铜基催化剂上甲醇常压分解本征动力学的研究 Ⅱ.CO-H_2-CO_2-H_2O-CH_3OH 系统

常压下,测定了在C301型铜基催化剂上CO-H_2-CO_2-H_2O-CH_3OH 系统中甲醇分解的本征反应速率,对幂函数型甲醇分解本征动力学模型进行了参数估值。求得甲醇分解的动力学方程为:(?)温度与气体组成的实验范围参照甲醇合成工业生产条件。研究结果表明,二氧化碳对甲醇的分解起促进作用。上述复合反应系统中变换反应接近平衡。     

处理方法对多壁碳纳米管结构及负载Ru催化剂氨分解反应活性的影响

分别用H_2O_2、强碱(NaOH、 KOH)和强酸HNO_3处理CNTs.以处理后的CNTs为载体、通过浸渍RuCl_3水溶液结合高温H_2还原制备Ru/CNTs催化剂,并将其应用在氨分解催化反应中.利用XRD、 TPR、 TPD-MS表征手段研究了Ru在CNTs表面的分散、还原性能及CNTs表面化学基团,探究催化剂结构-性能间构效关系.结果表明,强碱及双氧水处理CNTs,为其表面引入了数量适宜的羧基、酸酐、酚等官能团,而传统硝酸处理则引入了大量的羧基、酸酐、酯、内酯、酚、醌和羰基等官能团,对CNTs本征结构性质影响很大.经强碱及双氧水处理CNTs上负载Ru后所得催化剂的效果明显优于传统硝酸处理CNTs上负载Ru催化剂.我们发展的CNTs的新型处理方法为研制高活性Ru/CNTs催化分解氨催化剂提供了新的思路.     

处理方法对多壁碳纳米管结构及负载Ru催化剂氨分解反应活性的影响

分别用H2O2、强碱（NaOH、KOH）和HNO3处理CNTs。以处理后的CNTs为载体、通过浸渍RuCl3水溶液结合高温H2还原制备Ru/CNTs催化剂,并将其应用在氨分解催化反应中。利用XRD、TPR、TPD-MS表征手段研究了Ru在CNTs表面的分散、还原性能及CNTs表面化学基团,探究催化剂结构-性能间构效关系。结果表明,强碱及双氧水处理CNTs,为其表面引入了数量适宜的羧基、酸酐、酚等官能团,而传统硝酸处理则引入了大量的羧基、酸酐、酯、内酯、酚、醌和羰基等官能团,对CNTs本征结构性质影响很大。经强碱及双氧水处理CNTs上负载Ru后所得催化剂的效果明显优于传统硝酸处理CNTs上负载Ru催化剂。本研究为CNTs的新型处理方法、表面化学官能团分析、提高Ru/CNTs催化分解氨活性提供了新的思路。     

铜基催化剂上甲醇常压分解本征动力学的研究 Ⅰ.CO-H_2-CH_3OH 系统

本文在常压下用直流管式等温积分反应器研究了C301型铜基催化剂上CO-H_2-CH_3OH 系统中甲醇分解反应本征动力学。在不同温度和组成的情况下测定了甲醇分解的速率。用非线性最小二乘法对幂函数型甲醇分解反应本征动力学模型进行了参数估值,得到甲醇分解的动力学方程为:R_m=-(dN_m)/(dW)m=0.3202×10~(10)exp(-(26610)/(R_gT))p_(H_2)~(-0.25)p_(CO)~(-0.25)p_m~(0.5)mol/(g·hr)由甲醇分解反应的活化能求得合成反应的活化能为14990 cal/mol。     

铜锌铝催化剂上变换动力学的研究 Ⅰ.本征动力学与宏观动力学

以我们研制的内循环无梯度反应器对国产铜锌铝变换催化剂进行了一氧化碳与水蒸汽变换反应动力学的研究。实验是先以细粒度催化剂在不同浓度、温度下测定反应速率,以k 值平方差最小为目标函数,电子计算机估定参数,求得本征动力学方程为r=7.7×10~4exp(-5.7×10~4/RT)y_(CO)y_(H_2O)~(0.4)y_(CO_2)~(-0.3)y_(H_2)~(-0.3)(1-β)参数估值经过F-检验证明是可靠的。实验再在同样装置和条件下对工业原颗粒催化剂进行测定,沿用本征动力学指数方程,获得宏观动力学方程如下:r'=684exp(-4.03×10~4/RT)y_(CO)y_(H_2O)~(0.4)y_(CO_2)~(-0.3)y_(H_2)~(-0.3)(1-β)并用这些结果对年产三十万吨氨厂低温变换过程进行模拟计算,结果与实际甚为接近。     

ZnCl2/粘土-SA01催化合成二苯甲烷反应动力学研究

在ZnCl2/粘土-SA01催化剂上合成了二苯甲烷,考察了负载量、苯/苄基氯摩尔比、催化剂用量、反应温度和时间对该反应的影响,研究了以ZnCl2/粘土-SA01为催化剂合成二苯甲烷的反应动力学,为探讨其反应机理和研究烷基化反应动力学提供了依据.结果表明,温度在303-318K时,本征动力学方程为r=k[ZnCl2/粘土-SA01]0.8[C6H6][C6H5CH2Cl],属二级反应,表观反应活化能为88.6kJ/mol;在328-353K时,其本征动力学方程为r=k[ZnCl2/粘土-SA01]0.1,反应属零级反应,表观活化能为52.8kJ/mol.     

甲醇分解系统复杂反应动力学研究

采用固定床直流积分反应器,在常压下、国产C301型铜基催化剂上,对甲醇分解反应本征动力学进行了测定,测定时的温度及浓度范围与合成甲醇工业操作条件相似。根据测定数据,应用改进高斯一牛顿法对动力学模型参数进行估值,得到了双响应动力学方程。     

碳纳米管/FeS类Fenton催化剂的制备及催化性能

以浮动催化热分解法制备碳纳米管(CNTs), 采用氧化-还原-硫化的方法制备了CNTs/FeS催化剂, 采用X射线衍射(XRD)、 透射电子显微镜(TEM)和热重(TG)分析等技术对催化剂进行了结构表征. 将CNTs/FeS作为类Fenton催化剂用于水中环丙沙星的去除, 研究了降解过程中H₂O₂浓度、 CNTs/FeS催化剂的投加量、 环丙沙星浓度及pH等因素对催化降解性能的影响. 结果表明, CNTs/FeS类Fenton催化反应在H₂O₂浓度为20 mmol/L和CNTs/FeS催化剂的投加量为10 mg的条件下具有最优的降解效果, 其催化反应过程符合一级动力学方程, 且具有更加宽泛的pH适应范围(pH=3~8), 同时, CNTs/FeS类Fenton催化剂在使用寿命方面也具有一定的优势.     

合成氨反应动力学平衡常数与热力学平衡常数的关系

根据当前普遍被接受的氨合成和氨分解机理,明确了氨合成及分解反应的速度控制步骤,确定了氨合成和氨分解反应的动力学方程,进而导出合成氨反应的动力学平衡常数表达式,与热力学平衡常数进行了比较,明确了2者之间的关系。有助于理解合成氨热力学平衡常数与反应速率的关系。     

铁系高温变换催化剂上水煤气变换反应本征动力学的研究

采用活塞流管式积分反应器,在1.0 MPa压力下,对环境友好铁系无铬NBC-1型高温变换催化剂上变换反应本征动力学数据进行了测试。根据测定得到的数据,对幂函数动力学模型进行了模型参数估计和模型检验,得到了高度显著的动力学回归方程。从动力学方程可以得出:该高温变换催化剂上变换反应活化能比较低,因此其低温活性较好；该催化剂上H2O组分对反应速率的影响比较大；CO2对变换反应速率的抑制作用很大,因此为提高变换反应速率,应当设法减小CO2的不利影响；H2组分对反应速率的影响很小,在实际应用过程中,可以忽略。     

Factors influencing decomposition of H2O2 over supported Pd catalyst in aqueous medium

Since H₂O₂ decomposition can result in selectivity/yield loss in the direct H₂O₂ synthesis process from H₂ and O₂ over supported Pd catalysts, it is important to have an enhanced understanding about the factors affecting the H₂O₂ decomposition reaction. Herein, detailed studies have been undertaken to investigate the influence of different factors, such as (a) nature and concentration of acid in reaction medium, (b) nature and concentration of halide in presence and absence of acid in reaction medium, (c) pretreatment procedures and (d) catalyst modification by incorporation of different halides, on the H₂O₂ decomposition reaction over a 5% Pd/C catalyst in aqueous medium at 25 °C. This study has shown that the H₂O₂ decomposition activity is profoundly influenced by all the above factors. The effectiveness of the acids in suppressing the H₂O₂ decomposition activity decreased in the following order: hydroiodic acid > hydrobromic acid > hydrochloric acid  acetic acid > phosphoric acid > sulfuric acid > perchloric acid. The ability of the acid to decrease the H₂O₂ decomposition activity was found to very strongly depend on the nature of its associated anion. Halides, such as iodide, bromide and chloride were particularly effective in suppressing the H₂O₂ decomposition activity. Oxidation pretreatment of the catalyst was found to strongly suppress its H₂O₂ decomposition activity, while a reduction treatment was found to promote its activity. A gradual decrease in the H₂O₂ decomposition activity of the catalyst was observed with each successive usage due to in situ sub-surface oxidation of Pd by H₂O₂. Halide incorporation either via the reaction medium or prior catalyst modification had a similar qualitative effect on the H₂O₂ decomposition activity.     

板状镍催化剂上氨分解和氨部分氧化制氮氢气的研究

研制了一种 Ni/Al₂O₃多孔板状催化剂.该催化剂在反应温度高于750℃,氨分解率高于99.5%时,允许反应空速达10000—40000h^-1.用该催化板组装的反应器可采用内加热形式,和一般的外加热反应器相比可节约能耗约30%.在催化板上氨分解的经验动力学方程是γ=kp²NH₃,表观活化能为153.0kJ/mol.将该催化剂用于氨部分氧化时,在空气和氨比为1.0—1.7,680—750℃,氨空速10000—40000h^-1条件下,在氨点火后无外加能源情况下,能制得含氢30～43%,残氧小于0.1%的氮氢混合气,氨的转化率>99.5%,连续250小时反应表明,催化剂活性稳定.宏观动力学研究得出,反应对氨呈零级,表观活化能为37.2kJ/mol.     

NO_2对Cu/SAPO-34分子筛催化剂上NH_3选择性催化还原NO性能的影响

主要考察了NO2对Cu/SAPO-34分子筛催化剂在整个温度范围内(100-500°C)NH3选择性催化还原(SCR)NO性能的影响.研究所使用样品为新鲜Cu/SAPO-34催化剂在750°C下水热处理4 h的稳定期样品.通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的结构以及形貌进行表征,采用SCR活性评价、动力学实验以及原位漫反射傅里叶变换红外光谱(in situ-DRIFTS)表征催化剂的性能以及催化剂表面物种的变化.活性评价实验结果表明,NO2会抑制催化剂的低温(100-280°C)活性,但其存在会提高催化剂的高温(280°C以上)活性.与此同时,随着反应物中NO/NO2的摩尔比例减少,由于NH4NO3物种的分解,副产物(N2O)的浓度增大.动力学结果表明,Cu/SAPO-34催化剂上快速SCR反应的表观活化能(Ea=64.02 kJ?mol-1)比标准SCR反应的表观活化能(Ea=48.00 kJ?mol-1)更大.In situ-DRIFTS实验结果表明NO比NO2更容易在催化剂表面形成硝酸盐,并且NO2更容易与吸附在Br?nsted酸性位上的NH3物种反应生成NH4NO3.低温下,催化剂表面的NH4NO3物种会覆盖SCR反应的活性位,造成活性降低,但在高温时,形成的NH4NO3物种一部分会被NO还原为N2,而另一部分会直接热分解为N2O,造成催化剂的选择性降低.     

钒-铝催化丁二烯、丙烯交替共聚合的动力学研究(Ⅰ)——交替共聚合速度方程

本文研究了VO[OCH₂C(CH₃)₃]₂Cl-Ali-Bu₃催化丁二烯、丙烯交替共聚合的动力学特征,测定了单体和催化剂的反应级数,建立了聚合速度方程,并求得了-80℃-20℃温度范围内的一级速率常数K和总活化能E_T.     

可见光辐射下活性炭-铁酸镍杂化催化剂光催化氧化氨氮(英文)

铁酸镍(NiFe2O4)中的镍原子抑制其光芬顿催化活性.然而,活性炭(AC)能激活其光芬顿催化活性,结果导致复合催化剂AC-NiFe2O4在过氧化氢存在时可见光辐射下也可催化氧化氨氮.用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),傅里叶变换红外(FTIR)光谱,紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS),比表面积和振动样品磁强计对催化剂进行了表征.光催化降解氨氮的实验表明,该复合催化剂在10 h内氨氮的降解率可达到91.0%,而同样条件下没有催化剂时氨氮的去除率只有24.0%.对照实验表明,裸铁酸镍在可见光辐射下,氨氮的降解率只有30.0%.这表明活性炭加速了氨氮的氧化速率.动力学研究表明,氨氮的氧化遵循一级反应动力学规律,其表观反应动力学常数为3.538×10-3min-1.机理研究表明,氨氮的氧化是通过生成HONH2中间体,然后转化为NO2-.8次循环实验表明该复合催化剂容易分离、可循环使用、且催化活性十分稳定.因此,该催化剂具有潜在的应用价值.     

CO2在Cu/ZnO/Al2O3型低变催化剂上的TPD研究

本文采用程序升温脱附(TPD)法研究了CO₂在Cu/ZnO/Al₂O₃型低变催化剂上的吸、脱附行为。结果表明:在350℃以内,该催化剂对于CO₂显示出一种能量分布的活泼部位,且其主要是由催化剂中的游离ZnO所提供。以T_f法结合脱附速率等温线法进行了TPD谱图的定量解析,求出了脱附动力学参数,并发现Cu/ZnO/Al₂O₃对CO₂的有效表面为非理想表面,CO₂在Cu/ZnO/Al₂O₃上的脱附近似地服从一级过程。最后针对得到的Arrhenius图进行了有关的讨论。     

Decomposition of toluene using an atmospheric pressure plasma/TiO2 catalytic system

Application of atmospheric pressure plasma as an alternative technology for the destruction of toluene is demonstrated in this study. Used TiO₂ colloidal solution was obtained by an improved sol–gel method, and coated on glass beads to prepare decomposition of toluene. The physical property of synthesized TiO₂ catalyst film was analyzed by XRD and SEM spectroscopy. From these results, it was identified that the catalyst film exhibited anatase structure with particle size of about 50–100 nm after calcination at 500 °C for 1 h. The decomposition of toluene in TiO₂/O₂ plasma system was investigated. Amounts of the catalyst and toluene concentration were fixed as 3 wt.% and 1000 ppm, respectively. The analyses for performance of toluene decomposition and intermediates in reaction were done by the in situ method using the mass spectroscopy and gas chromatography. The toluene of 40% was decomposed at pulse voltage of 13 kV in the only O₂ plasma condition without TiO₂ catalyst. Furthermore, the conversion enhanced remarkably in the TiO₂/O₂ plasma system, and it reached 70% at pulse voltage of 13 kV after 120 min. This result was very notable compared with that in photocatalytic system, with below 40% after 120 min reaction.     

NH3-SCR反应过程中NH3和NOx在Cu/SAPO-34分子筛催化剂上的吸附特性和作用

通过离子交换法制得Cu/SAPO-34菱沸石分子筛催化剂, 同时研究了NH₃和NO_x (NO和NO₂)在该催化剂上的吸附位、吸附强度、吸附量和吸附速率, 得到了不同反应气氛在Cu/SAPO-34 上的吸附性能及其在NH₃选择性催化还原(NH₃-SCR)反应中的作用. 研究采用瞬态实验、程序升温脱附(TPD)和漫反射傅里叶变换红外光谱(DRIFTS)等方法进行表征实验. 瞬态实验结果表明NH₃是吸附性气体. 程序升温脱附实验和红外漫反射实验结果表明NH₃可以吸附在布朗斯特和路易斯酸性位上形成不同的NH₃物种, 它们显示不同的SCR活性. NH₃在Cu²⁺上的吸附速率最快, 且键强最强. NO_x可以氧化并以硝酸盐/亚硝酸盐的形式吸附在Cu物种上. 最后, 本文讨论了NH₃选择性催化还原反应过程中在Cu物种上的中间物种并推测反应机理.     

Liquid phase hydrogenation of citral and intermediaries over Ir/TiO2/SiO2 catalysts: Kinetic study

Kinetics of the hydrogenation of citral and its intermediates over Ir/TiO₂/SiO₂ catalysts has been studied. The effect of various parameters such as the initial concentration, H₂ pressure partial, temperature and weight of catalyst were examined. A high selectivity towards unsaturated alcohols using this catalyst was demonstrated. The initial rates increased linearly with the catalyst weight. The reaction rate obeys a kinetics represented by the Langmuir–Hinshelwood model. A single site model suggesting the surface reaction as the rate determining step provided the best fit of the experimental data for the hydrogenation of citral and alcohols (geraniol, nerol and citronellol), while a dual site represent the best kinetics for the hydrogenation of citronellal.