Pt/CexZr1-xO2催化剂上丙烷完全氧化性能研究

采用沉淀法制备了ZrO2,CeO2和Ce0.7Zr0.3O2载体,并用浸渍法制备负载型Pt催化剂。考察了500和900℃焙烧催化剂的丙烷完全氧化性能和水汽对丙烷氧化反应的影响。对于500℃焙烧的催化剂,催化剂的丙烷氧化活性顺序为:Pt/ZrO2-500>Pt/CeO2-500>Pt/Ce0.7Zr0.3O2-500;而经900℃焙烧的催化剂活性顺序为:Pt/ZrO2-900>Pt/Ce0.7Zr0.3O2-900>Pt/CeO2-900。反应气氛中水汽的存在对两种Pt/ZrO2催化剂的活性均有抑制作用(T50温度均提高了10~15℃);而对于Pt/CeO2-500催化剂有抑制作用(T50温度提高10℃),但对Pt/CeO2-900催化剂活性有促进作用(T50温度下降25℃);对于两种Pt/Ce0.7Zr0.3O2催化剂活性具有促进作用(T50温度均下降5~25℃)。表征结果表明催化剂的活性与其表面Pt物种价态密切相关,催化剂表面上Pt0物种有利于活性的提高。Pt/Ce0.7Zr0.3O2-500催化剂中只含有氧化态Pt物种(Pt^2+),而Pt/Ce0.7Zr0.3O2-900催化剂中则含有部分金属态Pt物种,因此其活性高于Pt/Ce0.7Zr0.3O2-500催化剂。     

K改性的Pt/Al2O3催化剂上CO氧化反应：反应动力学和红外光谱研究

CO氧化不仅具有重要的实用价值,而且在基础研究中被用于考察反应机理及催化剂结构敏感性等一些重要问题,因此,该反应在催化领域中具有重要意义. Pt基催化剂被广泛应用于CO氧化反应.其催化活性取决于催化剂的制备方法.其中,碱金属如Na、K等助剂的添加可有效促进催化活性,红外光谱证据表明,其促进作用在于碱金属的添加可降低CO与表面Pt原子的相互作用.尽管如此,催化剂上反应动力学证据却十分缺乏.反应动力学的研究可以提供一些本证反应信息如反应基元步骤、反应速率表达式以及反应机理等.通过对比不同催化剂之间的反应动力学行为,可以进一步解释碱金属对催化剂结构以及反应行为的影响.因此在本工作中,我们制备了一系列以K为助剂的Pt/Al2O3催化剂,并进行了CO氧化的反应动力学研究,考察了助剂对CO反应级数和反应活化能的影响.结合原位红外光谱表征,进一步揭示了助剂在反应中的作用.通过对比不同Pt和K含量的催化剂上CO氧化反应活性,我们发现, K的添加能促进反应活性,且随着催化剂中K含量的增加,促进程度越明显.例如,0.42K-2Pt/Al2O3上T50温度比对应的2Pt/Al2O3降低了30oC.不同催化剂上CO氧化的反应动力学实验表明,反应速率随着CO的分压的增加而降低;但随着O2分压的增加而增大.幂函数反应速率表达式推导得到的反应级数发现,对于含K的催化剂其CO的反应级数(约为–0.2)明显比不含K的催化剂(约为–0.5)中高,说明K的添加减弱了CO与表面Pt原子之间的吸附能力.但对O2的反应级数影响较小.例如：在0.42K-2.0Pt/Al2O3上反应速率表达式为r =6.55′10–7pco–0.22po20.63;而在2.0Pt/Al2O3上为r =2.56′10–7pco–0.53po20.70.表观反应活化能的计算表明,含K的催化剂上表观反应活化能较低,进一步说明K的添加有利于反应进行.根据反应速率表达式,我们进行了基元步骤的推导,并计算了反应动力学参数.结果发现,与不含K的催化剂相比,含K的催化剂中本征反应速率常数明显增加,而CO吸附平衡常数降低了一半,表明K的存在使CO在Pt表面上的覆盖度降低.我们还通过原位红外光谱对比了催化剂上CO吸附行为的差异.数据表明,与不含K的催化剂相比, K的添加一方面降低了CO在催化剂表面的吸附量(峰面积变小);另一方面显著降低了CO在Pt表面上的脱附温度,说明两者之间的相互作用力减弱.综上所述,通过反应动力学和红外光谱实验,我们认为K助剂与表面Pt原子相互作用后生成了较为稳定的Pt–O–K物种.尽管该物种的具体结构目前还不明确,但我们的实验证据表明,该物种的存在可以有效减弱CO与表面Pt原子之间的相互作用,降低CO的表面覆盖度并有利于O2在Pt表面的竞争吸附,从而降低了表面吸附的CO与O2之间反应的能垒,促进了反应性能.     

负载型MoO3 /γ-Al2O3催化剂中晶格氧的丙烷氧化脱氢反应性能

采用X射线衍射(XRD),氢气程序升温还原(H2-TPR)和无氧脉冲反应评价等研究了MoO3在γ-Al2O3载体表面的分散状态和负载型MoO3/γ-Al2O3催化剂晶格氧物种的丙烷氧化脱氢反应性能.结果表明在γ-Al2O3表面MoO3分散容量的实测值(4.73Mo6 /nm2)与按照"嵌入模型"估算的理论分散容量(4.90 Mo6 /nm2)接近.在分散容量以下,键合在γ-Al2O3表面孤立的Mo-O-Al物种倾向于分散在相邻的空位上且通过Mo-O-Mo化学键相连形成聚合的表面MoOx物种.随着MoO3负载量增加,Mo-O-Al键合方式逐步转变为Mo-O-Mo键合方式,钼离子周围的氧离子活泼性下降,导致丙烷氧化脱氢反应活性下降.超过分散容量以上的Mo离子以晶相形式存在.由于钼离子表面利用率下降,尤其是多层的晶相氧化钼表面Mo-O-Mo物种难以与载体表面铝离子键合,导致与钼离子相结合的氧离子可移动性下降、反应活泼性降低,催化剂的丙烷氧化脱氢反应活性急剧下降.     

低碳烷烃与二氧化碳催化转化研究进展

页岩气革命为低碳经济发展提供了重要契机.在低碳烷烃(甲烷和乙烷)催化转化过程中,以二氧化碳作为氧化剂参与反应,通过C–H键的选择性活化可将页岩气转化为优质化工原料——合成气和乙烯,是一种低碳烷烃转化与二氧化碳资源化利用的工艺路线.本文总结了近年来甲烷干重整与乙烷和二氧化碳反应中与C–H键活化相关的研究进展,分析了甲烷干重整中镍基催化剂积碳及乙烷和二氧化碳反应中产物选择性的主要影响因素,并对该研究未来的发展方向进行了展望.     

ZrO2改性对Pt/Al2O3催化剂上CO氧化性能的影响

用流动反应法、TPR和TPD－MS等技术研究了Pt／Al2O3催化剂掺杂ZrO2体系上CO的催化氧化反应、氧物种的还原及脱出－恢复行为．结果表明，掺杂ZrO2有利于催化剂上氧物种的脱出－恢复，从而促进CO氧化活性及表面活泼氧物种与氢的反应．并用催化剂集团结构适应理论对结果作出了解释．     

添加碱金属助剂对负载型铂锡催化剂长链烷烃脱氢反应性能的影响

 采用微型催化反应装置,结合氢化学吸附、吡啶吸附的红外光谱、热重分析和程序升温还原等物理化学手段,研究了添加碱金属助剂对负载型Pt－Sn／γ－Al2O3催化剂的长链烷烃（C10～C13）脱氢反应性能、表面酸性、金属表面性质以及负载组分与载体之间相互作用的影响．发现添加一定量的Li＋和Na＋可以减少催化剂的积炭量,提高催化剂的金属表面裸露度,从而改善催化剂的脱氢反应稳定性．而添加碱性较强的K＋和Cs＋虽可以提高催化剂的抗积炭性能,但破坏了Pt－Sn－Al2O3之间的相互作用,使锡组分易被还原,催化剂的活性表面减小,从而抑制了催化剂的脱氢反应活性．     

ZrO2助剂对Co/SiO2催化剂在Fischer-Tropsch 合成反应中稳定性的影响

采用TPR、XRD、XPS和H2脉冲吸附等表征手段考察了ZrO2助剂对Co/SiO2催化剂在Fischer-Tropsch(F-T)合成中稳定性的影响。结果表明，ZrO2的引入促进了钴物种在催化剂上的分散并明显抑制了该催化剂的失活；在反应过程中ZrO2起到结构助剂的作用，明显抑制了Co/SiO2催化剂上硅酸钴或水合硅酸钴物种的生成。     

低温甲烷氧化偶联Li- ZnO/La2O3催化剂

采用浸渍法制备了Li- ZnO/La2O3催化剂并考察了其低温催化甲烷氧化偶联反应性能. 反应条件下, 在考察的w(Li)=2%和w(ZnO)=20%的Li- ZnO/La2O3在680 ℃得到了甲烷转化率为27.3%, C2选择性为65.2%, C2收率为17.8%的结果；在700 ℃, C2收率达到21.8%. Raman和XPS表征结果表明, 催化剂低温催化性能与表面的活性吸附氧物种含量相关；La2O2CO3物种可能是提高催化剂的C2选择性的关键.     

La助剂添加方式对甲烷催化燃烧用Mn/Al2O3催化剂的影响

采用等体积浸渍法制备了La改性的Mn/Al2O3催化剂.以甲烷燃烧反应为探针反应,考察了La2O3的引入方法对其催化活性的影响.催化剂的物化性质经TPR,XRD和XPS表征.研究结果表明,La的添加顺序对催化剂的物化性质和催化活性有显著影响.在以共浸渍方式制备的催化剂A中,载体与锰物种之间的相互作用大受削弱,锰晶粒变小,分散度增加,催化剂的活性显著提高,甲烷转化率为50%,对应的反应温度比未加L丑时降低了90℃.在先浸LB后浸Mn制备的催化剂C中,La的存在也使催化剂的催化活性大大改善,效果与催化剂A相当.当以先浸Mn后浸La的方式加入助剂时,催化剂B的比表面积降低,催化活性下降.     

贵金属Pt促进Co基费托合成催化剂的原子尺度结构分析

选取化学惰性的β-SiC为载体, 通过共浸渍法制备了Co-Pt/SiC催化剂; 利用球差校正的电子显微镜(AC-STEM), 结合氢气程序升温还原(H₂-TPR)、 CO化学吸附以及准原位X射线吸收光谱(XAS)等手段, 研究了Co-Pt/SiC催化剂中贵金属Pt对于钴基费托反应的促进作用. 结果表明, Pt助剂从提高分散度和还原度两个方面增加了Co⁰活性相的数量, 从而提升了催化剂的费托反应活性. 通过AC-STEM表征了Pt在催化剂上的微观结构状态, 发现Pt助剂主要以单原子或团簇的形式分散在金属Co上. 这种分散形式的Pt对钴基催化剂的促进作用可能遵循氢气解离和氢溢流机理: 分布在Co上的Pt显著提高了催化剂解离氢气的能力, 这有利于促进钴物种的还原, 提高还原度, 同时也有利于促进费托反应过程中H₂的活化以及CO的氢助解离, 提高了催化剂的反应活性, 以及饱和烷烃的选择性.     

Catalytic Combustion of Methane over MnOx／ZrO2-Al2O3 Catalysts

MnOx/Al2O3 and MnOx/ZrO2-Al2O3 catalysts were prepared by incipient wetness impregnation of Mn(CH3COO)2 on the corresponding supports, followed by the characterization using X-ray diffraction (XRD). temperature programmed reduction (TPR) and BET surface area techniques. The result shows the BET surface area of ZrO2-Al2O3 is lower than that of Al2O3 due to the loading of ZrO2.However tile resulted MnOx/ZrO2-Al2O3 catalyst exhibits higher activity for methane combustion than MnOx/Al2O3, because the addition of ZrO2 onto Al2O3 is beneficial for the dispersion of Mn species and the improvement of the lattice oxygen activity in MnOx. subsequently the activation of methane during combustion. The optimum loading of Zr in MnOx/ZrO2-Al2O3 is in the range of 5%-10% correlated with the calcination temperatures of catalyst supports.     

Pt－Mo／Al_2O_3和Pt－Co－Mo／Al_2O_3催化剂中Pt、Co助

利用ＴＰＲ、Ｈ_２－ＴＰＤ技术，考察了氢气氛下的Ｐｔ－Ｍｏ／Ａｌ_２Ｏ_３和Ｐｔ－Ｃｏ－Ｍｏ／Ａｌ_２Ｏ_３催化体系中物种和电荷交换的现象和规律，揭示了Ｐｔ和Ｃｏ在表面Ｍｏ物种还原过程中助剂作用的本质．Ｐｔ－Ｍｏ／Ａｌ_２Ｏ_３的ＴＰＲ、Ｈ_２－ＴＰＤ结果证明，由于微量Ｐｔ参与了表面Ｍｏ物种还原时的物种和电子交换，有效地降低了其还原温度．Ｒｔ－Ｍｏ／Ａｌ_２Ｏ_３在氢还原过程中，氢和Ｍｏ容易形成载有活动氢的氢物种，并储存在催化剂表面，这种活动氢在Ａｒ中，甚至Ａｒ－Ｈ２混合气中可以释放出来。Ｐｔ－Ｃｏ－Ｍｏ／Ａｌ２Ｏ３的研究结果表明，Ｃｏ可以进一步促进Ｍｏ的还原．在样品预还原过程中，氢和Ｃｏ可以形成氢物种，其上的氢具有更强的可动性，很容易溢流到Ｍｏ物种的边上促进其还原．根据以上规律可以推测，加氢脱硫催化剂中Ｃｏ和贵金属的作用是使催化剂更容易形成低价的配位不饱和的钼中心，也就是ＨＤＳ活性中心．     

Synthesis Gas Production from Natural Gas on Supported Pt Catalysts

Auto-thermal reforming of methane, combining partial oxidation and reforming of methane with CO2 or steam, was carried out with Pt/Al2O3, Pt/ZrO2 and Pt/CeO2 catalysts, in a temperature range of 300-900℃. The auto-thermal reforming occurs in two simultaneous stages, namely, total combustion of methane and reforming of the unconverted methane with steam and CO2, with the O2 conversion of 100% starting from 450 ℃. For combination with CO2 reforming, the Pt/CeO2 catalyst showed the lowest initial activity at 800 ℃, and the highest stability over 40 h on-stream. This catalyst also presented the best performance for the reaction with steam at 800 ℃. The higher resistance to coke formation of the catalyst supported on ceria is due to the metal-support interactions and the higher mobility of oxygen in the oxide lattice.     

Quantitative determination of the speciation of surface vanadium oxides and their catalytic activity

A quantitative method based on UV-vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS) was developed that allows determination of the fraction of monomeric and polymeric VO(x) species that are present in vanadate materials. This new quantitative method allows determination of the distribution of monomeric and polymeric surface VO(x) species present in dehydrated supported V(2)O(5)/SiO(2), V(2)O(5)/Al(2)O(3), and V(2)O(5)/ZrO(2) catalysts below monolayer surface coverage when V(2)O(5) nanoparticles are not present. Isolated surface VO(x) species are exclusively present at low surface vanadia coverage on all the dehydrated oxide supports. However, polymeric surface VO(x) species are also present on the dehydrated Al(2)O(3) and ZrO(2) supports at intermediate surface coverage and the polymeric chains are the dominant surface vanadia species at monolayer surface coverage. The propane oxidative dehydrogenation (ODH) turnover frequency (TOF) values are essentially indistinguishable for the isolated and polymeric surface VO(x) species on the same oxide support, and are also not affected by the Br?nsted acidity or reducibility of the surface VO(x) species. The propane ODH TOF, however, varies by more than an order of magnitude with the specific oxide support (ZrO(2) > Al(2)O(3) > SiO(2)) for both the isolated and polymeric surface VO(x) species. These new findings reveal that the support cation is a potent ligand that directly influences the reactivity of the bridging V-O-support bond, the catalytic active site, by controlling its basic character with the support electronegativity. These new fundamental insights about polymerization extent of surface vanadia species on SiO(2), Al(2)O(3), and ZrO(2) are also applicable to other supported vanadia catalysts (e.g., CeO(2), TiO(2), Nb(2)O(5)) as well as other supported metal oxide (e.g., CrO(3), MoO(3), WO(3)) catalyst systems.     

甲烷部分氧化制甲醛催化剂MoO_3／SiO_2及MoO-3·MxOy／SiO_2的程序升温还原研究

利用程序升温还原（ＴＰＲ）方法，研究了甲烷部分氧化制甲醛催化剂ＭｏＯ３／ＳｉＯ２及添加金属氧化物的ＭｏＯ３·ＭｘＯｙ／ＳｉＯ２（Ｍ＝Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ）催化剂上，活性组分在载体上的分散及ＭｏＯ３与ＭｘＯｙ的相互作用．发现钼含量的提高不利于ＭｏＯ３在ＳｉＯ２上的分散，催化剂表面晶相ＭｏＯ３随钼含量的提高而增多．ＳｉＯ２上担载的活性组分有一个最佳值，对应于最佳催化活性．ＭｏＯ３·ＭｘＯｙ／ＳｉＯ２催化剂中ＭｏＯ３与ＭｘＯｙ发生了不同的相互作用，影响催化剂表面的活性氧物种，导致它们对甲烷氧化活性和甲醛选择性的不同．ＭｏＯ３·Ｖ２Ｏ５／ＳｉＯ２是比较好的催化剂，且Ｖ２Ｏ５添加量有最佳值，对应甲烷氧化制甲醛也有较高的活性和选择性．     

Pt/Al2O3和Pt/CeO2/Al2O3催化甲烷部分氧化制合成气反应

研究了Pt/Al₂O₃和Pt/CeO₂/Al₂O₃对甲烷部分氧化制合成气反应的催化活性,发现Pt/CeO₂/Al₂O₃显示了更高的甲烷转化率和合成气选择性.用H₂-TPR、H₂-TPD、SEM-EDX和XRD等技术对催化剂进行了表征.CeO₂和Pt相互作用促进Pt在催化剂表面的分散,抑制Pt在催化剂表面的迁移;降低了催化剂的燃烧活性,提高了催化剂的部分氧化活性和选择性,可避免因催化剂床层局部温度过高而导致催化剂活性下降或失活,提高了催化剂的稳定性.同时,CeO₂通过促进水汽变换反应使反应体系迅速达到平衡,提高了催化剂对H₂的选择性.     

Partial Oxidation of Methane to Formaldehyde over Superfine Mo／ZrO2 Catalysts

Superfine Mo/ZrO2 catalysts were prepared for partial oxidation of methane to HCHO and characterized by BET,XRD,LRS,H2-TPR and XPS,Mo existed mainly in the form of Zr(MoO4)2,and the catalytic performance and physicochemical properties of the Mo/ZrO2 catalysts were closely related to this species.     

甲烷部分氧化制合成气反应Pt/Al_2O_3和Pt/CeO2/Al_2O_3催化剂的研究(英文)

研究了Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３和Ｐｔ／ＣｅＯ２／Ａｌ２Ｏ３催化剂对甲烷部分氧化制合成气反应的催化活性，发现Ｐｔ／ＣｅＯ２／Ａｌ２Ｏ３显示了比Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３更高的甲烷转化率和合成气选择性。用Ｈ２ＴＰＲ，Ｈ２ＴＰＤ，ＳＥＭ和ＸＲＤ等手段和技术对催化剂进行了表征。ＣｅＯ２与Ｐｔ之间存在较强的相互作用（ＳＭＳＩ），这种作用促进了Ｐｔ在催化剂表面的分散，抑制了Ｐｔ在催化剂表面的迁移，大大降低了催化剂在反应中的完全燃烧活性，提高了催化剂的部分氧化活性和选择性，避免了因催化剂床层局部温度过高而导致催化剂活性下降或失活，提高了催化剂的稳定性。同时，在反应过程中，ＣｅＯ２通过促进水蒸气变换反应（ＷＧＳＲ）的进行使反应体系迅速达到平衡，提高了催化剂对Ｈ２的选择性。     

Mechanisms for the dehydrogenation of alkanes on platinum: insights gained from the reactivity of gaseous cluster cations, Ptn + n=1-21

Rates for the dihydrogen elimination of methane, ethane, and propane with cationic platinum clusters, Pt(n) (+) (1相似文献