CuCl等在γ-Al_2O_3表面的分散及其对乙烯吸附的研究

本文研究了CuCl在γAl_20_3表面上的分散和乙烯在CuCl/γ-Al_2O_3上的吸附和程序升温脱附情况.X射线相定量法和紫外漫反射法都表明用烘烤法或浸渍法制备的CuCl/γ-Al_2O_3中CuCl在γ-Al_2O_3表面可达单层分散.X射线相定量法测得CuCl在γ-Al_2O_3表面上的最大分散量为0.095克CuCl/100米~2γ-Al_2O_3表面.吸附和程序升温脱附研究表明,分散在γ-Al_2O_3表面上的CuCl在室温常压下便可吸附乙烯,比纯CuCl吸附乙烯的能力提高千倍以上,分散后的CuCl吸附乙烯的分子比可高达0.19C_2H_4分子/Cu~ 离子.分散在γ-Al_2O_3表面上的CuCl可与C_2H_4,C_3H_6等形成表面π络合物,但要求有合适的几何环境.这些结果可供利用CuCl/γ-Al_2O_3分离含不饱和键分子时参考。     

负载型CuO—ZnO／γ—Al2O3催化剂抗硫中毒性能的研究

采用XPS、TPR法证明浸渍法制备的CuO-ZnO/Al_2O_3催化剂中的CuO、ZnO和γ-Al_2O_3之间存在强相互作用,Cu量≤7.0wt%,Zn量≤11Wt%时,CuO和ZnO以单分子层分散在γ-Al_2O_3上.催化剂表面Cu和Zn实际含量的比值远小于配制时的比值(Cu/Zn=2),表明ZnO比CuO优先分布在表面.因ZnO比CuO更易和S作用生成ZnS,ZnO在表面的大量存在减少了Cu被S中毒的机率;另外CuO单层分散在Al_2O_3上,还原后生成的Cu~0,由于γ-Al_2O_3的拉电子作用使其处于缺电子状态(CU~(?+)),加上催化剂表面可能有部分CuO和Al_2O_3形成尖晶石,使一部分Cu以Cu~(n+)存在,Cu~((?)+)或Cu~(n+)对S的吸附弱.以上两个原因使负载型铜催化剂具有良好的抗硫中毒性能.     

气相吸附法制备复合载体TiO_2/γ-Al_2O_3及TiO_2在γ-Al_2O_3表面的分散状态

采用气相流动吸附法,以N_2为载气携带TiCl_4通过γ-Al_2O_3床,使TiCl_4吸附在γ-Al_2O_3表面上,经水解、干燥和焙烧制得TiO_2/γ-Al_2O_3复合载体。用XRD,LRS和TEM等表征手段研究了TiO_2在γ-Al_2O_3表面上的分散状态。结果表明,TiO_2在γ-A1_2O_3表面有一分散阈值(0.168 g TiO_2/g γ-Al_2O_3,在阈值以下TiO_2以单层或亚单层分散形式存在,在阈值以上则出现晶相,未发现有体相化合物生成。测定了TiCl_4穿透曲线和吹扫曲线,为用气相流动吸附法制备TiO_2/γ-Al_2O_3复合载体工艺条件的选择提供了基础。     

氧氯化催化剂的组成和分散状态

对氧氯化催化剂C_uCl_2/γ-Al_2O_3的XRD相定量和差热分析表明, 倦化剂的活性组分C_uCl_2以单层分散于载体表面, 最大分散量(阈值)约为O.13gC_uCl_2/gγ-Al_2O_3(γ-Al_2O_3比表面约为170 m~2g~)。TG, XRD和HCI的化学吸附实验表明, 催化剂中活性组分的存在状态和化学组成(CI/Cu比)可随催化剂的处理条件和所处气氛而变化; 在HCl气氛下CI/Cu<2的催化剂可恢复Cl/Cu比为2或大于2; 倦化剂吸附HCl的位置在未被CuCl_2覆盖的γ-Al_2O_3表面上。     

氧化物在载体上的存在状态及其还原性能研究——NiO/γ-Al_2O_3和CuO/γ-Al_2O_3体系

本文用透射电子显微镜、选区电子衍射和X光衍射研究NiO/γ-Al_2O_3和CuO/γ-Al_2O_3体系,结果表明,氧化物在载体表面有单层分散和晶相两种状态。当氧化物含量低于某一阈值时,呈单层分散态,高于此阈值时出现晶相。氢还原研究表明,单层分散态比晶态难还原。晶相NiO在300—400℃还原,单层分散态则要450—530℃;晶相CuO在约180℃时还原,单层分散态则要240—400℃。无论是单层分散的或晶相的氧化物,还原得到的金属都是晶相,但单层分散的氧化物还原出来的金属晶粒较小。     

CuO/γ-Al_2O_3上CO和NO吸附的红外光谱研究——1.氧化态

应用红外光谱研究了CO,NO及其混合气在氧化态CuO/γ-Al_2O_3上的吸附。用XPS测量了表面铜的价态,用XRD分析了催化剂的物相。综合实验结果可知,催化剂体相为CuO,,CuAl_2O_4,,而Cu~+和Cu~(2+)则在样品表面上并存。红外光谱显示,CO在Cu~+上的吸附比在Cu~(2+)上的吸附强,而NO在Cu~(2+)上的吸附比在Cu~+上的吸附强。当CO和NO共存在体系中,CO选择吸附在Cu~+上,而NO选择吸附在Cu~(2+)上。高于室温时,除分子态吸附外,CO在催化剂表面上部分氧化为HCO_3~-,,CO_3~(2-)以及少量HCOO~-,NO吸附,被氧化为NO_3~-。CO和NO共吸附,CO抑制了NO的氧化。     

MoO3/γ-Al2O3和MoO3/SiO2体系的表面酸性研究

通过样品在溶液中对正丁胺的吸附等温线和吸附指示剂法,测定了一系列MoO_3/γ-Al_2O_3和MoO_3/SiO_2样品的表面酸性。两种方法所得结果相符。表明MoO_3/γ-Al_2O_3和MoO_3/SiO_2都具有数量可观的、较强的表面酸位;酸量取决于MoO_3的表面浓度,酸量的极大值与由XPS和XRD所测得的MoO_3在载体上单层分散的阈值相对应;酸位数与表面 MoO_3分子数之比高达0.5—1。与纯MoO_3的表面酸性相比较,可以说明作品的表面酸性正是酸性氧化物在载体表面单层分散的结果。     

CuCl/γ-Al2O3体系的XPS、SSIMS、ISS研究

用XPS, SSIMS, ISS研究了CuCl在γ-Al_2O_3上的分散状态。结果指出: CuCl在γ-Al_2O_3表面呈单层分散, 用XPS得出的I_Cu/I_Al强度比与总CuCl含量曲线的转折点同XRD外推法得到的最大单层分散量相近。Cu 2p3/2光电子结合能随样品中CuCl浓度的增加而下降, 分散后的CuCl与纯CuCl在价带谱上有明显不同。ISS研究表明, CuCl/γ-Al_2O_3上单层分散的Cu~+对He~+的散射峰比纯CuCl高11 eV, 这些结果说明CuCl与γ-Al_2O_3表面有较强的相互作用。分散后CuCl的Auger峰变宽可由γ-Al_2O_3表面的不均匀性解释。     

CuCl/γ-Al_2O_3体系的XPS、SSIMS、ISS研究

用XPS,SSIMS,ISS研究了CuCl在γ-Al_2O_3上的分散状态。结果指出:CuCl在γ-Al_2O_3表面呈单层分散,用XPS得出的I_Cu/I_Al强度比与总CuCl含量曲线的转折点同XRD外推法得到的最大单层分散量相近。Cu 2p3/2光电子结合能随样品中CuCl浓度的增加而下降,分散后的CuCl与纯CuCl在价带谱上有明显不同。ISS研究表明,CuCl/γ-Al_2O_3上单层分散的Cu~+对He~+的散射峰比纯CuCl高11eV,这些结果说明CuCl与γ-Al_2O_3表面有较强的相互作用。分散后CuCl的Auger峰变宽可由γ-Al_2O_3表面的不均匀性解释。     

CrO3在γ-Al2O3和SiO2载体表面的分散状态

用X光衍射(XRD)方法研究了CrO_3/SiO_2和CrO_3/γ-Al_2O_3体系。用相定量外推法测定活性组份在载体表面的最大分散量。在干燥气氛中将CrO_3与载体混合, 并在低于CrO_3熔点的温度下烘烤制备样品, 实验得到CrO_3在SiO_2或者γ-Al_2O_3表面的最大分散量都随温度的升高而增大。CrO_3在SiO_2表面的最大分散量由101 ℃的0.27gCrO_3/g SiO_2到170 ℃的0.38g CrO_3/g SiO_2; CrO_3在γ-Al_2O_3表面的最大分散量由120 ℃的0.22g CrO_3/g γ-Al_2O_3到171 ℃的0.42g CrO_3/g γ-Al_2O_3。CrO_3在SiO_2或γ-Al_2O_3表面的最大分散量超过密置单层量, 可由易聚合形成同多酸根来解释。     

CrO_3在γ-Al_2O_3和SiO_2载体表面的分散状态

用X光衍射(XRD)方法研究了CrO_3/SiO_2和CrO_3/γ-Al_2O_3体系。用相定量外推法测定活性组份在载体表面的最大分散量。在干燥气氛中将CrO_3与载体混合,并在低于CrO_3熔点的温度下烘烤制备样品,实验得到CrO_3在SiO_2或者γ-Al_2O_3表面的最大分散量都随温度的升高而增大。CrO_3在SiO_2表面的最大分散量由101℃的0.27gCrO_3/g SiO_2到170℃的0.38g CrO_3/g SiO_2;CrO_3在γ-Al_2O_3表面的最大分散量由120℃的0.22g CrO_3/g γ-Al_2O_3到171℃的0.42g CrO_3/g γ-Al_2O_3。CrO_3在SiO_2或γ-Al_2O_3表面的最大分散量超过密置单层量,可由易聚合形成同多酸根来解释。     

TiO_2在γ-Al_2O_3的单层分散态

近年来文献报道,用TiO_2(锐钛矿)改性的γ-Al_2O_3,作为钼系加氢脱硫或脱氮催化剂的载体,可明显改善催化剂的性能。因此,TiO_2在γ-Al_2O_3表面上的存在状态和性质已成为重要的研究课题。我们曾对用气相吸附法制备的TiO_2/γ-Al_2O_3复合载体中的TiO_2在γ-Al_2O_3表面上的存在状态作了初步研究,发现TiO_2在γ-Al_2O_3(Sg=211.6m~2、g)表面上有一分散阈值     

CoMoSx/γ-Al2O3催化剂在还原脱硫中的吸附性能和催化活性

以等体积浸渍法与原位还原硫化法相结合制备了CoMoS_x/γ-Al_2O_3催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫面电子显微镜/能谱(SEM/EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、程序升温脱附/程序升温还原/程序升温表面反应-质谱分析(TPD/TPR/TPSR-MS)对催化剂进行了表征,系统地研究了CoMoS_x/γ-Al_2O_3催化剂的结构、表面CO和SO_2的吸附-脱附行为及其表面反应特性。采用微型固定床反应器评价了CoMoS_x/γ-Al_2O_3催化剂的催化特性。研究表明,CoMoS_x/γ-Al_2O_3催化剂由γ-Al_2O_3和高分散的Co-Mo-S组成,预硫化过程中不会出现CoS_2和Co_9S_8等硫化物。γ-Al_2O_3几乎不会吸附CO,CoMoS_x对CO具有强吸附作用;而γ-Al_2O_3和CoMoS_x都可以吸附SO_2,但γ-Al_2O_3的吸附作用较弱,CoMoS_x的吸附作用较强。在γ-Al_2O_3上会吸附微量的COS,而CoMoS_x不会吸附COS。在SO_2与CO的表面反应中,吸附在CoMoS_x上的SO_2会与CO发生反应,而吸附在γ-Al_2O_3上的SO_2不会发生反应。在400℃时,SO_2的转化率和硫单质的选择性都接近100%。     

CuO／γ—Al2O3上CO和NO吸附的红外光谱研究：Ⅱ.还原态

应用红外光谱技术研究了CO和NO及其混合气体在还原态CuO/γ-Al_2O_3上的吸附.XRD分析样品物相仅有Cu~0,但是,XPS和IR都证明样品表面上除Cu~0外,还有Cu~(2+)和Cu~+。CO以分子态的形式吸附在Cu~+和Cu~0上(低于173K,无NO存在时,CO可以吸附在Cu~(2+)上);NO以分子态吸附在Cu~(2+)上,在Cu~0上为离解吸附(173K以下,无CO存在时,NO可以吸附在Cu~+上)。CO吸附时,表面还生成HCO_3~-、CO_3~(2-)、HCOO~-,NO吸附时,除被氧化为NO3~-外,表面上还出现N_2O物种;高于室温时,CO和NO共吸附,表面上除生成HCO_3~-、CO_3~(2-)和N_2O外,还有NCO~-物种生成,讨沦了CO和NO反应的基本步骤。     

甲醇在担载型MoO_3/γ-Al_2O_3催化剂上的程序升温脱附和反应特性

以甲醇为探针分子,用程序升温脱附和反应技术研究了担载型MoO_3/γ-Al_2O_3催化剂上MoO_3和γ-Al_2O_3担体间的相互作用。由于MoO_3组分对γ-Al_2O_3担体表面的覆盖作用,在He预处理的条件下,甲醇脱水反应产物CH_3OCH_3的相对摩尔百分含量随MoO_3含量增加而减少,当MoO_3含量为20％时达到恒定值。在H_2预处理的条件下,甲醇脱水生成二甲醚的相对摩尔百分含量随MoO_3含量变化的斜率最小。这是因为H_2预处理极大地破坏了MoO_3组分对γ-Al_2O_3担体表面的单层覆盖。在上述两种预处理条件下,均能从脱附产物中检测到(CH_3O)_2CH_2物种,表明Mo离子附近的阴离子空穴,能促使表面吸附的甲氧基物种发生氢转移。空气预处理的MoO_3/γ-Al_2O_3催化剂表面,对吸附的甲氧基物种有显著的氧化能力,主要的氧化产物是HCOOH。由于在低MoO_3含量的催化剂上也主要是生成氧化产物,说明吸附的甲氧基在MoO_3/γ-Al_2O_3表面上有很强的迁移能力,即吸附的甲氧基物种能够很快地迁移到具有氧化能力的Mo离子中心上。     

用EXAFS研究NiO在γ-Al2O3表面上的分散

本文使用EXAFS方法研究NiO在γ-Al_2O_3的表面上的分散情况。文章讨论了Ni含量为7%、13%、18%、26%、35%的NiO/γ-Al_2O_3体系的径向结构函数图以及Ni含量为13%、26%的NiO/α-Al_2O_3样品的径向结构函数图,认为NiO能在γ-Al_2O_3表面上成单层分散。分散后的Ni-O距离接近NiO晶体的Ni-O距离,表明Ni离子和γ-Al_2O_3表面上的氧有很强的相互作用。     

低温红外光谱研究CuO/γ-Al_2O_3上CO和NO选择性吸附

CuO作为催化剂的主要活性组分已应用于氧化、加氢、CO和碳氢化合物的燃烧,N0x还原等多种催化反应中,有关N0、CO在CuO上吸附的红外光谱研究已有一些报导.London和Bell曾研究CO和NO在CuO/SiO_2上的反应,他们根据红外光谱和动力学测量结果推测NO主要离解吸附于Cu~0上,而CO则吸附在Cu~+或Cu~(2+)上.Busca在未还原的CuO样品上,观测到CO在Cu~+上的红外吸收峰最强,从而认为体相为CuO的样品,铜在其表面主要由Cu~+并伴以Cu~(2+)构成.本文研究了CuO/γ-Al_2O_3上NO、CO单独、交替和共吸附时的低温红外光谱,证明当NO和CO共存时,NO选择吸附于Cu~(2+)上,而CO选择吸附于Cu~+上。     

用EXAFS研究NiO在γ-Al_2O_3表面上的分散

本文使用EXAFS方法研究NiO在γ-Al_2O_3的表面上的分散情况。文章讨论了Ni含量为7%、13%、18%、26%、35%的NiO/γ-Al_2O_3体系的径向结构函数图以及Ni含量为13%、26%的NiO/α-Al_2O_3样品的径向结构函数图,认为NiO能在γ-Al_2O_3表面上成单层分散。分散后的Ni-O距离接近NiO晶体的Ni-O距离,表明Ni离子和γ-Al_2O_3表面上的氧有很强的相互作用。     

载体上Cu2+离子及其吸附的含氮化合物的电子自旋共振波谱研究

本文测定并讨论了Cu~(2+)在X,Y,A型分子筛和SiO_2,γ-Al_2O_3,SiO_2-Al_2O_3等六种载体上的ESR波谱,以及在这些Cu~(2+)-载体上吸附吡啶、吡咯、苯胺等含氮化合物的ESR波谱。利用测得的波谱参数,计算了载体表面的晶体场能,以及被吸附分子在这些载体表面上生成配位络合物的化学键参数和配位场能。     

ⅡB族元素氧化物与γ-Al_2O_3相互作用的XRD研究

我们已经报道过许多离子型或分子型化合物在载体表面有自发分散倾向,并应用X光衍射(XRD)相定量外推法测定活性组分在载体表面最大分散量(阈值)。本文研究元素周期表第二付族(ⅡB)元素(锌、镉、汞)的氧化物与载体γ-Al_2O_3的相互作用情况。结果表明用γ-Al_2O_3浸渍锌、镉、汞的硝酸盐溶液,干燥后硝酸盐热分解生成氧化物,焙烧活化后和氧化铝的相互作用,这三个体系各何不同的特点。