Pd/γ-Al_2O_3催化剂催化氧化邻-二甲苯

利用纳米γ-Al_2O_3(10 nm)和普通γ-Al_2O_3(200-300 nm),采用浸渍法制备了1%(w)Pd/γ-Al_2O_3催化剂,考察了其催化氧化邻-二甲苯的性能以及催化剂的活性在氢气还原前后的区别。实验结果发现1%(w)Pd/γ-Al_2O_3(nano)在H_2还原后催化氧化邻-二甲苯的活性最高,T_(90)为150℃。利用X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,研究了1%(w)Pd/γ-Al_2O_3催化剂物性结构与催化性能之间的构效关系。结果表明,还原态Pd是H_2还原后催化剂催化氧化邻-二甲苯的活性物种;Pd的颗粒大小与催化剂活性有显著的关系,小粒径有利于催化剂活性提高;纳米γ-Al_2O_3载体与Pd之间的相互作用强,有利于Pd的粒径控制和分散,从而提高1%(w)Pd/γ-Al_2O_3(nano)催化剂的活性。     

介孔γ-Al2O3微球的高效制备及负载Pd催化剂的性能

多孔γ-Al₂O₃由于具有高比表面积、 强吸附性和良好的热稳定性而被广泛用作载体材料. 但其存在制备方法复杂、 能耗高、 纯度低及环境污染等问题, 因此开发高效制备高纯度多孔γ-Al₂O₃的合成方法具有重要的研究价值. 本文利用醇铝水解缩合反应, 在常温常压下一步合成出具有高比表面积、 高孔体积、 高纯度的介孔纳米片状γ-Al₂O₃微球, 研究了醇铝水解缩合反应过程中添加剂用量、 反应温度和后处理烘干温度等条件对γ-Al₂O₃孔道结构及形貌的影响. 并采用浸渍法进一步制备出贵金属Pd高度分散的负载型介孔Pd/γ-Al₂O₃微球催化材料, 其在硝基苯加氢和苯甲醇氧化反应中均表现出优异的催化性能. 由于丰富的介孔孔道结构和高度分散的负载贵金属Pd, 介孔Pd/γ-Al₂O₃微球在反应30 min后就达到了93.78%的硝基苯转化率和98.58%的苯胺选择性, 比商用的纳米颗粒型Pd/γ-Al₂O₃分别提高了15.55%和17.58%, 且循环使用后其催化性能基本保持不变. 在苯甲醇氧化反应中, 介孔Pd/γ-Al₂O₃微球的苯甲醇转化率较对比样提高了26.39%且长时间保持不变. 本工作为开发高性能多孔γ-Al₂O₃负载型催化材料提供新的思路.     

氧化铁负载铂纳米簇催化卤代硝基苯本体氢化性质研究

复相金属催化剂中的载体效应研究具有重要意义。我们以结构不同的氧化铁载体吸附"非保护型"Pt金属纳米簇制备了具有相同Pt纳米簇的Pt/Fe_3O_4、Pt/γ-Fe_2O_3和Pt/α-Fe_2O_3催化剂,考察了其在无溶剂条件下(本体条件)催化邻氯硝基苯(o-CNB)选择性氢化反应的性能,发现三种铂/氧化铁催化剂的催化选择性远高于商购铂/碳催化剂,Pt/γ-Fe_2O_3和Pt/α-Fe_2O_3的催化选择性明显高于Pt/Fe_3O_4,而Pt/Fe_3O_4的催化活性较Pt/α-Fe_2O_3高50%。铂/氧化铁对不同卤代硝基苯的本体选择性氢化反应表现出优良的催化性能,相应卤代苯胺产物的选择性均可达到99%以上。考察了温度、氢气压力对Pt/Fe_3O_4催化o-CNB本体氢化性能的影响。本工作为理解氧化铁负载金属纳米簇催化剂的特殊催化性质,进而发展高效金属纳米簇基催化体系提供了新的基础。     

原位XRD反应装置下H2O对Fe5 C2的物相及F-T反应性能影响的研究

将原位XRD反应装置与在线气相色谱技术结合,研究了不同H_2O含量(4.36%、1.68%、0.56%)条件下单一相Fe_5C_2的氧化速率,并考察了不同Fe_5C_2氧化程度(0、25%、55%、68%)和氧化次数对其费托合成(F-T)反应性能的影响。研究结果表明,Fe_5C_2物相的氧化速率随H_2O含量的提高而逐渐增加,同时H_2O氧化使Fe_5C_2颗粒粒径减小,暴露出更多活性位点,造成F-T反应活性提高,且氧化程度越大,活性提高越明显;随着氧化次数的增加,F-T反应活性逐渐提高,但CH_4选择性增加,C_(5+)选择性逐渐降低。     

Study of an iron-based Fischer–Tropsch synthesis catalyst incorporated with SiO2

The effect of adding SiO₂ to a precipitated iron-based Fischer–Tropsch synthesis (FTS) catalyst was investigated using N₂ physical adsorption, H₂ differential thermogravimetric analysis, temperature-programmed reduction/desorption (TPR/TPD) and Mössbauer spectroscopy. The FTS performances of the catalysts with or without SiO₂ were compared in a fixed bed reactor. The characterization results indicated that SiO₂ facilitates the high dispersion of Fe₂O₃ and significantly influences the Fe/Cu and Fe/K contacts, which play an important role in the surface basicity, reduction and carburization behaviors, as well as the FTS performances. The incorporation of SiO₂ enhances the Fe/Cu contact, further enlarges the H₂ adsorption and promotes the reduction of Fe₂O₃ → FeO_x, while the transformation of FeO_x → Fe is suppressed probably due to the strong Fe–SiO₂ interaction. SiO₂ indirectly weakens the surface basicity and severely suppresses the carburization and CO adsorption of the catalyst. In the FTS reaction, it was found that SiO₂ decreases the FTS initial activity but improves the catalyst stability. Due to the lower surface basicity than the catalyst without SiO₂, the catalyst incorporated with SiO₂ has higher selectivity to light hydrocarbons and methane and decreased selectivity to the olefins and heavy hydrocarbons.     

Fe/SiO_2纳米复合物上合成气制低碳烯烃催化性能研究

分别采用一步合成法和常规共沉淀法制备了Fe/SiO2催化剂,通过N2物理吸附、X射线衍射、透射电镜、傅里叶变换红外光谱和程序升温还原等方法对催化剂进行了表征,并在固定床反应器中对其费托合成制低碳烯烃的催化性能进行了评价。结果表明,与共沉淀铁基催化剂不同,采用一步合成法制备的纳米复合物主要由Fe3O4相构成,形貌呈规则球形,平均粒径为30 nm,尺寸分布窄,更容易还原。一步合成法制得的Fe/SiO2催化剂对费托合成反应具有较高的活性和低碳烯烃选择性、较低的甲烷选择性和良好的稳定性。     

磁性碱木素胺稳定的Ru纳米粒子催化α-蒎烯加氢反应

通过Mannich反应在碱木素结构中引入胺源,再结合共沉淀法制备了包裹Fe₃O₄磁核的稳定金属粒子的碱木素胺载体,并进一步构建了催化可再生资源α-蒎烯加氢反应的Ru纳米粒子催化剂.通过元素分析、粉末X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、电感耦合等离子体原子发射光谱、透射电子显微镜、热重分析和X射线光电子能谱等方法对该催化剂进行表征.结果表明,碱木素中的苯环和含氧基团均对金属粒子有稳定作用,但胺源的引入可更加有效地稳定金属粒子.经过对催化剂制备工艺、木质素类型、胺源类型和胺源含量的筛选,得到活性最优的催化剂Fe₃O₄@0.8ALN₁-Ru,Ru负载量为1.92 mmol/g,Ru粒子粒径为（2.1±0.5）nm.该催化剂在n（α-蒎烯）/n（Ru）=65.8,1 MPa H₂条件下70℃催化1 mL α-蒎烯加氢反应2 h,可获得99.64%的α-蒎烯转化率和96.52%的顺式蒎烷选择性,并表现出良好的重复使用稳定性.     

水热法Fe-Mn催化剂制备及其合成气制低碳烯烃催化活性

以水热合成法制备了K原位改性的Fe-Mn催化剂,考察了其CO加氢合成低碳烯烃催化活性。采用SEM、TEM、XRD、H₂-TPR和FT-IR等手段对催化剂进行了表征。结果表明,制备的催化剂前驱体呈50~70 nm的球形颗粒,表面富含羰基和羟基,物相组成以Fe₃O₄为主,用于反应后有Fe₅C₂和MnCO₃相生成。与共沉淀法制备催化剂相比,在设定的反应条件下,不同K含量改性的催化剂均具有较高的活性,以原料配比Fe:Mn:C₆:K=3:1:5:0.10的催化剂性能最佳,CO转化率达95.02%,总低碳烯烃收率为62.86 g/m³(H₂+CO),CH₄和CO₂选择性分别为13.88%和13.98%。     

高比表面积等级孔γ-Al2O3的金属醇酯一步水解法制备及性能

采用金属醇酯一步水解法, 在不同含水有机溶剂反应介质中在常温条件下制备了具有特殊形貌及等级孔道结构的超高比表面积γ-Al₂O₃材料. X射线衍射(XRD)、 N₂吸附-脱附、 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征结果证明, 通过调节反应介质中水含量和溶剂类型可以精确控制仲丁醇铝的水解缩合反应过程和副产物醇分子的扩散行为, 进而优化产物的孔道结构. 研究结果表明, 在水/乙腈体系下制备的γ-Al₂O₃材料整体呈现出由大孔直孔道和三维介孔孔道构成的等级孔道结构, 且随着水含量的增加, 大孔孔壁依次出现光滑状、 片状和褶皱状的特定形貌; 在饱和水的丁醇溶液体系下制备的材料则展现出由厚度约为10 nm的片状γ-Al₂O₃堆积而成的三维介孔结构, 比表面积高达517 m ²/g. 选取水含量为3 mL的水/乙腈体系下的大孔-介孔γ-Al₂O₃材料作为载体制备负载型Pt基催化剂. 负载后载体等级孔结构基本保持完好, 金属Pt纳米颗粒均匀分散在载体上, 该催化剂在渣油脱金属催化反应中的脱金属性能比商用薄水铝石为载体制备Pt基催化剂更加优异. 脱Ni率和脱V率分别提高11.62%和10.83%.     

预处理Fe基催化剂CO加氢合成低碳烯烃选择性影响研究

研究了Fe₂O₃在CO和H₂气氛下预处理对催化剂物相、表面组成和性质的影响及CO加氢合成低碳烯烃反应行为。结果表明,300℃ H₂预处理后催化剂主要物相结构为Fe₃O₄和α-Fe,250℃ CO预处理后主要物相为Fe₃O₄,随着CO预处理温度的升高,有碳化铁生成。表面碳化物含量随着CO预处理温度的升高而增加。CO较H₂预处理表面碱性增强,CO₂和CO吸附显著增加,随着预处理时间的延长,表面积炭降低了CO₂和CO吸附。经CO预处理的催化剂具有较高的烯烃选择性,H₂预处理的催化剂烯烃选择性相对较低。     

χ-Fe_5C_2：结构，合成与催化性质调控

铁碳化物,特别是χ-Fe_5C_2,因在多个不同领域的应用长期以来受到研究者的密切关注。事实上,χ-Fe_5C_2已经被认定为铁基费托合成催化剂的活性相。除了作为催化剂外,χ-Fe_5C_2在电化学、磁成像和治疗等方面也有应用价值。自发现以来,人们对χ-Fe_5C_2的结构、稳定性、催化性能等物理化学性质开展了研究。χ-Fe_5C_2的C2/c结构在上世纪60年代初次得到解析,但是受限于样品中常常混合其他氧化铁和碳化铁,在结构方面还存在争议。研究者仍致力于结合先进表征技术和理论方法,利用高纯度的样品来建立更加准确的模型。作为一种亚稳态结构,传统合成方法很难制备高纯度的χ-Fe_5C_2。经过对合成方法的不断探索,物相单一和尺寸形貌可控的合成已经实现。多种铁和碳的前驱体可以用来合成χ-Fe_5C_2,而固-固、固-气和固-液相的碳化过程均能够用来制备不同粒度和形貌的χ-Fe_5C_2。合成方法方面的成果来了对χ-Fe_5C_2物相形成机理的新认识。利用原位表征方法,研究者已经揭示了气固相和液固相制备过程中物相形成的一些细节。无定形的Fe-C复合物的形成与晶化有可能是关键步骤。在新的制备方法基础上,出现了多种调控χ-Fe_5C_2催化活性的新手段。低钴含量的有钴纳米粒子和χ-Fe_5C_2组成的复合体具有非常高的低温费托合成活性。通过第二组分的修饰后可以使χ-Fe_5C_2突破传统的费托合成反应的局限,成为制备低碳烯烃、长链α烯烃、芳烃和含氧化物的新型催化剂。在这篇综述中,我们将回顾自上世纪中期以来对χ-Fe_5C_2物相的研究成果,聚焦于对结构解析,制备方法,生成机制以及在催化性能调控等方面的进展。我们总结了一系列用于制备χ-Fe_5C_2的方法以及控制催化性质的路径。合成方法的突破是更好认识χ-Fe_5C_2物理化学的关键。     

纳米自组装γ-Al_2O_3孔隙结构的核磁共振表征

纳米自组装γ-Al_2O_3具有两种纳米级孔道,可作为适合于大分子扩散的催化剂载体,也可用于页岩气藏模型。表征纳米材料孔隙结构的方法有扫描电镜、氮吸附法及压汞法等,各有局限。本文利用核磁共振弛豫测量对纳米自组装γ-Al_2O_3孔隙结构进行研究和定量表征,并通过核磁共振实验和数值模拟对纳米自组装γ-Al_2O_3表面弛豫强度及孔径分布进行探索。结果表明,数值模拟核磁弛豫表征的纳米自组装γ-Al_2O_3的主体孔径为5-7 nm和30-42 nm,核磁弛豫实验通过误差函数法表征的主体孔径为5-9 nm和29-47 nm。相比于氮吸附仅表征微孔介孔及部分大孔,不能表征大于100 nm孔径,压汞法描述小于10 nm孔径相对不准确等问题,核磁弛豫能够全面表征2.8-315 nm纳米自组装γ-Al_2O_3的双峰孔隙系统。三个样品S-1、S-2、S-3的横向弛豫时间T_2谱小孔大孔波峰的信号幅度比0.603、1.15、1.84直接反映各自的化学小孔大孔氧化铝投料比0.85、1.38、1.7的变化。建立的表征方法可以应用于页岩气微观结构和机理研究中,前景广阔。     

Co3O4/UiO-66@α-Al2O3陶瓷膜对VOCs废气的分离催化性能

以α-Al₂O₃为支撑层, UiO-66为分离层, Co₃O₄为催化层, 构建了Co₃O₄/UiO-66@α-Al₂O₃陶瓷膜.对其形貌结构进行了表征, 并研究了其对挥发性有机物(VOCs)的分离催化性能. 结果表明, 该陶瓷膜对喷涂行业废气中苯与吡啶两种主要成分体现出良好的分离性, 透过侧的气体中吡啶与苯的摩尔浓度比值可由给料侧的1提高至17; 体系中引入臭氧后, 给料侧苯的浓度明显降低, 其去除率可达到89%. 透过侧的吡啶去除率仅为27%, 得到了较大程度的保留, 剩余的吡啶经收集后可进行单独的深度处理. Co₃O₄/UiO-66@α-Al₂O₃陶瓷膜在对喷涂行业废气中苯成分高效降解的同时, 能够有效解决喷涂行业废气处理过程中氮氧化物的排放问题, 有望成为喷涂行业废气预处理工艺的理想选择.     

Preparation of Cerium Dioxide Functionalized Magnetic Layered Double Hydroxides for High-efficiency Phosphopeptide Enrichment

In this work, we prepared a material with magnetic nanoparticles (Fe₃O₄) as core, layered double hydroxides(LDHs) as affinity shell, and cerium dioxide(CeO₂) as functional molecules(denoted as Fe₃O₄@LDH-CeO₂). On the basis of combined immobilized metal ion affinity chromatography(IMAC) and metal oxide affinity chromatography(MOAC), Fe₃O₄@LDH-CeO₂ was used to enrich phosphopeptides with high efficiency. The material exhibited high selectivity(α-casein:β-casein:BSA=1:1:5000, mass ratio), high recovery(95.87%), and good reusability of 10 times adsorption- desorption experiments. The feasibility of Fe₃O₄@LDH-CeO₂ was further investigated by extracting phosphopeptides from biological samples(nonfat milk, serum, saliva, and A549 cell lysate).     

Nanosized Pd assembled on superparamagnetic core–shell microspheres:Synthesis,characterization and recyclable catalytic properties for the Heck reaction

A series of magnetically recyclable Pd/Fe3O4@g-Al2O3 catalysts were synthesized using the superparamagnetic Fe3O4@g-Al2O3core–shell microspheres as the supporter and nano-Pd particles assembled on g-Al2O3 shell as the active catalytic component.The structure of the catalysts was characterized by X-ray diffraction(XRD),transmission electron microscopy(TEM),N2adsorption–desorption and vibrating sample magnetometer(VSM).The catalytic activity and the recyclability properties of the catalysts for the Heck coupling reaction with aryl bromides and the olefins were investigated.The results show that the microspheres of the magnetic Pd/Fe3O4@g-Al2O3 catalysts were about 400 nm and the nano-Pd particles assembled on g-Al2O3 shell were about 3–4 nm in size.The saturation magnetization(MS) of the magnetic catalysts was sufficiently high to allow magnetic separations.In the Heck coupling reactions,the magnetic Pd/Fe3O4@g-Al2O3 catalysts exhibited good catalytic activity and recyclability.With Pd/Fe3O4@g-Al2O3(0.021 mol%) catalyst,the bromobenzene conversion and product yield reached about 96.8% and 91.2%,respectively,at 120 8C and in 14 h.After being recycled for six times,the conversion of bromobenzene and the recovery of the catalyst were about80% and 90%,respectively.The nano-Pd particles were kept well dispersed in the used Pd/Fe3O4@g-Al2O3 catalysts.     

用于生物柴油清洁生产的磁性固体催化剂CaO/MgO/Fe_3O_4

制备了具有磁性和催化活性的双功能催化剂CaO/MgO/Fe3O4,用于催化花生油酯交换制备生物柴油的清洁生产过程。对CaO/MgO/Fe3O4进行了XRD、TEM、FT-IR和磁性等表征分析,探讨了CaO/MgO/Fe3O4催化剂的重复利用性能。结果表明,用Mg(Ac)2溶液等体积浸渍磁性基质Fe3O4,在N2气氛中600℃焙烧2 h,可得到具有磁性的载体5%MgO/Fe3O4;再用Ca(Ac)2溶液等体积浸渍MgO/Fe3O4,并在N2气氛中700℃煅烧,得到具有磁性且催化活性较高的催化剂10%CaO/MgO/Fe3O4。该催化剂具有核壳结构,磁核平均直径约为35 nm。在催化剂用量10%,醇油摩尔比12∶1,反应温度65℃,反应2 h的条件下酯交换转化率可达90%以上。在磁场的吸引下该催化剂能快速与反应体系分离,催化剂回收率达90%。但CaO/MgO/Fe3O4重复利用性能较差,其原因是在搅拌反应过程中催化活性组分逐渐从催化剂上脱落所致。     

Investigation of Propene Oligomerization Catalyst Series Derived from Complex of Ferric Sulfate and Nickel Sulfate

Some paper have reported that catalyt of NiSO₄/γAlO₃ has a very high oligomerization activity for propene, but the over tri oligomerization selectivity is very low^[1].The catalyt of Fe₂(SO₄)₃/γ-Al₂O₃ has a very high over trioligomerization selectivity, but oligomerization activity was lower then catalysis of NiSO₄/γ-Al₂O₃ for propene and stability of catalysis was not as good as catalysis of NiSO₄/γ-Al₂O₃^[2].In this paper the catalysis of Fe_(2/3)xNi_1-xSO₄-P₂O₅/γ-Al₂O₃ for propene oligomerization has been systematically studied, the effect of the activation method, the stability and reaction conditions on activity and selectivity were investigated. Fe_(2/3)xNi_1-xSO₄-P₂O₅/γ-Al₂O₃ catalysis was preparared by impregnation.The factors affecting catalyst performance for propene oligomerization are as follows.     

Fe3O4纳米催化剂的制备及其F-T合成性能研究

基于溶剂热合成体系,制备了不同形貌的Fe₃O₄微球和纳米片催化剂,考察了水热合成条件对Fe₃O₄晶粒形貌的影响,并研究了Fe₃O₄纳米催化剂的费托合成(F-T)性能。结果表明,成核和晶体生长速率是控制Fe₃O₄晶体形貌的关键。与传统的沉淀铁催化剂相比,Fe₃O₄纳米催化剂更容易还原和向活性相转变,因此,具有更高的F-T反应活性、低碳烯烃选择性及C₅₊选择性;Fe₃O₄微球催化剂比纳米片催化剂更易维晶粒的稳定,具有更高的反应活性和稳定性。     

Fe2O3/Al2O3氧载体用于甲烷化学链燃烧：负载量与制备方法的影响

以不同方法制备了系列Fe₂O₃/Al₂O₃氧载体,采用XRD、H₂-TPR、CH₄-TPR、O₂-TPD和BET等分析技术对氧载体进行了表征。研究了不同Fe₂O₃负载量氧载体的甲烷化学链燃烧性能,考察了不同制备方法对Fe₂O₃/Al₂O₃氧载体结构、反应性和产物选择性的影响。结果表明,Fe₂O₃负载量对氧载体活性及产物中CO₂选择性的影响较大,负载量较低时氧载体活性较低且引起甲烷部分氧化产物CO含量增加。制备方法亦对氧载体与甲烷的反应活性有所影响,整体上共沉淀法制备的质量分数60％Fe₂O₃/Al₂O₃氧载体具有较高的氧化活性和化学链循环稳定性。其在反应温度850℃、反应时间15 min、30次循环后甲烷转化率及产物中CO₂选择性均未见明显降低。     

Fe3O4@PI催化剂的制备及其费托合成性能

分别采用水热、水热-包覆、球磨法制备了Fe_3O_4、聚酰亚胺(PI)改性的Fe_3O_4@PI和Fe_3O_4-PI催化剂用于费托合成反应,对比研究了PI改性及其含量变化对Fe基催化剂催化CO加氢产物分布的影响规律。结合XRD、SEM、TEM、H_2-TPR、COTPD、FT-IR、XPS、TG和接触角实验等手段对催化剂样品进行了表征。结果表明,Fe_3O_4、Fe_3O_4@PI和Fe_3O_4-PI样品均为球形颗粒; PI改性促进了Fe_3O_4的还原,亲水性增强。Fe_3O_4@PI样品中,PI均匀包覆于Fe_3O_4表面,具有较好的热稳定性;与Fe_3O_4、Fe_3O_4-PI相比,Fe_3O_4@PI样品CO吸附增强。在CO加氢反应中,与Fe_3O_4相比,PI改性的Fe_3O_4@PI和Fe_3O_4-PI样品催化活性下降,二次加氢能力受到抑制,烯烃选择性提高; Fe_3O_4@PI样品烯烃选择性增加明显,烯烷比(O/P)由改性前的0.50提高至2.15;适宜含量的PI改性促进C5+烃生成。