Rh/SiO~2和Rh/NaY催化剂上合成气反应的高压原位 红外光谱研究

采用高压原位FT-IR技术,对比研究了CO加H~2反应条件下Rh/SiO~2和Rh/NaY催化剂表面反应中间物种。在Rh/SiO~2表面上,无论在常压还是在1.0MPa合成气中,只观察到线式和桥式吸附CO。而在常压合成气中,Rh/NaY上不仅存在上述CO吸附物种,而且还有孪生型的Rh(Ⅰ)(CO)~2和少量Rh~6(CO)~1~6;当合成气压力升至1.0MPa后,Rh(Ⅰ)(CO)~2迅速转化成Rh~6(CO)~1~6和在2042cm^-^1产生吸收的单核羰基Rh物种,与此同时催化剂表面还生成了单齿和双齿乙酸根物种;这些在高压下生成的物种在合成气压力重新降回到常压时依然稳定存在。研究Rh/NaY上合成气反应表面物种与H~2的反应行为表明单齿乙酸根很可能是反应的活性中间物。这些结果说明Rh/NaY催化剂在高压合成气中的重构是诱发选择生成乙酸反应的基础。     

Rh基催化剂上CO加氢制C2含氧化物的原位红外光谱研究

 用原位红外光谱考察了Rh-Mn-Li-Fe/SiO2和Rh/SiO2催化剂表面上CO的吸附态及CO加氢反应过程中吸附物种的变化. 结果表明,CO在Rh/SiO2催化剂上仅有线式吸附态存在,而CO在Rh-Mn-Li-Fe/SiO2催化剂上既有线式吸附态存在,又有孪生吸附态存在. 这说明Rh-Mn-Li-Fe/SiO2催化剂中Rh的分散度较高. 经CO加氢反应(3.0 MPa,593 K)后,在Rh-Mn-Li-Fe/SiO2催化剂上可观测到C2含氧化物前驱物种的吸收谱带,而在Rh/SiO2催化剂上未观测到相应的谱带; CO在这两种催化剂上主要以线式吸附态存在,孪生吸附态基本消失. 结合催化剂对CO加氢的催化性能,可以认为线式吸附的CO对生成C2含氧化物有贡献. Rh-Mn-Li-Fe/SiO2催化剂的高活性是由于助剂的存在削弱了其表面吸附CO的 C-O键,促进了CO的活化,从而有利于C2含氧化物前驱物的生成.     

金属-载体相互作用对CH4/CO2重整反应中Rh基催化剂抗积炭性能的影响

考察了Rh/Al2O3,Rh/SiO2和Rh/CeO2催化剂上金属-载体间相互作用对CH4/CO2重整反应抗积炭性能的影响,并与反应前后催化剂的程序升温还原和程序升温氧化(TPO)测试结果相关联.实验发现,Rh与Al2O3和SiO2载体间的相互作用越强,催化剂还原后Rh的分散度越高,晶粒越小,高分散的Rh表面生成的碳物种CHx越多,其作为活泼的反应中间体越易与CO2反应生成CO和H2.而游离态的Rh还原后晶粒较大,生成的碳物种与CO2反应能力较低,从而导致催化剂失活.TPO和CO2脉冲实验结果表明,反应过程中Rh/CeO2催化剂上反应生成的CHx物种比Rh/Al2O3和Rh/SiO2上的CHx物种更活泼.同时由于Rh-CeO2间独特的相互作用,部分CeO2还原后生成CeO2-x和氧空位,促进CO2分子的活化解离,导致生成的表面氧容易与CHx反应,从而抑制催化剂积炭.     

不同粒径的Ni/SiO2催化剂上CH4和CO2吸附活化的漫反射傅里叶变换红外光谱研究

 采用原位漫反射傅里叶变换红外光谱研究了CH4和CO2在不同粒径的Ni/SiO2催化剂上的吸附及活化. 结果表明,在不同粒径的催化剂上,检测到有CH4解离生成的CHx(x=1～3)物种,以及催化剂表面吸附的CHx物种与表面-OH 作用生成的CHx-O物种. CH4的裂解强烈依赖于催化剂表面Ni颗粒的大小,在粒径8 nm左右的Ni颗粒上, CH4较易解离; CO2难以直接在Ni/SiO2催化剂表面发生解离吸附,但CH4解离生成的吸附H对CO2的解离吸附具有明显的促进作用; CH4与CO2共吸附时,较小粒径的Ni可以促进CO2与表面氧物种发生反应,生成单齿表面碳酸盐物种.     

Rh/SiO2催化剂上甲烷部分氧化制合成气的核磁共振研究

 利用1H MAS NMR技术,在甲烷部分氧化(POM)制合成气反应条件下研究了Rh/SiO2催化剂上氢与金属的相互作用及反应机理. 结果发现,氢气在Rh/SiO2上解离吸附后可能有四种存在形式: 化学位移为δ=-100～-120的可逆(αM)和不可逆(αI)吸附氢物种,δ=0～-100的“氢云”或“氢雾”形式的氢物种和δ=3.0的溢流氢物种. 溢流氢物种是由可逆吸附的氢物种和“氢云”或“氢雾”状态的氢物种溢流到SiO2上并弱吸附在桥式氧(Si-O-Si)附近而形成的. 溢流氢物种活化晶格氧,形成一种POM反应的活性氧物种OH-. 活性氧物种OH-反溢流到Rh上,并与CH4解离吸附在Rh上的CHx物种反应生成含氧中间物种CHxO. CHxO物种的化学位移为5～7. O2参与CHxO物种的进一步氧化,或补充溢流氢夺取桥式氧后形成的缺陷位上的晶格氧,在高温(973 K)反应条件下,O2可能优先补充缺陷位上的晶格氧,使CHx的氧化按表面反应机理进行.     

Rh基催化剂上CO加氢制C2含氧化合物的红外光谱研究

 用红外光谱法考察了Rh-Mn-Li-Ti/SiO2催化剂在CO加氢反应过程中表面吸附物种随压力、温度和H2/CO比的改变而变化的规律. 结果表明,高压有利于提高催化剂表面吸附的CO浓度和活性,高温有利于CO解离; 而高温、高压条件不但促进了CO吸附,而且提高并平衡了CO的解离和插入之间的相对活性,促进了C2含氧化合物的生成. H2/CO比的增大有利于CO在催化剂表面的吸附,从而促进了CO插入,尤其是CO的解离和加氢活性,但是过高的H2/CO比将导致过高的CO解离和加氢活性,引起CO插入活性的削弱而最终导致C2含氧化合物生成活性的下降. 同时,考察了助剂(Mn, Li和Ti)对Rh基催化剂表面吸附物种的影响. 结果表明,助剂的加入可提高C2含氧化合物的生成活性.     

Rh/SiO_2催化剂上氢物种的~1H MAS NMR研究

采用1H MAS NMR技术, 分别对不同温度(773和973 K)、不同气氛(氢气、氧气、氦气及空气)条件下处理的SiO2和Rh/SiO2催化剂上的氢物种和含氢物种进行了研究. 在SiO2及经氧气处理的催化剂上, 检测到了位于约7.0, 3.8~4.0, 2.0及1.0~ 1.5处的一系列信号, 它们可分别归属为强吸附H2O, 物理吸附H2O, SiOH及受SiO2晶格氧缺陷位屏蔽影响的SiOH. 而在经氢气处理的催化剂上, 除了上述诸信号外, 还检测到了位于3.0和0.0处的低场信号及约位于?110处的高场信号. 其中, 低场信号分别归属为弱吸附在载体SiO2中的桥式晶格氧处的氢物种(溢流氢物种)和晶格氧缺陷处的氢物种(Si-H物种), 而高场信号则同时归属为解离吸附在Rh上的可逆吸附氢物种和不可逆吸附氢物种. 经氢气处理的催化剂上, 可能还形成了另外一种以独特的"离域氢"形式存在于Rh上的解离吸附氢物种(? 氢物种). 该氢物种应具有?20 ~ ?50的化学位移, 但其信号因被低场信号的自旋边带掩盖而未能在1H MAS NMR实验中直接观察到. 溢流氢物种和Si-H物种由可逆吸附氢物种和/或? 氢物种从Rh上向邻近的载体SiO2迁移而形成. 高温对于氢溢流过程更为有利.     

Rh/NaY催化剂上合成气选择一步生成乙酸

在合成气(CO+H₂)催化转化反应中,含适当助剂(如Mn、Fe、V等)的负载型Rh催化剂能够有选择地催化生成C₂含氧化合物,某些氧化物载体本身也会成为Rh催化剂的助剂^[1～3].     

Rh／SiO2催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应

 利用程序升温脱附、程序升温还原、程序升温表面反应、程序升温反应和化学捕获反应等手段，对Rh／SiO2催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应进行了研究．结果表明，Rh／SiO2催化剂上甲烷部分氧化制合成气机理属于热解－氧化反应机理．甲烷首先在催化剂上发生解离吸附，产生具有不同H／C比的化学吸附物种CHx（x＝1～3）．其中，具有较高H／C比的CHx可能是甲烷部分氧化反应的活性物种，而具有较低H／C比的CHx可能是催化剂上积碳并导致催化剂失活的来源．活性物种CHx在活性氧物种的作用下，生成含氧中间体物种CHxO或继续脱氢．含氧中间体物种进一步分解，即生成CO和H2；CO2也可由CHx或CHxO物种进一步氧 化生成．     

Rh/SiO_2催化剂上甲烷部分氧化制合成气的反应机理

采用原位Raman光谱技术,在原料气中的O2未完全耗尽的条件下,对CH4部分氧化制合成气反应的Rh/SiO2催化剂床层前部贵金属物种的化学态以及由CH4解离所生成的碳物种进行了表征.在此基础上采用脉冲反应和同位素示踪技术,比较了CH4的部分氧化及其与H2O和CO2的重整等反应对催化剂床层氧化区内CO和H2生成的相对贡献,并将实验结果与Ra-man光谱表征结果进行了关联.结果表明,在600°C下将还原后的4%Rh/SiO2催化剂切入CH4:O2:Ar=2:1:45原料气,催化剂床层前部未检测到铑氧化物的Raman谱峰,但可清晰检测到源于CH4解离的碳物种;在700°C和接触时间小于1ms的条件下,催化剂床层的氧化区内已有大量CO和H2生成,在相同的实验条件下,CH4与H2O或CO2重整反应对氧化区内合成气生成的贡献则很小;以CH4:16O2:H218O:He=2:1:2:95为原料气的同位素示踪实验结果表明,在原料气中16O2未完全耗尽的情况下,反应产物中C16O的含量占CO生成总量的92.3%,表明CO主要来自CH4的部分氧化反应.上述结果均表明,在O2存在下Rh/SiO2催化剂上CO和H2可以通过CH4直接解离和部分氧化机理生成.     

NO在碳纳米管(CNTs),Rh/CNTs,Rh/Al_2O_3上的分解(英文)

甲烷在预还原的ＬａＣｏＯ３催化剂上分解生成碳纳米管（ＣＮＴｓ）。研究了稳态下ＮＯ在ＣＮＴｓ,Ｒｈ／ＣＮＴｓ,Ｒｈ／Ａ１２Ｏ３上的分解,温度区间为５７３Ｋ～９７３Ｋ,原料气为６０００ｐｐｍ的ＮＯ,Ｈｅ为平衡气。程序升温还原结果表明：（１）Ｒｈ的负载显著降低了ＣＮＴｓ的氢吸收量;（２）负载于ＣＮＴｓ上的Ｒｈ比负载于Ａ１２Ｏ３上的Ｒｈ更易还原。在５７３Ｋ时ＮＯ即能与预还原后的ＣＮＴｓ,Ｒｈ／ＣＮＴＳ,Ｒｈ／Ａｌ２Ｏ３中存储的氢反应;随着氢的消耗,反应活性逐渐降低,当储存的氢消耗完后,ＮＯ的直接催化反应发生。在８７３ Ｋ及以上,Ｒｈ／ＣＮＴｓ中的ＣＮＴｓ能彼ＮＯ分解产生的氧氧化为ＣＯ。在９７３Ｋ时,ＮＯ在ＣＮＴｓ上几乎能１００％分解,连续反应１５０ｍｉｎ后其反应活性不降低,且未观察到ＣＯ或ＣＯ２的生成。在９７３Ｋ时ＣＮＴｓ本身可作为ＮＯ分解的催化剂,这是一个非常有意义的结果。     

含半夹心铱/铑/钌结构基元的离散型金属环状化合物的研究进展

由于离散型金属环状化合物在主客体化学、气体吸附、分子识别及催化等领域被广泛应用,因此,构筑新型金属环状化合物并研究它们的物理化学性质及应用成为无机化学、有机化学和超分子化学中热门研究方向之一.具有半夹心结构的钌、铱和铑有机金属单元在形成金属环状化合物时具有以下的优势:增强了化合物的溶解性,屏蔽住金属的一半以减少反应的复杂性,易于修饰得到不同结构的产物.综述了近年来以半夹心结构的钌、铱和铑结构基元的离散型金属框架化合物的组装合成和应用.     

Rh／SiO_2上H_2的化学吸附

Ｒｈ／ＳｉＯ_２上Ｈ_２的化学吸附陈耀强，龚茂初，明虹，周建略，杜宗英，祝小红，陈豫（四川大学化学系，成都，６１００６４）关键词Ｒｈ／ＳｉＯ_２催化剂，Ｈ_２化学吸附，ＩＲＨ２在Ｒｈ上的化学吸附被认为是解离化学吸附［１］．而Ｒｈ－Ｈ的红外振动谱带是Ｈ２在...     

Rh／L和Rh－Zn／L分子筛催化剂上乙烯的氢甲酰化反应

Ｒｈ／Ｌ和Ｒｈ－Ｚｎ／Ｌ分子筛催化剂上乙烯的氢甲酰化反应董永治，徐奕德，刘安明，李大明，黄林（中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室，大连１１６０２３）关键词Ｒｈ／Ｌ分子筛催化剂，Ｒｈ－Ｚｎ／Ｌ分子筛催化剂，氢甲酰化反应，乙烯近年来，氢甲...     

CO在Sm/Rh(100)模型表面上的吸附与反应

应用AES,LEED,XPS和TDS研究了Rh(100)上Sm膜和Sm/Rh表面合金以及CO在这两类模型表面的吸附与反应.室温下Sm在Rh(100)上的生长遵从SK模式,Sm膜经900K高温退火后可形成有序表面合金.在室温制备的Sm膜/Rh(100)表面上,室温下CO在Sm上的吸附改变了表面结构,生成SmOx和表面碳.随着Sm覆盖度的增加,低温脱附峰(α-CO)面积迅速下降,且峰温向高温方向位移;表明Sm的空间位阻和电子效应同时起作用.在Sm/Rh合金表面上,CO在约590K出现新的脱附峰,可归属为受Sm电正性修饰的Rh原子上的CO脱附峰     

SiO2-Supported Highly Dispersed Rh Catalysts

A series of Rh/SiO₂ catalysts were prepared by a sol-gel method, characterized by N₂ physical adsorption, H₂ chemisorption and FTIR, and studied in the hydrogenolysis of propane. The results show that rhodium exists in very high, nearly atomic dispersion in the catalysts after reduction; this was not obtained by conventional preparative methods. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

Relationship between surface microstructure and properties of supported catalyst Rh/Ys

The inner structure of Rh/Ys,a novel high efficiency supported catalyst,and the spreading of Rh on the Ys surface were analyzed through electron transmission microscopy and scanning tunnel microscopy.The relationship between the distribution of Rh over the support and the preparation temperature of th catalyst was determined.The formation of Rh-C bond was confirmed by XPS and far-IR spectra.The loss of Rh from the surface of the support and the catalytic activity under different preparation conditions have been compared.The internal factors for the high activity and high stability of the novel Rh/Ys catalyst have been discussed.     

Product oriented oxidative bromination of methane over Rh/SiO2 catalysts

Rh/SiO2 was prepared for the oxidative bromination of methane. The catalyst was prepared by calcination at different temperatures and for different times to obtain catalysts with different specific surface areas for the purposes of producing either CH3Br or CH3Br and CO. It was found that the catalyst having a low specific surface area (calcined at relatively high temperature) favors the selective oxidation of methane to prepare CH3Br, while the catalyst having a high specific surface area favors the deeper partial oxidation of methane, which is good for CH3Br and CO preparation. The 650 h on stream life-time test revealed that the catalytic performance of the 0.4Rh/SiO2--900-10 catalyst was excellent. Both methane conversion and CH3Br selectivity kept increasing trends during the life-time test. No matter how serious was the Rh leaching during the reaction, the 0.4Rh/SiO2--900-10 catalyst did not deactivate at all.