添加氧化镧对镍催化剂上一氧化碳甲烷化反应的影响

用脉冲热重差热法及程序升温脱附法研究了添加氧化镧对镍催化剂催化一氧化碳甲烷化反应的影响。结果表明,氧化镧对氧化镍的还原温度没有显著影响。它使无载体的镍催化剂的金属镍表面积稍有降低,但可使Ni/γ-Al_2O_3的镍表面积增加。氧化镧使吸附在镍上的一氧化碳发生解离和岐化反应能力增加,但使氢在镍上的吸附强度减弱。由这两种作用的综合结果,使得添加氧化镧之后的镍催化剂对一氧化碳甲烷化催化反应的转化频率没有显著变化。     

复合沉淀剂制备高质量碳酸镧及氧化镧的研究

为满足稀土工业生产对环保、经济的沉淀剂及沉淀技术的需求,以氯化镧料液为原料,碳酸氢钠和碳酸钠为复合沉淀剂制备了碳酸镧和氧化镧。研究了加料方式、复合沉淀剂配比、反应温度、料液浓度、料液及沉淀剂的流量、沉淀过程pH值范围、添加晶种等因素对碳酸镧形貌、粒度及氧化镧中Cl~-,Na₂O含量和稀土总量(REO)等理化性能的影响,运用SEM、粒度分析、XRD等手段对碳酸镧或对应氧化镧形貌、粒度进行了表征。结果表明,控制复合沉淀剂中碳酸氢钠和碳酸钠摩尔比为1∶4,反应温度30℃,料液浓度为110g·L^-1,料液流量为6.0mL·min^-1,沉淀过程pH值为4.0～4.5,在添加适量碳酸镧晶种和并流加料的条件下,可获得易沉降,粒度D50为23.46μm,形貌为片状堆叠成的类球形La₂(CO₃)₃·8H₂O晶体;灼烧后氧化镧产品稀土总量为99.62%,Cl~-和Na₂O含量分别为0.01%和0.001%,达到国家标准GB/T415...     

锶掺杂对氧化镧催化甲烷氧化偶联反应的影响

甲烷氧化偶联反应(OCM)是天然气直接转化利用的重要途径之一.该反应通过甲烷和氧气在催化剂作用下一步将甲烷直接转化为乙烯等具有高附加值的产品,避免了涉及高能耗过程的合成气间接路径,不仅有可能减少中间副产物的生成,还有可能大大提升整个过程的能源利用效率.因此,研究OCM反应具有十分重要的实际意义.目前氧化镧基催化剂具有良好的催化活性、产物选择性和热稳定性,但在OCM反应中产品收率仍未能达到工业应用的要求,因而近几十年来高效OCM催化剂的研发一直是研究热点.实验发现,锶掺杂氧化镧催化剂具有更为优异的催化性能,主要表现在具有比纯氧化镧催化剂更高的催化活性和产物选择性,但对于锶掺杂的影响机制仍然缺乏系统的理论研究.目前普遍认为,甲烷活化是OCM反应的第一步,也是决速步,这主要是由于C?H键活化需要越过很高的能垒,因此往往需要很高的温度.本文主要采用团簇模型,通过密度泛函理论计算来研究OCM反应中锶掺杂对氧化镧催化剂上甲烷活化性能的影响及其作用原理.本文构建了八种锶掺杂的氧化镧团簇作为该催化剂模型,可分为没有自由基性质的团簇(LaSrO2(OH),La2SrO4,La3SrO5(OH),La5SrO8(OH))和具有自由基性质的团簇(LaSrO3,La2SrO4(OH),La3SrO6,La5SrO9).我们计算了甲烷在这些锶掺杂氧化镧团簇上Sr?O和La?O酸碱对位点以及氧自由基活性位点上的活化机制,以研究锶掺杂对OCM反应活性的影响,并与我们前期计算的纯氧化镧团簇上甲烷活化性能进行了对比.通过计算甲烷在不同锶掺杂氧化镧团簇上的物理和化学吸附能、活化能垒以及甲基自由基的脱附能,发现锶掺杂氧化镧团簇上的甲烷活化在热力学和动力学上都要比纯氧化镧团簇上更为有利.对于具有相同金属原子数目的团簇,甲烷在La?O上活化的能垒大小为:化学计量比的La?Sr?O团簇<非化学计量比的La?Sr?O团簇<化学计量比的La?O团簇;而甲烷在Sr?O上活化的能垒大小依次是:化学计量比的La?Sr?O团簇<非化学计量比的La?Sr?O团簇.给定一个锶掺杂氧化镧团簇,甲烷在不同活化位点上的活化能垒大小通常是:O·<相似文献   

Li／La2O3的表面活性氧及其在甲烷氧化偶联中的催化行为

甲烷氧化偶联反应近年来研究十分活跃。Lunsford等报道了载有碱金属的碱土氧化物是对此反应有效的催化剂,并提出晶格取代型活性中心[M~ O~-〕和表面活化、气相偶联的反应机理。Otsuka等系统地研究了稀土氧化物的甲烷氧化偶联活性,本文通过氧化镧中添加锂前后的对比,运用骤冷技术与ESR法研究了催化剂的表面活性氧,以低温TPD法研究了甲烷在催化剂表面上的吸附与活化,以及在甲烷氧化偶联中的催化行为。     

氧化镧催化剂上的低温甲烷氧化偶联反应

 采用沉淀法制备了氧化镧催化剂,并考察其催化低温甲烷氧化偶联反应的性能. 催化剂性能测试结果表明,在723 K, CH4/O2摩尔比=3和GHSV=7500 ml/(g·h)的条件下,甲烷的转化率和C2的选择性分别达26.6%和40.8%, 比商品化氧化镧催化剂的启动温度低100 K. 催化剂的表征结果表明,沉淀法制备的氧化镧催化剂与商品化的氧化镧催化剂都为六方晶相的氧化镧,但前者具有较大的比表面积,并且在598 K处出现一个明显的O2脱附峰.     

二氧化碳碳化法制备氧化镧粉体研究

对二氧化碳直接碳化制备氧化镧粉体进行了研究,以氯化镧溶液和二氧化碳为原料,通过调控反应体系pH值制备获得稀土碳酸盐,再经过焙烧得到粒径小、粒度分布窄的氧化镧粉体。研究表明:在不同反应温度和pH条件下,通过碳化法可以获得不同形貌的前驱体,其中控制反应温度为25℃,pH为5的条件下,可以获得片状碳酸镧前驱体;经XRD,FI-IR,TG-DSC分析表征,确定该前驱体化学组成为La2(CO3)3·3.2H2O;通过焙烧可获得中值粒径D50为4.75μm,粒度分布(D90-D10)/(2×D50)<1.00的氧化镧粉体。二氧化碳碳化法制备氧化镧粉体技术具有条件温和、产品粒径小、粒度分布窄、易规模化生产的优点,而且可以实现二氧化碳循环利用以减少温室效应。     

镧改性铜基铝铈交联蒙脱土的制备及其对丙烯选择性还原NO的催化性能

 制备了镧改性铜基铝铈交联蒙脱土催化剂La/Cu/SO2-4/AlCe-PILM,研究了它在富氧条件下对丙烯选择还原NO的催化性能,考察了镧的添加方法、添加量及催化剂焙烧温度对La/Cu/SO2-4/AlCe-PILM催化性能的影响. 结果表明,采用分步浸渍法引入镧能显著提高催化剂对NO选择还原反应的催化活性和高温稳定性,镧的添加量为1.0%时,经500 ℃焙烧制得的La/Cu/SO2-4/AlCe-PILM催化剂性能较佳,NO最大转化率由未加镧时的49.1%提高到加镧时的57.2%,在650 ℃反应时La/Cu/SO2-4/AlCe-PILM上的NO转化率仍高达20%. XRD,TPR和XPS表征分析结果表明,镧物种和铜物种均呈分散状态,镧的引入可能促进了活性中心Cu2+的氧化还原催化循环过程,从而提高了催化剂对丙烯选择还原NO反应的催化活性.     

锶掺杂对氧化镧催化甲烷氧化偶联反应的影响（英文）

甲烷氧化偶联反应(OCM)是天然气直接转化利用的重要途径之一.该反应通过甲烷和氧气在催化剂作用下一步将甲烷直接转化为乙烯等具有高附加值的产品,避免了涉及高能耗过程的合成气间接路径,不仅有可能减少中间副产物的生成,还有可能大大提升整个过程的能源利用效率.因此,研究OCM反应具有十分重要的实际意义.目前氧化镧基催化剂具有良好的催化活性、产物选择性和热稳定性,但在OCM反应中产品收率仍未能达到工业应用的要求,因而近几十年来高效OCM催化剂的研发一直是研究热点.实验发现,锶掺杂氧化镧催化剂具有更为优异的催化性能,主要表现在具有比纯氧化镧催化剂更高的催化活性和产物选择性,但对于锶掺杂的影响机制仍然缺乏系统的理论研究.目前普遍认为,甲烷活化是OCM反应的第一步,也是决速步,这主要是由于C-H键活化需要越过很高的能垒,因此往往需要很高的温度.本文主要采用团簇模型,通过密度泛函理论计算来研究OCM反应中锶掺杂对氧化镧催化剂上甲烷活化性能的影响及其作用原理.本文构建了八种锶掺杂的氧化镧团簇作为该催化剂模型,可分为没有自由基性质的团簇(LaSrO_2(OH),La_2SrO_4,La_3SrO_5(OH),La_5SrO_8(OH))和具有自由基性质的团簇(LaSrO_3,La_2SrO_4(OH),La_3SrO_6,La_5SrO_9).我们计算了甲烷在这些锶掺杂氧化镧团簇上Sr-O和La-O酸碱对位点以及氧自由基活性位点上的活化机制,以研究锶掺杂对OCM反应活性的影响,并与我们前期计算的纯氧化镧团簇上甲烷活化性能进行了对比.通过计算甲烷在不同锶掺杂氧化镧团簇上的物理和化学吸附能、活化能垒以及甲基自由基的脱附能,发现锶掺杂氧化镧团簇上的甲烷活化在热力学和动力学上都要比纯氧化镧团簇上更为有利.对于具有相同金属原子数目的团簇,甲烷在La-O上活化的能垒大小为:化学计量比的La-Sr-O团簇非化学计量比的La-Sr-O团簇化学计量比的La-O团簇;而甲烷在Sr-O上活化的能垒大小依次是:化学计量比的La-Sr-O团簇非化学计量比的La-Sr-O团簇.给定一个锶掺杂氧化镧团簇,甲烷在不同活化位点上的活化能垒大小通常是:O·Sr-OLa-O,其中无论何种性质的锶掺杂氧化镧团簇,甲烷在Sr-O上的反应活性要高于La-O上的,而对于具有自由基特征的锶掺杂氧化镧团簇,甲烷更容易在氧自由基位点上发生解离.此外,对于没有自由基特征的锶掺杂氧化镧团簇,甲基自由基的脱附如同纯氧化镧团簇一样是强吸热过程.相反,对于具有自由基特性的锶掺杂氧化镧团簇,甲基自由基的脱附则十分容易.由此可见,锶掺杂促进氧化镧催化剂上OCM反应活性主要有以下两个原因:(1)通过掺杂可以提供具有自由基特性的氧活性位点,(2)对于非自由基性质的团簇,可以增强金属.氧对位点的碱性和甲烷反应活性,从而有效降低了甲烷的活化能垒和甲基自由基的脱附能.     

原位红外光谱研究镧对负载钯催化剂上甲醇车尾气氧化机理的影响

在色谱微反装置上考察了负载Pd催化剂的甲醇深度氧化性能.结果表明,在γ氧化铝载体中,添加镧对负载Pd催化剂催化活性和选择性影响较大,甲醇氧化含氧中间物含量大大降低.利用insituFTIR技术测定了镧改性后的负载Pd催化剂表面的吸附物种和表面的程序升温反应,对负载Pd催化剂甲醇深度氧化反应机理进行了探讨.     

水合氯化镧与二乙氨基荒酸二乙铵配合行为的热化学

在干燥氮气气氛下，以无水乙醇为溶剂，制备了低水合氯化镧与二乙氨基荒酸 二乙铵（D-DDC）的配合物，确定其组成为Et_2NH_2[La(S_2CNEt_2)_4]。用微量热 法测定了298.15 K下水合氯化镧和D-DDC在无水乙醇中的溶解焓和不同温度下二乙 氨基荒酸镧液相生成反应的焓变。在实验和计算基础上，得到了液相生成反应的热 力学参数（活化焓、活化熵和活化自由能）、速率常数和动力学参数（表现活化能 、频率因子和反应基数），通过合理的热化学循环，求得了标题固相反应的焓变。     

焙烧温度对Ni/La(Ⅲ)催化剂氢解山梨醇制备低碳二元醇性能的影响

采用水热法合成了纳米棒状La(OH)₃载体,通过湿式浸渍方法制备了10%Ni/La(Ⅲ)负载型催化剂,考察了500~800℃不同焙烧温度对于催化剂氢解山梨醇制备低碳二元醇的影响,结合XRD、SEM/EDS、BET、H₂-TPR-MS、CO/CO₂-TPD-MS、TG和ICP-AES等表征手段对Ni/La(Ⅲ)催化剂的构效关系进行了分析。结果表明,Ni/La(Ⅲ)催化剂表现出高的氢解反应活性,在较低的焙烧温度下(500℃)催化剂主要以NiO/La₂O₂CO₃结构形式存在。随着焙烧温度的升高,NiO/La₂O₂CO₃逐渐向La₂NiO₄-La₂O₃进行转变。碱性是影响不同催化剂活性的决定因素,高的焙烧温度促进了催化剂中强碱性位的生成,显著提高了氢解反应活性,但对液体产物的选择性无明显影响,在220℃、4MPa H₂、1.5h的条件下,山梨醇完全转化,低碳二元醇的产率可达到53%。低的焙烧温度则增加了催化剂的水热稳定性。催化剂的失活主要归结于活性金属粒子在水相反应中从载体表面脱落而发生团聚,降低氢解反应活性。     

Ba-La-O-(F)催化剂的碱性及其OCM反应性能

采用XRD,TPD和高温原位IR光谱对La₂O₃,BaO/La₂O₃,BaF₂/La₂O₃,LaOF和BaF₂/LaOF等催化剂的组成、结构和CO₂在催化剂上的吸附状况进行了表征,并结合催化剂性能评价结果对该系列催化剂的碱性及其与OCM反应性能的关系进行了考察.结果表明,催化剂OCM反应性能与其酸碱性的强弱无简单的对应关系.     

KF/La2O2CO3固体碱的制备、表征及催化酯交换反应的性能——一个综合创新实验

固体碱催化剂具有易分离、可循环使用、对设备无腐蚀、可使反应工艺过程连续化等优点。它被认为是催化酯交换反应制备可再生能源生物柴油的一种优异催化剂。本实验是在科研成果的基础上创新设计了一个综合实验。通过浸渍法制备了KF/La2O2CO3固体碱催化剂;利用X射线衍射测定了其物相,使用CO2程序升温脱附技术测定了催化剂的表面碱性;并以三丁酸甘油酯与甲醇进行酯交换反应作为模型反应,考查其催化活性。     

以钙钛矿型复合氧化物为前驱体构筑La-Ce氧化物修饰的Pt-Co纳米双金属催化剂及其对CO氧化的性能

利用钙钛矿型复合氧化物(PTO)可以将多种金属离子限域并均匀混合于钙钛矿晶格中的特点,提出了一种构筑氧化物修饰的纳米双金属催化剂团簇的新构想。以担载于大比表面积SiO_2上的钙钛矿型复合氧化物La_(1-y)Ce_yCo_(0.87)Pt_(0.13)O_3/SiO_2作为前驱体,将La、Ce、Co和Pt多种金属离子均匀混合并限域于PTO晶粒中,还原后得到Pt-Co/La-Ce-O/SiO_2催化剂;通过氮气吸附-脱附、XRD、H2-TPR和TEM等手段对Pt-Co/La-Ce-O/SiO_2催化剂进行了表征,考察了其对CO氧化的催化性能,研究了构效关系。结果发现,La-Ce-O-Pt-Co构成了纳米团簇,担载于SiO_2表面,形成了Pt-Co纳米双金属颗粒; Co修饰Pt提高了其催化活性,而添加Ce进一步改善了其催化性能。当Ce含量(y)为0.2时,催化剂La_(0.8)Ce_(0.2)Co_(0.87)Pt_(0.13)O_3/SiO_2的活性最佳,在120℃下即可实现CO完全转化,且在含体积分数15%H_2O及12.5%CO_2的气氛中仍具有较好的催化性能。稳定性测试表明,所制得的Pt-Co/La-Ce-O/SiO_2催化剂具有良好的稳定性和抗烧结性能。     

柴油机尾气碳黑氧化催化剂钛酸钾的制备与表征

以TiO₂和K₂CO₃为原料,采用固相法合成K/Ti比不同的钛酸钾催化剂。利用XRD和SEM对催化剂结构进行表征,并通过程序升温反应（TPR）对催化剂活性进行评估。结果表明,K₂Ti₂O₅在850℃达到较好的结晶度,分别以CH₃COOK、KNO₃及K₂CO₃作为K前驱体时,制备出的K₂Ti₂O₅结晶程度基本一致;K/Ti比较高的K₂Ti₂O₅可明显降低碳黑颗粒氧化温度,最低起燃温度为280℃,且K₂Ti₂O₅比担载贵金属Pt催化剂的碳黑氧化催化活性更高。     

煤灰/K_2CO_3/Fe_2O_3对脱矿无烟煤燃点与燃烧速率的影响(英文)

考察了煤灰/K2CO3/Fe2O3及其之间的相互作用对酸洗无烟煤燃点和燃烧速率的影响。不同温度下制备的煤灰显示了不一样的性质(如化学组成、颜色和形貌)。脱矿无烟煤(负载和非负载催化剂)的燃烧反应性测试在热重分析仪(TGDTG)中完成,结果表明,煤灰本身对酸洗无烟煤的燃点几乎没有影响,而高温下制备的煤灰能够明显提高酸洗无烟煤的燃烧速率。当煤灰和K2CO3或者Fe2O3的混合物加入酸洗无烟煤中作为燃烧催化剂时,可以看出与单独使用K2CO3或Fe2O3相比,煤灰的加入明显导致酸洗煤的燃烧速率下降,而对其燃点影响不大。同样,K2CO3和Fe2O3之间的相互作用也能够对酸洗无烟煤的燃烧速率产生负面影响。     

Ni-Co、Ni-Cu双金属合金催化剂用于CO甲烷化

以钙钛矿型复合氧化物LaNi_(0.9)Co_(0.1)O_3和LaNi_(0.9)Cu_(0.1)O_3为前驱体制备了Ni-Co/La_2O_3和Ni-Cu/La_2O_3双金属合金催化剂。结果表明,双金属合金催化剂中,各组分间相互稀释,具有较强的抗烧结性能;催化剂表面的积炭主要取决于CO在催化剂表面的吸附形态,Ni-Co双金属催化剂中,Co掺杂改变了CO在催化剂表面的吸附形式和吸附强度,使得Ni-Co双金属催化剂具有较强的抗积炭性能。Ni-Co双金属合金催化剂用于CO甲烷化反应时,显现出较好的活性、选择性和稳定性。     

La2O3助剂对Rh/SiO2催化CO加氢反应性能的影响

采用溶胶凝胶法制备了SiO_2和La_2O_3-SiO_2载体,再通过浸渍法分别引入Rh-La和Rh组分,研究考察了La引入方式对Rh/SiO_2催化CO加氢反应性能的影响。结果表明,La的添加有利于提高Rh的分散度,促进Rh+中心数的增加,有效地抑制产物中CO2的生成,提高含氧化合物选择性。此外,La的引入方式会影响La与Rh间的相互作用强弱,Rh和La共浸渍制得的2Rh-5La_2O_3/SiO_2催化剂中Rh-La相互作用较强,削弱的Rh-CO键有利于反应过程中CO的插入反应,使得产物以C_(2+)含氧化合物为主。而La以助剂形式掺入SiO_2制得的2Rh/5La_2O_3-SiO_2催化剂具有较弱的La-Rh相互作用,其产物则以甲醇、乙醇等低碳醇为主。     

煤化学链燃烧Fe2O3载氧体的反应性研究

利用流化床反应器并以水蒸气作为气化-流化介质,研究了温度、反应时间、循环数对Fe₂O₃载氧体反应性的影响。实验表明,载氧体与煤气化产物的反应性随温度升高而增强,且温度越高,反应受化学反应控制时间越短。当温度高于900℃时,煤中碳转化为CO₂的比率大于90%,载氧体体现了很好的反应性,但反应温度低于850℃时,比率小于75%。反应温度900℃时,CO₂干基浓度随循环数而逐渐降低,CO、CH₄浓度增加,且CH₄浓度值大于CO。利用XRD、SEM分析了固体反应产物成分与微观形态结构。分析表明,Fe₂O₃的还原产物为Fe₃O₄,载氧体颗粒随循环数增加而逐渐烧结。     

SBA-15表面改性及其对介孔La0.8Sr0.2CoO3钙钛矿型催化剂结构和性能的影响

Mesoporous SBA-15 with mesopore diameter up to 10.1 nm was prepared by a hydrothermal method, and was further functionalized to obtain different surface properties. Thus-prepared SBA-15 was employed as a template to synthesize rhombohedrally crystallized mesoporous La_0.8Sr_0.2CoO₃ perovskite via a nanocasting method. The surface properties of the SBA-15 were adjusted by treatment with concentrated hydrochloric acid, trimethylchlorosilane (TMCS), and 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES). A series of characterization techniques verified that all the synthesized templates possessed ordered two-dimensional hexagonal mesoporous structure, and the surface was successfully modified with methyl and amino groups. The mesoporous perovskite structure was formed in the samples and the surface properties of SBA-15 significantly influenced the structure and properties of La_0.8Sr_0.2CoO₃ perovskite oxides. Wide-angle X-ray diffraction patterns suggested that the modified silica templates were conducive to the formation of pure perovskite frameworks with good crystallinity. The catalysts also possessed mesoporous structure, as confirmed by small-angle XRD patterns, high-resolution transmission electron microscopy images, and nitrogen adsorption analysis. Moreover, the La_0.8Sr_0.2CoO₃ materials synthesized using surface-functionalized templates exhibited relatively higher catalytic activity and stability in CO oxidation. Complete CO conversion could be achieved at 140℃ using the thus-prepared La_0.8Sr_0.2CoO₃ materials, and no significant loss in catalytic activity was observed after 100 h of on-stream reaction experiments. X-ray photoelectron spectroscopy, H₂ temperature-programmed reduction, and O₂ temperature-programmed desorption experiments revealed that the existence of Co⁴⁺, Sr enrichment in the perovskite structure, and high content of adsorbed oxygen species play a critical role in the enhanced catalytic activity of the catalysts. We also proposed the possible reasons for the effect of surface properties of the silica templates on the structure and properties of the La_0.8Sr_0.2CoO₃ nanomaterials.