在改性Hβ沸石催化剂上FCC汽油的加氢改质

采用Hβ沸石为载体，以Ni为主剂，分别以P、Mg、La为助剂合成了FCC汽油加氢改质双功能催化剂。考察了采用不同热处理方式脱模板剂对Naβ沸石载体的影响，以及助剂种类和助剂含量对双功能催化剂性能的影响。结果表明，采用阶段焙烧法脱模板剂可以有效的抑制分子筛脱铝，更好的保持分子筛原始结晶态和比表面积；在FCC汽油加氢改质反应中，加入0.25％磷改性后的Ni-P/β催化剂，有效的降低了汽油中的烯烃含量，使烯烃转化率达到65％，并保证汽油的辛烷值基本不降低。     

大孔FCC催化剂的制备及裂化性能研究

利用聚苯乙烯(PS)颗粒和脱油残渣(VR)乳液为模板剂制备了大孔重油催化裂化催化剂,与未加模板的参比催化剂相比,比表面积分别增加了38.0%和46.2%,孔体积分别增加了20.6%和35.8%,平均孔径分别增加了54.5%和27.3%。微反评价结果表明,大孔催化剂活性较高,对重油的转化率分别提高了9.8%和12.2%,总液收分别提高了10.2%和7.3%。与参比催化剂相比,积炭后PS颗粒和VR乳液模板大孔催化剂的活性有一定程度的降低,但是当积炭量相同时,大孔催化剂的重油转化率和总液体产物收率都比参比催化剂要高,且两类大孔催化剂的数据比较接近。催化剂的基质经模板扩孔后,由于具有微孔-介孔-大孔的梯度孔分布,孔径分布更加合理,重油分子在催化剂孔道内的扩散速率更快,容炭能力更强,所以大孔催化剂具有较好的裂化性能。     

用于质子交换膜燃料电池的碳载铂电催化剂

 以甲醛为还原剂，氯铂酸为原料，XC－72碳黑为载体，制备了不同铂含量的碳载铂电催化剂，并用BET，XRD，TEM和循环伏安法对催化剂进行了表征，用质子交换膜燃料电池单电池对催化剂性能进行了评价．结果表明，铂晶粒主要吸附在碳黑的表面和大孔中．当催化剂的铂载量由20％提高到40％时，由于铂颗粒占据部分碳黑表面，使催化剂的孔体积和比表面积都有所减小；当铂载量进一步提高到60％时，由于铂晶体颗粒形成的微孔开始占一定分率，使催化剂的总体积和比表面积的减小幅度下降．铂晶体颗粒大小在2～4nm范围内；随着铂载量的提高，表面铂有部分聚结，铂晶体的粒径增大，催化剂的电化学比表面积减小．铂载量为40％时，燃料电池阴极的性能最好．     

以催化裂化废催化剂为原料合成NaY分子筛的研究

针对催化裂化(FCC)废催化剂的回收利用问题,提出了一种废催化剂再利用的方法,即以FCC废催化剂为铝源,合成时只补充部分硅源,采用自制的高效NaY沸石导向剂,水热合成NaY分子筛。同时,以普通的化工原料合成了对比试样Y型分子筛。讨论了不同的FCC废催化剂预处理方式对合成产物性能的影响,发现以经过碱熔活化处理的废催化剂为原料合成的Y分子筛拥有更高的结晶度和纯度。采用X射线衍射、热分析、程序升温脱附法(NH3-TPD)和N₂静态容量吸附法对结晶产物和对比样品的晶体结构,热稳定性、酸性质、比表面积以及孔分布进行了表征。结果显示,以FCC废催化剂为原料完全可以合成出与普通原料性能接近的NaY分子筛。其BET比表面积可以达到615 m²·g^-1,孔体积可达0.38 cm³·g^-1,孔径集中在0.51 nm左右。     

介孔炭的孔结构对其负载的Ru基氨合成催化剂性能的影响

采用模板法合成了介孔炭(MC),研究了其孔结构对其负载的Ru基氨合成催化剂Ba-Ru-K/MC性能的影响,采用N₂吸附脱附、扫描电镜和透射电镜等手段对介孔炭的孔结构进行了表征.研究发现,介孔炭载体的孔结构取决于模板剂的用量,当SiO₂/C质量比为1.0时,所制介孔炭比表面积最大.介孔炭负载的Ba-Ru-K催化剂活性与其介孔比表面积相关.在425℃,10MPa和10000h^-1条件下,合成氨的反应速率为139mmol/(g_cat·h).     

导向剂法制备SAPO-11分子筛及其加氢异构化性能

采用导向剂法在模板剂用量减半的条件下成功合成小晶粒介孔SAPO-11分子筛。对合成分子筛的晶体结构、形貌、孔结构和酸类型进行表征。以长链烷烃正十二烷作为反应原料,考察Pt负载量为0. 5(wt)%的SAPO-11分子筛的加氢异构化反应性能。结果表明,将模板剂使用量减半合成的SAPO-11分子筛晶粒尺寸约为3μm,介孔比表面积为113. 3m~2/g,介孔孔容为0. 328m~3/g,异构烃收率达到65. 31%。     

蜜勒胺催化剂的制备及在环碳酸酯合成中的应用研究

以纳米二氧化硅(SiO_2)为模板,以三聚氰胺为前驱体,采用固相反应法制备一系列介孔蜜勒胺(melem)材料。通过调控硬模板剂和前驱体的用量,最终得到一系列高比表面积(40-92 m~2/g)和孔体积(0.179-0.407 cm~3/g)的介孔melem材料。将其作为催化剂用于1, 4-丁二醇二缩水甘油醚(BDODGE)与CO_2的环加成反应中,结果表明,随着比表面积增大,催化剂活性相比未加入模板剂的melem样品有了显著提高。三聚氰胺与纳米SiO_2的质量比为2时制备的催化剂,在130℃、20 h、2.0 MPa条件下,BDODGE转化率为99.3%,环碳酸酯选择性为99.5%。     

CuO-CaO/SiO2超细催化剂结构及糠醛加氢反应性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备出超细CuO—CaO／SiO2催化剂，用XRD、BET、TEM、XPS、TPR对催化剂结构进行了表征．将催化剂用于糠醛催化加氢反应，制备2-甲基呋喃，研究了活性组分负载量对催化剂结构及性能的影响。结果表明，载体对活性组分的分散能力随着负载量的减少而增大；催化剂的比表面积和孔体积随负载量的增加而减小，而孔径逐渐增大；活性组分与载体之间存在较强的相互作用．催化剂在糠醛加氢反应中表现出很高的活性；选取适宜的活性组分负载量，可高选择性制取2-甲基呋喃．     

新型大孔结构重油加氢催化剂的制备、表征与评价

将聚苯乙烯（PS）颗粒模板加入到铝溶胶中,经干燥、煅烧除去PS模板制备了大孔氧化铝载体;采用低温N₂吸附 脱附和SEM对合成Al₂O₃的孔结构进行了表征;将Co-Mo活性组分担载在大孔氧化铝载体上制得重油加氢催化剂,并以大港焦化蜡油为原料在固定床高压微反装置上对合成的催化剂进行活性评价。实验表明,加入PS模板后,Al2O3的比表面积增加了41.5m²/g,孔体积增加了0.35cm³/g;加氢脱硫活性提高了12%,脱氮活性提高了22%。     

用氟化氢－三乙胺复合模板剂合成SAPO－34分子筛

 采用X射线衍射、扫描电镜、氨吸附红外光谱及核磁共振等表征手段，研究了以氟化氢－三乙胺为复合模板剂合成的SAPO－34分子筛．结果表明，相对于用三乙胺模板剂合成的样品，用氟化氢－三乙胺复合模板剂合成的样品结晶度高，晶粒小，分子筛的酸量低，骨架中硅结构单一，比表面积和孔体积较大．以氟化氢－三乙胺复合模板剂合成的分子筛，在催化甲醇制低碳烯烃反应中结焦速率降低，生成乙烯及丙烯的选择性则略有提高．     

[BMIM]Cl离子液体改性埃洛石为基质制备大孔RFCC助剂

以氯化1-丁基-3-甲基咪唑（[BMIM]Cl）离子液体改性埃洛石为基质,以USY为主剂制备了大孔渣油催化裂化（RFCC）助剂,采用XRD、N₂吸附、SEM等手段对制备的助剂进行了表征,以济南FCC原料油为原料,以济南平衡剂为主剂在固定流化床（ACE-MODEL R+ MM）上测定了助剂的反应性能。结果表明,在助剂的制备过程中,将离子液体先嫁接到具有开放大孔管状结构的埃洛石上,有效阻止了分子筛碎屑、黏结剂等占据埃洛石的管道及其活性位,高温焙烧去除离子液体后,保留了埃洛石的大孔结构,使制得的助剂具有高的催化裂化活性和良好的汽油选择性。     

表面活性剂对完全液相法制Cu-Zn-Al浆状催化剂结构和性能的影响

采用完全液相法制备了Cu-Zn-Al双功能浆状催化剂, 利用不同类型表面活性剂对其进行了修饰和改性. 通过N2气吸附、XRD和XPS等方法考察了表面活性剂类型对催化剂织构、物相以及表面性质的影响, 采用浆态床反应装置对其合成气一步法制备二甲醚的催化活性进行了评价, 讨论了催化剂结构与性能的关系. 结果表明, 表面活性剂主要是通过与活性金属的作用调节催化剂的表面性质、孔结构、相结构以及晶粒大小, 进而影响催化剂的催化活性; 非离子表面活性剂总体上对催化剂的性能有促进作用, 阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂对催化剂性能存在不利影响; 表面活性剂与活性金属作用的强弱是影响性能的关键.     

CeO2纳米层对多层载体x-CeO2/3DOM Al2O3负载纳米Au催化剂催化柴油炭烟燃烧活性的影响

与汽油车相比,柴油车具有CO2排放低、寿命长和经济性好等优点,所以近年来受到广泛关注并被大量使用.但是,柴油车在使用过程中会产生大量炭烟颗粒物(PM),对大气环境和人类健康造成很大威胁.因此,开展这方面的基础研究具有重要的科学意义及环境保护意义.催化柴油炭烟燃烧反应是一个气-固-固多相深度氧化反应,由于PM的粒径远大于传统催化剂,导致PM不能进入催化剂孔道内部,造成催化剂活性比表面积利用率较低.设计并制备大孔径的三维有序大孔结构(3DOM)的催化剂,能够减小反应扩散阻力,增加催化剂与炭烟颗粒物的有效接触,加快反应进行.另外,可以通过在3DOM氧化物表面担载其它活性组分,提高催化剂的氧化还原性能,进而提高其活性.CeO2有很好的储放氧性能,在柴油车尾气净化催化剂中较为常见,但是单一的CeO2热稳定性较差,高温下容易烧结,使得比表面积减小,并且失去储氧能力,造成催化剂失活.文献中较常见的解决办法是在CeO2中掺杂其它阳离子,如Zr4+,Pr3+,Al3+,La3+及Y3+等离子,以提高CeO2的抗高温烧结能力.此外,研究报道的催化剂对催化柴油炭烟颗粒物燃烧的峰值温度已经远低于炭烟颗粒物的自燃温度,但是对颗粒物的起燃温度仍普遍较高.我们前期研究结果表明,担载纳米Au颗粒催化剂能够显著降低炭烟燃烧的起燃温度.本文采用胶体晶体模板法制备了3DOM Al2O3载体,利用微孔膜-氨沉淀法担载不同量的活性组分CeO2,制备出一种负载型x-CeO2/3DOM Al2O3催化剂,它既可减少稀土元素用量,降低成本,又因为Al2O3的机械强度较高,还能保证催化剂的机械强度足够好.为了进一步降低催化剂催化炭烟燃烧的起燃温度,利用还原沉积法在多层载体x-CeO2/3DOM Al2O3上负载纳米Au催化剂,制备出不同厚度的CeO2纳米层负载Au催化剂(Au/x-CeO2/3DOM Al2O3).利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、H2程序升温还原和O2程序升温脱附等方法研究了催化剂的结构及物化性质与催化剂活性之间的关系,提出了消除PM反应的可能机理.结果表明,Al3+离子能够部分进入到CeO2中,形成Al-Ce固溶体.由于Al离子半径小于Ce离子,Al3+掺杂后能引起CeO2晶格发生畸变,产生大量缺陷,形成大量氧空位,促进晶格氧的移动,从而使催化剂具有更大的储放氧能力.在Au/x-CeO2/3DOM Al2O3催化剂中,CeO2担载量过高时,氧化铈纳米层较厚,活性组分容易烧结,不利于催化剂活性提高;而CeO2担载量过低,则CeO2纳米层较稀薄,催化剂的氧化还原性能受限,催化剂活性也不高.因此,CeO2的担载量应适当.此外,Au和CeO2之间的强相互作用能够增加Au纳米颗粒表面活性氧物种的数量,从而促进柴油炭烟燃烧反应.活性测试结果表明,担载纳米Au颗粒后,催化剂催化柴油炭烟燃烧的起燃温度均明显降低,在所制备的系列催化剂中Au/20％CeO2/3DOM Al2O3催化剂展示了最高的催化活性,T10,T50和T90分别为267,372和426 oC.     

Co在超细Mo-Co-K催化剂合成低碳醇中的作用

采用BET、XPS和TPD表征手段对超细Mo-Co-K催化剂的织构、表面结构和吸附行为进行了研究，结合催化剂的合成低碳醇性能，论证了Co在超细Mo-Co-K催化剂合成低碳醇中的作用。Co的加入提高了催化剂合成低碳醇的活性和选择性，同时也提高了催化剂的比表面并促进了微孔的形成，催化剂的催化性能与其织构之间呈现出很好的顺变关系。Co对催化剂中可能作为合成低碳醇活性中心的低价Mo物种的电子结合能值影响较小。Co的加入降低了H2和CO在催化剂表面的强吸附中心的吸附强度，从而有利于合成低碳醇反应的发生。研究结果表明，Co仅仅是作为结构助剂，通过调变催化剂的织构和催化剂表面的H2及CO的强吸附中心而影响其合成低碳醇性能的。     

Promotion of oxidative desulfurization performance of model fuel by 3DOM Ce-doped HPW/TiO2 material

Phosphotungstic acid (HPW) supported on Ce-doped three-dimensional ordered macroporous (3DOM) TiO₂ catalysts are studied in catalytic oxidation desulfurization (ODS) of model oil. The structural and textural of as-synthesized catalysts are characterized by N₂ adsorption, XRD, Raman spectroscopy, SEM-EDS, TEM, FT-IR, XPS, UV–Vis and ICP. These results upheld the existence of periodically arranged macroporous structure of catalyst, with Keggin-type of HPW dispersed homogeneously on TiO₂ matrix. Among these 3DOM Ce-doped HPW/TiO₂ materials, catalyst with 15 wt.% cerium dosage exhibits best ODS performance, which oxidized 99.8% of dibenzothiophene (DBT) into corresponding sulfone within 40 min. The excellent ODS performance of 3DOM Ce-doped HPW/TiO₂ catalyst is related to the common influence of more oxygen vacancies produced by electron transformation between Ce³⁺ and Ce⁴⁺. The chemisorbed oxygen on the surface catalyst will facilitate the selective oxidation of sulfides to sulfones. Moreover, the 3DOM structure of catalyst will further promote the mass transfer of reactants and products on the pore channel. The as-prepared catalyst shows excellent reusability in the ODS system, no obviously decrease in catalytic activity even after 6 runs.     

碳纳米管负载Pt-Sn-B非晶态催化剂催化氯代硝基苯

 用浸渍-化学还原法制备了碳纳米管负载的Pt-Sn-B非晶态催化剂,并采用透射电子显微镜、X射线衍射、选区电子衍射、X射线能谱等表征手段研究了催化剂在碳纳米管表面的存在状态、组成及其非晶性质. 将此催化剂用于三种氯代硝基苯的液相催化加氢反应,结果表明该催化剂具有较好的加氢性能和较高的抑制脱卤性能. 在不添加脱卤抑制剂的情况下,三种氯代硝基苯的转化率均高于99.8%,脱卤率小于1.9%. 而将通用加氢催化剂用于相同的反应时,产物的脱卤率均高于8%. 碳纳米管的特殊结构与表面金属的非晶性质是影响氯代硝基苯加氢性能的主要因素. 讨论了碳纳米管与表面非晶态金属的作用规律及其与催化加氢性能的关系.     

Liquid-Phase Hydrogenation of Chloronitrobenzene Over Pt-Sn-B Amorphous Catalyst Supported by Carbon Nanotubes

The Pt-Sn-B/carbon nanotubes (CNTs) catalyst was prepared by impregnation-chemical reduction method. Its catalytic performance was evaluated by liquid-phase hydrogenation of chloronitrobenzene (CNB). The results showed that the catalyst had higher catalytic performance than common hydrogenation catalysts. The conversion of CNB could reach 99.9%, and the dechlorination of chloroaniline (CAN) was less than 1.9% when catalyzed by Pt-Sn-B/CNTs and more than 8.0% when catalyzed by common hydrogenation catalysts. X-ray diffraction and selected area electron diffraction analysis showed that Pt-Sn-B/CNTs had an amorphous alloy structure that can improve catalytic performance. Transmission electron micrograph image showed that the catalyst particles were highly distributed on the surface of CNTs. The hydrodechlorination of CNB was mainly affected by the unique structure of CNTs and the nature of the amorphous metals on the surface of CNTs. The relationship between the interaction of CNTs and amorphous metals and the catalytic performance of the catalyst is also discussed. Translated from the Chinese Journal of Catalysis, 2005, 26(3) (in Chinese)     

Phase-transfer reactions catalyzed by phosphonium salts bound to macroporous polystyrene supports

The rate of reaction of alkyl halides with aqueous sodium acetate or cyanide catalyzed by phosphonium salts supported on insoluble polystyrene resins, and rates of ion-exchange of the chloride ion in the catalysts against the acetate ion, were studied as a function of catalyst particle size, the percentage of ring substitution, the morphology of polymer support, and distance between active site and polymer backbone. Rates of 1-bromooctane or benzyl chloride with macroporous, 7–25% ring-substituted catalysts increased with increasing ring substitution. Rates with macroporous catalysts increased as a heptamethylene spacer was introduced between the active site and the polymer backbone. Rates of ion-exchange with macroporous catalysts were facilitated with increasing ring substitution or by the introduction of the spacer chain. A relation between the catalytic activity of macroporous or microporous catalysts and ion-exchange rates under triphase conditions was discussed.