Na促进的CuCoMn催化剂催化生物质合成气合成高醇

研究钠促进的CuCoMn催化剂的特性及其在生物质气化合成气合成高醇中的应用. 研究了催化剂中Na含量及合成条件(温度、压力和空速)对生物质基合成气合成高醇性能的影响. 发现CuCoMnNa_0.1催化剂较适合高醇合成, 在300 °C以下, 随着温度的上升, 碳转化率增大, 而醇选择性降低. 压力的增加有利于醇的合成, 增大空速会明显降低碳转化率, 但醇时空产率则因转换频率的增加而增大. 在所考察的范围内, 醇产率最高达到304.6 g·kg^-1·h^-1, 其中C₂₊高醇(C₂-C₆醇)占64.4% (w, 质量分数). 醇产物和烃产物均符合ASF (Anderson- Schulz-Flory)分布关系. 根据催化剂性能与表征分析, Na的加入有利于提高生物质气化合成气合成高醇的选择性和活性元素Cu、Co的分散性. X射线光电子谱(XPS)测试结果显示反应后的催化剂表面上, Cu以Cu⁺和Cu⁰的混合形式存在, 而Co则是Co²⁺/Co³⁺和Co⁰的混合物. 增加Na的含量, Cu⁰/Cu⁺比率和Co⁰的强度均随之减小.     

FeMn、FeMnNa和FeMnK催化剂上合成气制低碳烯烃的比较

研究了钠、钾助剂对FeMn 合成低碳烯烃催化剂结构及性能的影响. 低温N₂吸附、X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、CO/CO₂程序升温脱附（CO/CO₂-TPD）、Mössbauer 谱和CO+H₂反应的研究结果表明,增加Mn助剂含量促进了活性相的分散和低碳烯烃的生成,而过多锰助剂在催化剂表面的富集则降低了费托合成反应的CO转化率;钾助剂和钠助剂的加入均抑制了催化剂的还原并且促进了CO₂和CO的吸附. 比较还原后（H₂/CO摩尔比为20）和反应后（H₂/CO摩尔比为3.5）催化剂的体相结构可以发现,在FeMn、FeMnNa和FeMnK催化剂中,由于钾助剂的碱性和CO吸附能力较强,因此体相中FeC_x的含量相对较高;而活性测试结果表明,FeMnNa催化剂拥有最好的CO转化率（96.2%）和低碳烯烃选择性（30.5%,摩尔分数）.     

铜物种对Cu/Fe2O3水煤气变换反应催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备了系列铜负载量不同的Cu/Fe₂O₃水煤气变换(WGS)催化剂,并考察了铜负载量对催化剂结构和水煤气变换反应性能的影响. 结果表明,Cu/Fe₂O₃催化剂呈现出良好的水煤气反应性能,当CuO质量分数为20%时,催化剂的WGS性能最优,250 ℃时CO转化率高达97.2%,同时热稳定性也最好. 运用X射线粉末衍射(XRD)、N₂物理吸脱附和H₂程序升温还原(H₂-TPR)等手段对Cu/Fe₂O₃催化剂的物相、织构特征及还原性能进行了表征,结果表明,CuFe₂O₄物种的存在极大地改善了催化剂的还原性能和WGS反应活性. 这是由于CuFe₂O₄特殊的尖晶石结构有利于Cu微晶的稳定;同时,CuFe₂O₄在低温下即被还原为单质铜,有利于促进催化剂体系中电子的转移. 此外,通过(NH₄)₂CO₃溶液处理,研究了独立相CuO对Cu/Fe₂O₃催化剂WGS反应性能的影响,结果发现,独立相CuO的存在,有利于H原子在各组分传递,从而促进催化剂的CuFe₂O₄的还原,改善Cu/Fe₂O₃催化剂的WGS反应性能.     

K2CO3含量对Ni-Cu-Mn-K/Al2O3水煤气变换催化剂结构和性能的影响

以γ-Al₂O₃为载体，采用等体积浸渍法，制备了不同K₂CO₃含量的Ni-Cu-Mn-K/Al₂O₃水煤气变换催化剂，采用低温N₂吸附、XRD、TPD和TPR，考察了K₂CO₃含量对催化剂结构和性能的影响。结果表明:K₂CO₃的加入使催化剂的还原温度有所提高，适量的K₂CO₃能增加活性组分的电子密度，从而增强其给电子活化CO的能力，提高催化剂的活性。但过量的K₂CO₃使得催化剂比表面积和孔容降低，且导致催化剂对CO吸附过强，催化活性降低。当Ni-Cu-Mn-K/γ-Al₂O₃催化剂中K₂CO₃的添加量为7.5%时，且催化剂经530 ℃耐热15 h后，在350 ℃时水煤气变换反应中CO转化率达62.29%。     

[CuO-ZnO-Al2O3]/[HZSM-5]核壳双功能催化剂的制备、结构及其CO2+H2直接合成二甲醚反应性能

利用水热合成法制备了一系列不同晶化时间的核壳结构双功能催化剂[CuO-ZnO-Al₂O₃]/[HZSM-5],通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能量分散谱(EDS)对催化剂结构进行了表征,并考察了核壳催化剂CO₂加氢直接合成二甲醚的反应性能。结果表明,通过水热合成法可在甲醇合成催化剂CuO-ZnO-Al₂O₃表面包覆一层完整的HZSM-5分子筛膜,形成核壳结构,并且调节晶化时间可以控制分子筛晶粒尺寸及膜厚。与物理混合法制备的传统双功能催化剂相比,核壳结构催化剂合成二甲醚的选择性显著提高,其中晶化时间为3d的催化剂反应性能最为理想,CO₂转化率为38.9%,二甲醚选择性达到77.0%。     

表面助剂改性对Cu/ZnO/Al2O3甲醇合成催化剂性能的影响

采用共沉淀-后浸渍方法制备了表面助剂改性的Cu/ZnO/Al₂O₃ (CZA)甲醇合成催化剂, 在固定床反应器上以合成气为原料分别考察了三种助剂(Zr、Ba和Mn)对CZA催化剂性能的影响; 以Zr为助剂时反应温度的影响; 并进行了催化稳定性试验. 利用粉末X射线衍射(XRD)、低温氮气吸脱附(N₂-sorption)、氧化亚氮(N₂O)反应吸附技术、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温吸脱附(H₂-TPD)、扫描电子显微镜(SEM)和高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)技术对催化剂进行了表征.结果显示: 以Zr或Ba作为助剂能够明显提高CZA催化剂耐热前后的甲醇时空收率(STY); Mn的引入降低了CZA催化剂的耐热前活性; Zr的引入降低了CZA催化剂最高活性温度点, 增强了CZA催化剂的催化稳定性; 还原态CZA催化剂表面Cu⁰和ZnO都能吸附活化氢气, Cu⁰与ZnO的强相互作用有利于提高催化剂的性能, 耐热后催化剂性能的降低归因于Cu晶粒的长大. 在实验和表征结果基础上,提出了CZA催化剂上合成气制甲醇的“双向同步催化反应历程”.     

一种基于乙二胺-丁二醇体系的新颖的二氧化碳捕集利用方法

在温和条件下,发展了一种以丁二醇-乙二胺体系新颖、高效地固定CO₂的方法。在此方法中,CO₂被快速激活并转化为一种固态的CO₂储集材料(CO₂SM),通过XPS、XRD、FTIR和¹³C NMR等技术表征证实为烷基碳酸胺。基于TGA结果,CO₂SM的水溶液可以与Ca(OH)₂和Ba(OH)₂反应制备CaCO₃和BaCO₃微粒,还可用于循环吸收和解吸CO₂的过程。此外,丁二醇-乙二胺水溶液在20℃下吸收CO₂并在98.6℃下解吸CO₂,没有明显的溶液损失。因此,丁二醇-乙二胺体系提供了一种绿色、高效、低成本的二氧化碳捕集利用方法。     

一种基于乙二胺-丁二醇体系的新颖的二氧化碳捕集利用方法

在温和条件下,发展了一种以丁二醇-乙二胺体系新颖、高效地固定CO₂的方法。在此方法中,CO₂被快速激活并转化为一种固态的CO₂储集材料（CO₂SM）,通过XPS、XRD、FTIR和¹³C NMR等技术表征证实为烷基碳酸胺。基于TGA结果,CO₂SM的水溶液可以与Ca（OH）₂和Ba（OH）₂反应制备CaCO₃和BaCO₃微粒,还可用于循环吸收和解吸CO₂的过程。此外,丁二醇-乙二胺水溶液在20 ℃下吸收CO₂并在98.6 ℃下解吸CO₂,没有明显的溶液损失。因此,丁二醇-乙二胺体系提供了一种绿色、高效、低成本的二氧化碳捕集利用方法。     

改进液相还原法制备的Pd/C催化剂对甲酸氧化的电能

用液相还原法制备炭载Pd(Pd/C)催化剂时,先用Na₂CO₃调节溶液pH值至8～9,然后加入还原剂还原PdCl₂,由于PdCl₂能与Na₂CO₃形成配合物,降低了得到的Pd粒子聚集倾向,使制得的Pd/C催化剂中Pd粒子的平均粒径和相对结晶度都较小,分别为3.57 nm和1.37。而没有加Na₂CO₃制得的Pd/C催化剂中Pd粒子的     

镍基催化剂上稻草水蒸气重整制富氢合成气

采用浸渍法制备了SiO₂, γ-Al₂O₃, CaO和TiO₂负载的Ni催化剂, 以及不同MgO含量的MgO-7.5%Ni/γ-Al₂O₃催化剂,利用X射线衍射和N₂吸附-脱附技术表征了催化剂的结构,在固定床反应器上评价了它们在稻草水蒸气催化重整制合成气反应中的催化性能,考察了反应条件对催化剂性能的影响.结果表明, 以γ-Al₂O₃为载体时Ni催化剂活性最高,其中7.5%Ni/γ-Al₂O₃催化剂的H₂收率可达1071.3ml/g,H₂:CO的体积比为1.4:1;同时,MgO的添加进一步提高了该催化剂的性能,当MgO含量为1.0%时,H₂收率可达1194.6ml/g,H₂:CO体积比可达3.9:1.可见MgO的加入促进了Ni基催化剂上稻草水蒸气催化重整制合成气反应的进行,同时使得合成气中CO发生水-汽转换反应,从而大大提高了合成气中H₂含量.     

Hydrogen Production From Crude Bio-oil and Biomass Char by Electrochemical Catalytic Reforming

We reports an efficient approach for production of hydrogen from crude bio-oil and biomass char in the dual fixed-bed system by using the electrochemical catalytic reforming method. The maximal absolute hydrogen yield reached 110.9 g H₂/kg dry biomass. The product gas was a mixed gas containing 72%H₂, 26%CO₂, 1.9%CO, and a trace amount of CH₄. It was observed that adding biomass char (a by-product of pyrolysis of biomass) could remarkably increase the absolute H₂ yield (about 20%-50%). The higher reforming temperature could enhance the steam reforming reaction of organic compounds in crude bio-oil and the reaction of CO and H₂O. In addition, the CuZn-Al₂O₃ catalyst in the water-gas shift bed could also increase the absolute H₂ yield via shifting CO to CO₂.     

Bio-methanol from Bio-oil Reforming Syngas Using Dual-reactor

A dual-reactor, assembled with the on-line syngas conditioning and methanol synthesis, was successfully applied for high efficient conversion of rich CO₂ bio-oil derived syngas to bio-methanol. In the forepart catalyst bed reactor, the catalytic conversion can effectively adjust the rich-CO₂crude bio-syngas into the CO-containing bio-syngas using the CuZnAlZr catalyst. After the on-line syngas conditioning at 450 oC, the CO₂/CO ratio in the bio-syngas significantly decreased from 6.3 to 1.2. In the rearward catalyst bed reactor, the conversion of the conditioned bio-syngas to bio-methanol shows the maximum yield about 1.21 kg/(kg_catal·h) MeOH with a methanol selectivity of 97.9% at 260 oC and 5.05 MPa using conventional CuZnAl catalyst, which is close to the level typically obtained in the conventional methanol synthesis process using natural gas. The influences of temperature, pressure and space velocity on the bio-methanol synthesis were also investigated in detail.     

浆态床中Cu/ZnO/Al2O3/ZrO2+γ-Al2O3双功能催化剂一步法合成二甲醚

采用共沉淀法,制备了纤维状CD501甲醇合成催化剂,采用SEM、TEM、XRD和BET等手段对催化剂进行了表征;并将其进一步和γ-Al₂O₃进行混合,获得了Cu/ZnO/Al₂O₃/ZrO₂+γ-Al₂O₃双功能催化剂,考察了其在浆态床中一步法合成二甲醚过程的催化特性。结果表明,相比商业催化剂(COM)和LP201催化剂,新型的CD501催化剂具有更大的比表面积和Cu/Zn分散性。对于浆态床中一步法合成二甲醚过程,采用CD501与γ-Al₂O₃双功能催化剂,相比采用COM或LP201与γ-Al₂O₃双功能催化剂,CO转化率提高了一倍,且经过270h测试,CO转化率从61%降至57%,二甲醚时空产率从0.54g/(g·h)降至0.48g/(g·h),稳定性显著优于COM催化剂。当反应温度为250℃,压力为4.0MPa,空速为3000mL/(g·h),氢碳比为1.0时,该催化剂应用在浆态床一步法合成二甲醚时,CO转化率为61%,DME时空产率达到0.54g/(g·h)。     

SURFACE STUDIES ON A YBa_2Cu_3O_(6～7) CATALYST FOR CO HYDROGENATION TO METHANOL

研究了ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ６～７超导催化剂上ＣＯ加氢反应，反应主要产物是甲醇和二甲醚。利用原位ＦＴＩＲ、ＸＰＳ和ＸＲＤ技术对催化剂进行了表征。原位ＦＴＩＲ结果表明，反应中间物可能为醛基、甲氧基和甲酸根。ＣＯ吸附到ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ６～７上与晶格氧发生反应生成ＣＯ２，ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ６～７产生氧空位并由Ｏｒｔｈｏｒｈｏｍｂｉｃ相转变为Ｔｅｔｒａｇｏｎａｌ相。     

添加Mo对Cu/HZSM-5催化剂性能影响

负载催化剂;二氧化碳加氢;二氧化碳;添加Mo对Cu/HZSM-5催化剂性能影响     

Effects of ZrO2 on the Performance of CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5 Catalyst for Dimethyl Ether Synthesis from CO2 Hydrogenation

A series of composite catalysts were prepared by the wet mixing method,and the mass ratio of CuO-ZnO-Al_2O_3-ZrO_2 component to HZSM-5 zeolite(molar ratio of SiO_2 to Al_2O_3 being 25)was 2:1. The CuO-ZnO-Al_2O_3-ZrO_2(CuO/ZnO/Al_2O_3=3/6/1 by weight)component was prepared by a modified‘two-step’co-precipitation inethod.The effects of ZrO_2 on the performance of CuO-ZnO-Al_2O_3/HZSM-5 catalyst for dimethyl ether synthesis from CO_2 hydrogenation were investigated.It was found that ZrO_2 improved the properties of CuO-ZnO-Al_2O_3/HZSM-5 as a structural promoter.     

浆态床中Cu/ZnO/Al_2O_3/ZrO_2+γ-Al_2O_3双功能催化剂一步法合成二甲醚

采用共沉淀法,制备了纤维状CD501甲醇合成催化剂,采用SEM、TEM、XRD和BET等手段对催化剂进行了表征;并将其进一步和γ-Al2O3进行混合,获得了Cu/ZnO/Al2O3/ZrO2+γ-Al2O3双功能催化剂,考察了其在浆态床中一步法合成二甲醚过程的催化特性。结果表明,相比商业催化剂(COM)和LP201催化剂,新型的CD501催化剂具有更大的比表面积和Cu/Zn分散性。对于浆态床中一步法合成二甲醚过程,采用CD501与γ-Al2O3双功能催化剂,相比采用COM或LP201与γ-Al2O3双功能催化剂,CO转化率提高了一倍,且经过270 h测试,CO转化率从61%降至57%,二甲醚时空产率从0.54 g/(g.h)降至0.48 g/(g.h),稳定性显著优于COM催化剂。当反应温度为250℃,压力为4.0 MPa,空速为3 000 mL/(g.h),氢碳比为1.0时,该催化剂应用在浆态床一步法合成二甲醚时,CO转化率为61%,DME时空产率达到0.54 g/(g.h)。     

Enhanced catalytic performance for direct synthesis of dimethyl ether from syngas over a La2O3 modified Cu-ZrO2/γ-Al2O3 hybrid catalyst

A series of hybrid catalysts were made by physically mixing Cu-ZrO 2 and γ-Al 2 O 3,for former it was modified with different loadings of La 2 O 3 prepared by co-precipitation method.The catalysts were characterized by BET,XRD,N 2 O-adsorption,EXAFS,H 2-TPR,NH 3-TPD techniques and evaluated in the synthesis of dimethyl ether from syngas.The results show that La 2 O 3 promoted catalysts displayed a significantly better catalytic performance compared with Cu-ZrO 2 /γ-Al 2 O 3 catalyst in CO conversion and DME selectivity,and the optimum catalytic activity was obtained when the content of La 2 O 3 was 12 wt%.The characterizations reveal that high copper dispersion,facile reducibility of copper particles and appropriate amount of acidic sites are responsible for the superior catalytic performance.     

尿素燃烧法制备CuO-ZnO/HZSM-5及其催化CO_2加氢合成二甲醚的性能

以尿素为燃烧剂,先采用燃烧法制备CuO-ZnO催化剂,接着采用研磨法将其与HZSM-5分子筛均匀混合形成CuO-ZnO/HZSM-5双功能催化剂.采用固定床反应器,在反应温度260℃、压力3.0 MPa、空速1 500 h-1条件下,考察了不同Cu/Zn(摩尔比)催化剂在CO_2加氢合成二甲醚反应中的催化性能.通过XRD、N_2等温吸附脱附、H2-TPR、NH3-TPD对催化剂进行表征,研究了不同Cu/Zn对催化剂结构及表面酸性的影响.结果表明:当Cu∶Z n=6∶4时,催化剂对CO_2催化加氢直接合成二甲醚反应的催化活性和选择性最佳,CO_2的转化率、DME的选择性分别为11.95%和28.74%,且在催化剂上具有更多的低温还原Cu和较强的酸中心,从而提高了CO_2加氢活性和二甲醚的选择性.