征.结果表明,催化剂上有四种含碳物种,以三种形态存在,即无定形碳(聚合态)、丝状碳或石墨碳.这些催化剂上积炭的数量与种类各不相同,依赖于催化剂中金属Ni颗粒的大小与载体的织构特性.丝状碳的形成及其形貌与金属Ni颗粒的大小有着密切的联系.Ni颗粒小于15nm时能抑制丝状碳的形成与沉积.减少积炭的数量,同时能产生较多的活性C_a物种,从而在一定程度上导致催化剂具有较好的活性与稳定性.     

La2O3掺杂TiO2光催化剂的制备和性能

采用溶胶-凝胶法制备了La2O3掺杂TiO2纳米光催化剂，并通过XRD、TEM、BET和XPS等手段进行了表征．掺入La2O3后，阻止了TiO2从锐钛矿晶型向金红石晶型的转变，使TiO2的粒径减小，比表面积增大．以甲基橙为光催化降解反应模型化合物，考察了光催化剂的活性．测定了甲基橙在纯TiO2和La2O3掺杂TiO2光催化剂上的吸附常数．考察了pH、H2O2对降解性能的影响．讨论了光催化活性与催化剂性质的关系．     

层状光催化材料H2La2Ti3O10/CdS的制备及其性质研究

通过改善酸交换过程,用分步柱撑法制备了一种新的层柱材料H2La2Ti3O10/CdS.用X射线粉末衍射（XRD）、红外光谱（IR）、比表面（BET）等方法对材料进行了表征;以光催化降解苯胺为探针对材料的活性进行了研究.结果表明： 通过柱撑CdS,H2La2Ti3O10的光催化性能得到明显提高;同时,对试验条件进行了优化,得到了最佳催化反应条件.     

金属氧化物改性的HZSM-5上甲苯与甲醇的烷基化反应

 考察了La2O3,MgO以及La2O3-MgO复合改性的HZSM-5催化剂的孔结构、表面酸性和吸附性能,以及它们在甲苯与甲醇烷基化反应中的催化性能. 未经改性的HZSM-5上甲苯甲基化反应产物组成为热力学平衡组成,而改性后的催化剂上目标产物对二甲苯选择性提高,但反应活性下降. La2O3改性使HZSM-5孔径缩小,孔道变窄,强酸和弱酸酸量均降低,目标产物选择性明显提高; MgO主要分布在沸石外表面和孔口,因而MgO改性的HZSM-5孔口尺寸稍有缩小,另外强酸酸量减少,弱酸酸量略有上升,对二甲苯选择性略有提高; 而La2O3-MgO复合改性的催化剂上对二甲苯选择性显著提高,达到93%. 结果表明,反应的对位选择性是孔径和表面酸性同时调变的结果,孔径效应比酸性分布对催化剂的对位选择性影响更大.     

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.     

Molecular dynamics simulations of La_2O_3 thin films on SiO_2

Classical molecular dynamics is used to investigate the equilibrium state of the surface region and interface of heteroepitaxial La_2O_3 thin films.Due to the lattice mismatch,heteroepitaxial thin films are subject to very large stress.For this reason the behavior of La_2O_3 thin films at SiO_2interface becomes an important concern.Our result indicates that La_2O_3 can uniformly wet SiO_2 surface.The properties of the simulated films are analyzed and the lack of any discernible crystalline phase in epitaxial La_2O_3 on SiO_2 indicates that the lattice mismatch between SiO_2 and La_2O_3 is sufficiently large to prevent the formation of even short-range orders in La_2O_3 film.     

Molecular dynamics simulations of La2O3 thin films on SiO2

Classical molecular dynamics is used to investigate the equilibrium state of the surface region and interface of heteroepitaxial La2O3 thin films.Due to the lattice mismatch,heteroepitaxial thin films are subject to very large stress.For this reason the behavior of La2O3 thin films at SiO2interface becomes an important concern.Our result indicates that La2O3 can uniformly wet SiO2 surface.The properties of the simulated films are analyzed and the lack of any discernible crystalline phase in epitaxial La2O3 on SiO2 indicates that the lattice mismatch between SiO2 and La2O3 is sufficiently large to prevent the formation of even short-range orders in La2O3 film.