氧化锆对铜基甲醇合成催化剂的促进作用(英文)

采用离子掺杂价态补偿原理,在Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ甲醇合成催化剂中添加适量氧化锆助剂研制Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ－Ｚｒ催化剂的特性。实验结果表明,最佳反应温度为２３０℃,比Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ约低１０℃。采用ＸＲＤ、ＵＶＤＲ、ＦＴＩＲ、ＴＰＤ和ＴＰＲ等谱学方法对２种催化剂进行表征显示,铜基催化剂的活性位可能是“Ｃｕ０－Ｃｕ＋－Ｏ－Ｚｎ２／Ａ２Ｏ３－ＺｒＯ２”,工作态Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ－Ｚｒ催化剂表面上Ｃｕ／Ｃｕ０的比值、价态稳定性和对ＣＯ的吸附量均大于Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ,这与该催化剂具有较好的低温活性和较高的热稳定性密切相关。     

二氧化碳加氢合成甲醇铜基催化剂表面组成的研究

本文分别采用ＸＲＤ、ＥＳＲ、ＸＰＳ和ＸＡＥＳ等技术对于二氧化碳加氢低压合成甲醇用ＣｕＯ，ＣｕＯ－ＺｎＯ，ＣｕＯ－ＺｎＯ－Ａｌ＿２Ｏ＿３，ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＺｒＯ＿２催化剂在不同条件下表面Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｚｒ的存在价态进行了深入分析。实验发现催化剂在还原前Ｃｕ以Ｃｕ￣２＋存在，在还原后和反应状态下以Ｃｕ￣０存在；Ｚｎ在还原后和反应状态下有部分被还原为Ｚｎ￣（２－δ）（０＜δ＜２），Ｚｒ和Ａｌ仍保持其还原前价态。催化剂的表面化学组成为：Ｃｕ￣０／Ｚｎ（２－δ）￣＋／Ｚｒ￣４＋／Ａｌ￣３＋／Ｏ￣２－。     

Cu／ZnO／Al_2O_3／ZrO_2催化剂上乙醇脱氢合成乙酸乙酯Ⅰ．催化反应性能及机理

研究了经ＺｒＯ２改性的Ｃｕ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３的催化性能，考察了操作条件、ＺｒＯ２含量及不同原料的影响．发现经共沉淀法制备的Ｃｕ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３／ＺｒＯ２具有最佳的反应活性及选择性．以９５％乙醇为原料，在２６５℃，ＷＨＳＶ１．５ｈ－１时，乙醇转化率为６９．０％，乙酸乙酯选择性为７０．２％．使用无水乙醇为原料要好于９５％乙醇，使用乙醛或醇醛混合原料，亦有乙酸乙酯生成．乙醇在此催化剂上的反应机理为乙醇先在Ｃｕ上脱氢为乙醛，然后乙醛在酸碱双中心上发生Ｃａｎｎｉｚａｒｒｏ反应生成乙酸乙酯．还讨论了ＺｒＯ２的作用及催化剂活性降低的原因     

Cu/ZnO/Al2O3/ZrO2催化剂上乙醇脱氢合成乙酸乙酯Ⅰ.催化反应性能及机理

研究了经ＺｒＯ２改性的Ｃｕ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ的催化性能，考察了操作条件，ＺｒＯ２含量及不同原料的影响，发现经共沉淀法制备了Ｃｕ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３／ＺｒＯ２具有最佳的反应活性及选择性以９５％乙醇为原料，在２６５℃，ＷＨＳＶ１．５ｈ＾－１，乙醇转化率为６９．０％，乙酸乙酯选择性为７０．２％，使用无水乙醇为原料要好地９５％乙醇，使用乙醛或醇醛混合原料，亦有乙酸乙酯生成，乙醇在此催化剂上的反应机理为乙醇     

Cu/ZnO/Al2O3/ZrO2催化剂上乙醇脱氢合成乙酸乙酯Ⅱ.催化剂的表征

采用ＸＲＤ，ＴＰＲ和ＴＰＤ／ＴＰＳＲ方法研究了ＣｕＯ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３／ＺｒＯ２（及还原态）催化剂的物相结构，还原状况，酸碱性质及吸附状况，并与其它催化剂作了比较，ＸＲＤ结果表明，此催化剂在还原臆有以晶相存在的ＣｕＯ，还原后以铜晶形式存在，而Ａｌ２Ｏ３，ＺｎＯ，ＺｒＯ２在还原前后均以无定形形式存在，ＴＰＲ实验发现，共沉淀法制备的铜基催化剂只有一个耗氢峰，对应ＣｕＯ的一种分布状态，且催化剂中ＺｒＯ     

制备高碳醇用Cu-Zn-Zr催化剂的研究

研究了制备高碳醇用新的催化体系ＣｕＺｎＺｒ．ＣｕＺｎＺｒ催化剂可用Ｃｕ（ＮＯ３）２,Ｚｎ（ＮＯ３）２,ＺｒＯＣｌ２和Ｎａ２ＣＯ３为原料,采用并流共沉淀法制备．研究结果表明,ＣｕＺｎＺｒ催化剂对脂肪酸甲酯加氢制备高碳脂肪醇具有很高的活性．催化剂的活性测定结果及ＸＲＤ和ＴＰＲ表征结果表明,Ｃｕ和Ｚｎ都是该催化剂的活性组分,Ｃｕ０和ＺｎＯ是其活性物相,Ｚｒ组分以ＺｒＯ物相存在,对活性组分起着间隔分散作用．用ＡＳＡＰ２０００型物理吸附仪测定了催化剂的比表面积、比孔容、孔结构和孔径分布,揭示了在不同条件下制备的ＣｕＺｎＺｒ催化剂活性差异的原因     

CuO－ZnO基CO_2／H_2合成甲醇催化剂的反应活性中心

应用ＸＰＳ，ＸＡＥＳ和紫外漫反射光谱法研究了ＣｕＯ－ＺｎＯ／氧化物上ＣＯ２／Ｈ２合成甲醇的反应活性中心．ＣｕＯ－ＺｎＯ／氧化物催化剂上的反应活性中心是存在于ＣｕＯ－ＺｎＯ固溶体中的Ｃｕ－Ｚｎ－Ｏ（＂□＂为氧空位），活性中心的Ｃｕ价态为Ｃｕ－和Ｃｕ０．反应活性中心在ＣｕＯＺｎＯ－ＺｒＯ２催化剂上比在其它ＣｕＯ－ＺｎＯ／氧化物催化剂如ＣｕＯ－ＺｎＯ，ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＭｇＯ，ＣｕＯＺｎＯ－Ａｌ２Ｏ３和ＣｕＯ－ＺｎＯ－ｒ２Ｏ３上更加稳定．     

Cu／ZnO／Al_2O_3／ZrO_2催化剂上乙醇脱氢合成乙酸乙酯Ⅱ．催化剂的表征

采用ＸＲＤ，ＴＰＲ和ＴＰＤ／ＴＰＳＲ方法研究了ＣｕＯ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３／ＺｒＯ２（及还原态）催化剂的物相结构、还原状况、酸碱性质及吸附状况，并与其它催化剂作了比较．ＸＲＤ结果表明，此催化剂在还原前有以晶相存在的ＣｕＯ，还原后以铜晶形式存在，而Ａｌ２Ｏ３，ＺｎＯ，ＺｒＯ２在还原前后均以无定形形式存在．ＴＰＲ实验发现，共沉淀法制备的铜基催化剂只有一个耗氢峰，对应ＣｕＯ的一种分布状态，且催化剂中ＺｒＯ２的存在促进了催化剂的还原．ＮＨ３－ＣＯ２双组分共吸附结果表明，ＣｕＯ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３／ＺｒＯ２催化剂上有两种强度不同的酸中心（１００℃，３４０℃）及弱碱中心（９０℃）．乙醇在催化剂上的ＴＰＳＲ结果表明，在１１０℃有乙醇的脱附峰，氢气及乙醛的生成峰在２１０℃，而在高温时则有ＣＯ，ＣＯ２及丙酮的脱附，整个过程中仅检测到微量乙酸乙酯的脱附（ｍ／ｅ＝４３）     

甲醇与乙醇一步合成异丁醛用CuO-ZnO/Al2O3催化剂

在ＣｕＯ－ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３催化剂上，甲醇与乙醇在常压和２１０￣３６０℃温度下一步反应合成异丁醛。利用正交设计方法，研究了ＣｕＯ－ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３体系催化剂组成和制备条件等因素对催化剂催化性能的影响。结果表明，催化剂中ＣｕＯ含量对催化剂的催化活性影响最大，而ＺｎＯ含量则主要影响催化剂对异丁醛的选择性。催化剂制备条件，如沉淀温度、陈化时间等，也不同程度也影响催化剂的催化性能。ＸＲＤ和ＢＥＴ表征结果     

制备方法对超细Cu／ZnO／Al2O3催化剂上CO2＋H2合成甲醇的影响

制备方法对超细Ｃｕ／ＺｎＯ／Ａｌ_２Ｏ_３催化剂上ＣＯ_２＋Ｈ_２合成甲醇的影响张玉龙，王欢，邓景发（复旦大学化学系，上海，２００４３３）关键词超细粒子，合成甲醇，Ｃｕ／ＺｎＯ／Ａｌ_２Ｏ_３催化剂，ＣＯ_２＋Ｈ_２ＣＯ２＋Ｈ２合成甲醇是目前的热门课题［１～...     

On the synergistic catalytic properties of bimetallic mesoporous materials containing aluminum and zirconium: the Prins cyclisation of citronellal

Bimetallic three‐dimensional amorphous mesoporous materials, Al‐Zr‐TUD‐1 materials, were synthesised by using a surfactant‐free, one‐pot procedure employing triethanolamine (TEA) as a complexing reagent. The amount of aluminium and zirconium was varied in order to study the effect of these metals on the Brønsted and Lewis acidity, as well as on the resulting catalytic activity of the material. The materials were characterised by various techniques, including elemental analysis, X‐ray diffraction, high‐resolution TEM, N₂ physisorption, temperature‐programmed desorption (TPD) of NH₃, and ²⁷Al MAS NMR, XPS and FT‐IR spectroscopy using pyridine and CO as probe molecules. Al‐Zr‐TUD‐1 materials are mesoporous with surface areas ranging from 700–900 m² g^?1, an average pore size of around 4 nm and a pore volume of around 0.70 cm³ g^?1. The synthesised Al‐Zr‐TUD‐1 materials were tested as catalyst materials in the Lewis acid catalysed Meerwein–Ponndorf–Verley reduction of 4‐tert‐butylcyclohexanone, the intermolecular Prins synthesis of nopol and in the intramolecular Prins cyclisation of citronellal. Although Al‐Zr‐TUD‐1 catalysts possess a lower amount of acid sites than their monometallic counterparts, according to TPD of NH₃, these materials outperformed those of the monometallic Al‐TUD‐1 as well as Zr‐TUD‐1 in the Prins cyclisation of citronellal. This proves the existence of synergistic properties of Al‐Zr‐TUD‐1. Due to the intramolecular nature of the Prins cyclisation of citronellal, the hydrophilic surface of the catalyst as well as the presence of both Brønsted and Lewis acid sites synergy could be obtained with bimetallic Al‐Zr‐TUD‐1. Besides spectroscopic investigation of the active sites of the catalyst material a thorough testing of the catalyst in different types of reactions is crucial in identifying its specific active sites.     

液相还原法制备Cu/Zn/Al/Zr催化剂用于CO2加氢合成甲醇

近年来,由于大气CO2浓度增加引起的温室效应正日益威胁着人类的生存与发展,CO2的捕获与利用是有望解决温室效应和能源危机的有效途径.CO2催化转化为甲醇成为众多研究者关注的焦点,这是因为甲醇不仅是一种重要的基本化工原料,也是一种洁净的绿色燃料和能源载体.Cu基催化剂广泛应用于CO2加氢合成甲醇反应,并表现出良好的催化性能.通常,金属催化剂的制备是采用H2对金属氧化物进行还原.然而,传统的气相还原过程伴随着强烈的热效应,且需要在高温(473-573 K)下进行,会引起表面铜颗粒长大并加速其聚集烧结,使得活性组分利用率下降.近年来,以NaBH4为还原剂的液相还原法逐渐受到人们的重视,该方法操作简单、快捷且条件可控,反应在低温下进行,放出的热量可在液相环境中迅速得到转移,大大抑制了铜颗粒的聚集.因此,液相还原法可制备出高铜分散度、高活性的催化剂.焙烧温度对铜基催化剂结构和催化性能的影响已得到广泛探究,但这仅限于含二价铜物种催化剂,焙烧温度对含多种铜价态催化剂的影响未见报道.由于液相还原法制备的催化剂含有还原态的铜物种(Cu0和Cu+),它们比Cu2+具有更强的流动性,因此在后续的焙烧过程中催化剂更容易发生烧结和聚集.本文采用液相还原法合成了Cu/Zn/Al/Zr催化剂,分别于423,573,723和873 K焙烧后用于CO2加氢合成甲醇反应,考察了焙烧温度对制备的铜基催化剂结构性质和催化性能的影响,并与传统共沉淀法制备的催化剂进行了对比.结果显示,随着焙烧温度升高,铜物种聚集作用增强,金属铜颗粒尺寸增大,873 K时烧结出现显著增强.由于比表面积随焙烧温度升高而减小,高温度焙烧的催化剂具有小的表面碱性位数目.焙烧温度会影响催化剂中铜物种与其它组分的相互作用,进而影响催化剂的还原.随着焙烧温度的升高,催化剂的还原温度逐渐降低,表面Cu+/Cu0的比例先增后减.CO2加氢活性评价显示,液相还原法制备的催化剂具有更高的催化活性,尤其是甲醇选择性;随着焙烧温度升高,催化剂的CO2转化率和甲醇选择性先增后减,CZAZ-573催化剂具有最高活性,且在1000 h长周期活性测试中表现稳定.CO2转化率与催化剂暴露金属铜的比表面积密切相关.相比Cu0,产物甲醇更容易在Cu+表面催化生成,催化剂表面的Cu+/Cu0比与甲醇选择性的变化规律一致.通过调控焙烧温度可得到高Cu比表面积以及高Cu+/Cu0比的催化剂,有利于CO2加氢生成甲醇.     

异丁烷-丁烯烷基化反应催化剂的研究

固体强酸;异丁烷-丁烯烷基化反应催化剂的研究     

CuO/Al_2O_3催化剂中毒与氧吸附

燃煤烟气属于贫燃燃烧 (燃烧时通入过量空气 )尾气 ,其中除含 NOx、SO2 外还含有 O2 等 ,与非贫燃系统尾气中 NOx 的催化还原脱除相比有着很大的不同 .目前这一领域的研究工作虽然取得一些进展 ,但仍有许多问题尚待解决 [1] .无论是 NOx 的催化还原还是催化分解 ,气相中存在的SO2 对非贵金属及其氧化物催化剂构成了严重威胁 ,原因是非贵金属氧化物很容易吸收 SO2 生成稳定的硫酸盐而使催化剂中毒失活 .为脱除烟气中的 NOx,有报道先将气相中的 NO催化氧化为NO2 ,然后将 NO2 和 SO2 同时液相吸收 .研究表明 ,作为 NO催化氧化的非贵…     

ZSM-5型分子筛的表面酸性与催化活性

合成了一批不同硅铝比的HZSM－5沸石分子筛，并用CO62 ,Fe^3 离子对其进行改性，测定了它们在醛氨缩合反应合成吡啶中的活性和选择性。对照它们的NH3－TPD，吡啶吸附红外光谱，研究了催化剂的表面酸性与醛氨缩合催化活性的关系。研究表明，硅铝比较小时，HZSM－5的酸中心较多，但过多的酸中心会引发其它的裂解反应和缩合反应，从而降低催化剂的活性和选择性；当硅铝比为120左右时，催化活性达到最大，吡啶碱产率达60％；若继续增大硅铝比，则无足够的酸中心进行反应，用Co^2 ,Fe^3 离子对HZSM进行改性，其B酸中心变化不明显，L酸中心减少，对氨气的吸附能力有所下降，从而保证了适当的酸中心暴露，有利于反应，采用CoZSM-5催化剂，吡啶碱产率可达78％。     

ZrO2酸碱性质的TPD表征 II. NH3和CO2共吸附研究

用NH_3和CO_2双组分并吸附TPD-MS和IR技术对ZrO_2催化剂表面酸中心和碱中心的相互关系进行了表征. 先吸附NH_3（或CO_2）对在其后吸附的CO_2（或NH_3）不仅无阻碍，反而导致后吸附CO_2（或NH_3）在最高程脱峰温区（＞510 K）的脱附量增加．这种双组分并吸附效应在IR谱图上表现为NH_3共吸附诱发生成了一种新的CO_2吸附态，即在碱中心上形成单齿碳酸根物种．同时CO_2共吸附又强化NH_3与Zr~(4＋)（Lewis酸中心）的配位键合．这表明ZrO_2表面存在相互邻接的酸中心和碱中心，它们通过表面键诱导极化而令酸－碱相互作用加强．这类双组分共吸附效应可归结为表面键诱导酸－碱相互作用．     

温度对Mg-Al-O复合氧化物催化剂体相和表面酸碱性质的影响

用ＮＨ３和ＣＯ２作探针分子,采用红外光谱,真空原位测定Ｍｇ－Ａｌ－Ｏ复合氧化物表面酸碱中心的类型结果表明,主要存在Ｌ酸,碱中心是氧阴离子,而焙烧温度对样品表面碱中心的类型几乎没有影响,在６７３、８７３和１０７８Ｋ焙烧样品的固态ＭＡＳ＾２７Ａｌ核磁共振结果显示,样品呈现显著的物相转变,炽的过渡态对确定它们碱性质显得非常重要。ＸＰＳ测定样品中Ａｌ２ａ和Ｏ１ａ结合能与样品表面酸碱中心的强度相关。     

V2O5/SiO2催化剂的异丁烷选择氧化反应性能

 采用溶胶－凝胶法和浸渍法制备了V2O5／SiO2催化剂,并用XRD,IR,TPD和活性评价等手段对催化剂的表面构造、化学吸附性能和异丁烷选择氧化反应性能进行了研究．结果表明：催化剂表面由Lewis碱位V＝O双键的端氧和Lewis酸位V5＋构成,异丁烷分子主要通过甲基中的H双位吸附在催化剂表面的Lewis碱位上,异丁烯分子可通过甲基的H吸附在催化剂表面的Lewis碱位,也可通过C＝C双键吸附在催化剂表面的Lewis酸位上．在常压条件下,异丁烷选择氧化产物主要有异丁烯、甲基丙烯醛和甲基丙烯酸,其中深度氧化产物CO2主要由通过C＝C吸附的异丁烯继续反应生成．     

SO42-/Zr-ZSM-5 超强酸催化剂的制备和表征

以硅溶胶和氧氯化锆为硅源和锆源，采用水热合成的方法制得具有ZSM-5结构的Zr-Si分子筛；用0.5mol/L的硫酸处理该分子筛，并在550℃焙烧，制得具有ZSM-5结构的SO4^2-/ZrO2-SiO2分子筛型的固体超强酸。采用XRD、SEM、TG、IR、NH3-PHD和指示剂法对其结构和酸性进行表征。结果表明，该SO4^2-/ZrO2-SiO2具有ZSM-5结构和超强酸性，其酸强度大于-13.75，且具有良好的热稳定性。     

Effects of Zr/Ti molar ratio in SO42-/ZrO2-TiO2 calcined at different temperatures on its surface properties and glucose reactivity in near-critical methanol

Effects of Zr/Ti molar ratio in SO42-/ZrO2-TiO2 solid acid catalyst calcined at different temperatures on its surface properties and catalytic activity were thoroughly investigated in this paper. The physicochemical characteristics of prepared samples were determined by N2 adsorptiondesorption, XRD, NH3-TPD and XPS techniques, respectively. It was found that the crystallization temperature of the samples increased after the combination of ZrO2 and TiO2; and phase transformations from the anatase to the rutile of TiO2 species and the tetragonal to the monoclinic of ZrO2 species were effectively suppressed at higher temperature. The sample with a Zr/Ti molar ratio of 3/1 calcined at 450℃ showed the highest surface area and the most acid sites among all the tested samples. The acid site densities of samples were relatively closed to each other if they were calcined at the same temperature, however, decreased with the calcination temperature. The result indicates that the sulfur content in samples is a crucial factor to control the acid site density. Calcining the sample at 650℃ and higher temperatures resulted in a significant desorption of sulfate ion on the samples. The synthesized samples were evaluated as a potential catalyst for glucose conversion under the near-critical methanol conditions (200℃/4 MPa). The results suggested that the relatively weaker acid sites of the catalyst were more favorable for the accumulation of methyl glucosides, while the moderate acid sites were responsible for the formation of methyl levulinate. The catalytic activity for methyl levulinate production almost increases linearly with the catalyst acid site density. The catalyst deactivation is due to the loss of sulfate ion and the two catalysts with Zr/Ti molar ratios of 3/1 and 1/3 could effectively alleviate the deactivation caused by sulfate solution in the reaction medium and can be reused after calcination with the reuse rate of over 90% in terms of the methyl levulinate selectivity.