助剂对Ni-Al合金和Raney-Ni催化剂结构及1,4-丁烯二醇加氢性能的影响

采用等体积浸渍法将助剂(MgO、CuO、Co2O3)引入商品Ni-Al合金粉,经10%(w/w)NaOH溶液浸取制备Raney-Ni催化剂。通过能量色散X射线(EDX)、X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附测试、透射电镜(TEM)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)等方法表征和评价实验,考察了金属助剂对Ni-Al合金粉及Raney-Ni催化剂元素组成、晶相结构、孔结构特征、表面形貌、表面酸碱性的影响。表征分析显示,不同助剂催化剂的元素含量、比表面积及表面形貌均表现出明显的差异。其中,添加助剂Cu的催化剂表面检测到较多的活性组分Ni,接近90%(w/w),该催化剂平均孔径最小(3.87 nm)、活性组分Ni颗粒分散性好。评价结果表明,该催化剂具有较佳的加氢性能,其1,4-丁烯二醇(BED)转化率为100%,1,4-丁二醇(BDO)选择性和收率分别为59.62%和59.62%,这与该催化剂较大的活性组分Ni负载量、酸强度和适中的酸量及存在的Cu对Ni分散性的提高进一步防止了Ni的严重烧结(即"限域效应")等有较大关联。     

助剂对Ni-Al合金和Raney-Ni催化剂结构及1,4-丁烯二醇加氢性能的影响（英文）

采用等体积浸渍法将助剂(MgO、CuO、Co_2O_3)引入商品Ni-Al合金粉,经10%(w/w)NaOH溶液浸取制备Raney-Ni催化剂。通过能量色散X射线(EDX)、X射线衍射(XRD)、N_2吸附-脱附测试、透射电镜(TEM)、NH_3程序升温脱附(NH3-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)等方法表征和评价实验,考察了金属助剂对Ni-Al合金粉及Raney-Ni催化剂元素组成、晶相结构、孔结构特征、表面形貌、表面酸碱性的影响。表征分析显示,不同助剂催化剂的元素含量、比表面积及表面形貌均表现出明显的差异。其中,添加助剂Cu的催化剂表面检测到较多的活性组分Ni,接近90%(w/w),该催化剂平均孔径最小(3.87 nm)、活性组分Ni颗粒分散性好。评价结果表明,该催化剂具有较佳的加氢性能,其1,4-丁烯二醇(BED)转化率为100%,1,4-丁二醇(BDO)选择性和收率分别为59.62%和59.62%,这与该催化剂较大的活性组分Ni负载量、酸强度和适中的酸量及存在的Cu对Ni分散性的提高进一步防止了Ni的严重烧结(即"限域效应")等有较大关联。     

一步法合成Pt@ZIF-8及其在1,4-丁炔二醇选择加氢中的应用

1,4-丁炔二醇(BYD)部分加氢生成1,4-丁烯二醇(BED),BED进一步加氢生成1,4-丁二醇(BDO).此外,BYD,BED和BDO还会发生脱水反应生成单醇类产物.工业上BYD加氢反应主要用于生产BDO.由于传统的单金属加氢催化剂很难控制反应的加氢程度,因此一般通过提高反应温度和压力使BYD尽量转化为完全加氢产物BDO,以减少部分加氢产物BED对最终产品收率的影响.部分加氢产物BED在精细化工领域也具有重要的应用,所以选择合适的催化剂和反应条件来提高部分加氢产物BED的选择性具有重要的理论意义和潜在应用价值.文献中常采用Zn、微生物等活性抑制剂来降低贵金属催化剂的加氢活性.这些方法往往比较复杂,所使用的添加剂不仅存在毒性和污染产物,还会增加成本.这些方法得到的催化材料虽然可以提高烯醇的选择性,但是仍需要严格控制反应条件才能得到较高收率的部分加氢产物.本文基于MOFs材料独特的结构和性质,探索了MOFs负载型贵金属催化剂在选择加氢反应中的催化性能.首先制备了一种羧酸根保护的Pt纳米溶胶,并以水为溶剂,增加2-甲基咪唑的加入量,实现了室温下ZIF-8晶体的快速生成.在室温合成ZIF-8的过程中加入羧酸根保护的Pt纳米溶胶,通过羧酸根与ZIF-8之间存在的化学吸附力,实现ZIF-8对Pt纳米粒子的包覆.羧酸根不仅可以稳定溶液中的纳米粒子,同时还起着“桥梁”的作用.羧酸根中的C=O基团与ZIF-8中的Zn原子或有机骨架之间弱的配位作用,增加了纳米粒子和ZIF-8之间的亲和力,实现了金属纳米粒子被ZIF-8包围.Pt纳米粒子的引入对ZIF-8的形成也没有影响,得到的Pt@ZIF-8材料拥有良好的晶体结构和高的比表面积.采用XRD、N2吸附和TEM等表征揭示了Pt@ZIF-8的结构特点,并研究了其在水相1,4-丁炔二醇加氢反应中的催化性能.结果显示,该材料不仅具有很高的活性,还具有突出的部分加氢选择性.在5次循环反应中,BYD转化率没有明显变化,说明催化剂在反应过程中活性没有降低.在多次反应之后,反应产物的分布也没有发生明显变化,1,4-丁烯二醇选择性在5次反应中都保持在94％以上.结构表征结果则显示,在4次循环使用之后,催化剂的结构已经遭到破坏;5次循环使用之后,催化剂的XRD谱图中ZIF-8的特征衍射峰完全消失.其余谱峰为ZnO特征衍射峰,说明由于反应温度较高,催化剂在多次反应之后其载体ZIF-8发生了分解.循环寿命实验说明,ZIF-8中Zn离子和含氮有机骨架的抑制作用是导致1,4-丁烯二醇高选择性的重要原因.ZIF-8的分解虽然会使孔道塌陷,但是结构中的Zn和含氮的有机骨架组成依然存在,仍然可以达到抑制烯醇进一步加氢的效果,并且Pt纳米溶胶主要存在于外表面,所以催化剂的活性和选择性没有发生明显变化.     

一步法合成Pt@ZIF-8及其在1,4-丁炔二醇选择加氢中的应用（英文）

1,4-丁炔二醇(BYD)部分加氢生成1,4-丁烯二醇(BED),BED进一步加氢生成1,4-丁二醇(BDO).此外,BYD,BED和BDO还会发生脱水反应生成单醇类产物.工业上BYD加氢反应主要用于生产BDO.由于传统的单金属加氢催化剂很难控制反应的加氢程度,因此一般通过提高反应温度和压力使BYD尽量转化为完全加氢产物BDO,以减少部分加氢产物BED对最终产品收率的影响.部分加氢产物BED在精细化工领域也具有重要的应用,所以选择合适的催化剂和反应条件来提高部分加氢产物BED的选择性具有重要的理论意义和潜在应用价值.文献中常采用Zn、微生物等活性抑制剂来降低贵金属催化剂的加氢活性.这些方法往往比较复杂,所使用的添加剂不仅存在毒性和污染产物,还会增加成本.这些方法得到的催化材料虽然可以提高烯醇的选择性,但是仍需要严格控制反应条件才能得到较高收率的部分加氢产物.本文基于MOFs材料独特的结构和性质,探索了MOFs负载型贵金属催化剂在选择加氢反应中的催化性能.首先制备了一种羧酸根保护的Pt纳米溶胶,并以水为溶剂,增加2-甲基咪唑的加入量,实现了室温下ZIF-8晶体的快速生成.在室温合成ZIF-8的过程中加入羧酸根保护的Pt纳米溶胶,通过羧酸根与ZIF-8之间存在的化学吸附力,实现ZIF-8对Pt纳米粒子的包覆.羧酸根不仅可以稳定溶液中的纳米粒子,同时还起着"桥梁"的作用.羧酸根中的C=O基团与ZIF-8中的Zn原子或有机骨架之间弱的配位作用,增加了纳米粒子和ZIF-8之间的亲和力,实现了金属纳米粒子被ZIF-8包围.Pt纳米粒子的引入对ZIF-8的形成也没有影响,得到的Pt@ZIF-8材料拥有良好的晶体结构和高的比表面积.采用XRD、N2吸附和TEM等表征揭示了Pt@ZIF-8的结构特点,并研究了其在水相1,4-丁炔二醇加氢反应中的催化性能.结果显示,该材料不仅具有很高的活性,还具有突出的部分加氢选择性.在5次循环反应中,BYD转化率没有明显变化,说明催化剂在反应过程中活性没有降低.在多次反应之后,反应产物的分布也没有发生明显变化,1,4-丁烯二醇选择性在5次反应中都保持在94%以上.结构表征结果则显示,在4次循环使用之后,催化剂的结构已经遭到破坏;5次循环使用之后,催化剂的XRD谱图中ZIF-8的特征衍射峰完全消失.其余谱峰为Zn O特征衍射峰,说明由于反应温度较高,催化剂在多次反应之后其载体ZIF-8发生了分解.循环寿命实验说明,ZIF-8中Zn离子和含氮有机骨架的抑制作用是导致1,4-丁烯二醇高选择性的重要原因.ZIF-8的分解虽然会使孔道塌陷,但是结构中的Zn和含氮的有机骨架组成依然存在,仍然可以达到抑制烯醇进一步加氢的效果,并且Pt纳米溶胶主要存在于外表面,所以催化剂的活性和选择性没有发生明显变化.     

Ni-M/SiO2催化1,4-丁炔二醇加氢的金属助剂效应

以SiO₂气凝胶为载体,采用等体积浸渍法制备了Ni/SiO₂及不同金属助剂改性的Ni-M/SiO₂（M=Fe、Co、Cu）催化剂,利用ICP、BET、XRD、H₂-TPR、H₂-TPD等手段对催化剂进行了表征,考察了不同第二金属对催化剂结构与1,4-丁炔二醇加氢性能的影响.结果表明,第二金属与Ni物种具有不同程度的双金属协同效应,其中Cu的加入不仅能够提高Ni活性物种的分散度,而且Ni-Cu双金属间的相互作用改善了NiO物种的还原性能及氢活化能力,有利于氢和1,4-丁炔二醇在活性位点的快速转化.在反应温度50℃,氢压1 MPa,反应时间3 h的加氢评价条件下,15Ni5Cu/SiO₂催化剂不仅可以实现1,4-丁炔二醇的完全转化,而且能够有效降低难分离副产物2-羟基四氢呋喃的含量,具有最优的加氢活性和对1,4-丁烯二醇的选择性.     

Cu对Ni-Cu/SiO2催化1,4-丁炔二醇加氢性能的影响

采用超临界干燥法和等体积浸渍法制备了不同Ni/Cu比例的Ni-Cu/SiO₂双金属催化剂,利用ICP、BET、XRD、H₂-TPR、H₂-TPD、NH₃-TPD等手段对催化剂进行了结构表征,考察了不同Ni/Cu比例对催化剂结构以及1,4-丁炔二醇加氢性能的影响.结果表明,少量Cu的引入不仅能够提高Ni活性物种的分散性,而且Ni-Cu双金属间的相互作用改善了NiO物种的还原性能及氢活化能力,有利于氢和1,4-丁炔二醇在活性位点的快速转化.在反应温度50℃,氢压1 MPa,反应时间3 h的加氢评价条件下,Ni/Cu比为3：1时,15Ni5Cu/SiO₂催化材料不仅可以实现BYD的完全转化,而且能够有效降低难分离副产物2-羟基四氢呋喃的含量,具有最优的加氢活性和对1,4-丁烯二醇及1,4-丁二醇的选择性.     

Effect of preparation condition on catalytic performance of Ni/ZrO2-SiO2 for methanation of coal gas

采用浸渍法制备了ZrO2-SiO2复合载体和Ni质量分数为6％的Ni/ZrO2 -SiO2催化剂,考察了载体制备时浸渍溶液pH值、焙烧温度和催化剂制备时的焙烧温度对Ni/ZrO2-SiO2催化剂煤气甲烷化反应性能的影响.采用X射线衍射、程序升温还原和扫描电子显微镜等方法对催化剂进行了表征.结果表明,载体浸渍溶液pH值为8.0 ～9.0,载体焙烧温度为550℃,催化剂焙烧温度为450℃时,Ni/ZrO2-SiO2催化剂在煤气甲烷化反应中显示了最优的催化性能,CO转化率100％,CO2转化率1.8％,CH4生成速率16.6 mmol/(h·g).进一步表征发现,制备ZrO2-SiO2复合载体时,增大浸渍溶液的pH值有利于形成粒径较小的亚稳态四方晶相ZrO2,可见四方晶相ZrO2更有利于甲烷化反应;载体焙烧温度会影响到NiO粒径的大小和其在催化剂表面的分散,温度过高和过低都会导致NiO粒径大小的不适宜以及分散性的降低;催化剂焙烧温度过高则会导致NiO与载体间的相互作用减弱,NiO分散性降低.     

焙烧及还原温度对对硝基苯酚加氢合成对氨基苯酚Ni/TiO2催化剂性能的影响

采用等体积浸渍法制备了Ni/TiO2催化剂,考察了焙烧和还原温度对其结构及催化对硝基苯酚加氢合成对氨基苯酚反应性能的影响,利用X射线衍射、程序升温还原及H2化学吸附等方法对催化剂进行了表征.结果表明,923 K以下焙烧制备的催化剂中镍物种主要以与载体相互作用不同的NiO形式存在,随着焙烧温度的升高,催化剂中NiO与TiO2间的相互作用增强.经723 K还原后,随焙烧温度升高,催化剂的H2化学吸附量减小,而923 K焙烧的催化剂具有较佳的加氢反应性能,这与金属镍和TiOx(x<2)的协同作用有关.对于923 K焙烧的催化剂,当还原温度较低时,NiO还原不完全,金属镍与TiOx的相互作用较弱,催化剂活性较低;当还原温度过高时,镍晶粒发生烧结,并且催化剂的镍活性表面因镍与TiOx的相互作用增强而减小,从而导致催化剂活性降低,适宜的还原温度为673 K.当Ni/TiO2催化剂具有适宜的镍活性表面及适宜的金属镍与TiOx相互作用时,金属镍与TiOx的协同对-NO2的加氢活化最为有利.     

焙烧温度对甲醇水蒸气重整制氢Ce/Cu/Zn-Al水滑石衍生催化剂的影响

采用原位合成法在γ-Al_2O_3载体表面上合成了Zn-Al水滑石,再采用顺序浸渍法制备了一系列Ce/Cu/Zn-Al催化剂,并采用XRD、BET、H_2-TPR和XPS等手段对催化剂进行了表征,考察了焙烧温度对Ce/Cu/Zn-Al催化剂表面结构及其催化甲醇水蒸气重整制氢性能的影响。结果表明,焙烧温度主要影响了催化剂的Cu比表面积、表面氧空穴含量和Cu-Ce间相互作用。当焙烧温度为500℃时,催化剂Cu的比表面积较大,表面氧空穴含量较多,Cu-Ce间相互作用较强,因此,催化甲醇水蒸气重整制氢活性较好。当焙烧温度升高到700℃时,Cu物种主要以稳定的CuAl_2O_4尖晶石形式存在,不利于甲醇水蒸气重整制氢反应的进行,因此,催化活性较差。     

Ni-Al2O3催化剂上丙烷选择性还原NO

 以机械混合法、浸渍法和共沉淀法分别制备了4%Ni-Al2O3催化剂,并用X射线衍射、程序升温还原、紫外-可见漫反射光谱和N2吸附等方法对催化剂的体相和表面结构进行了表征,系统考察了制备方法及焙烧温度对Ni-Al2O3催化剂催化丙烷选择性还原NO性能的影响. 结果表明, Ni-Al2O3中存在NiO和NiAl2O4两种镍相,前者是丙烷氧化活性中心,后者是NO选择性催化还原的活性中心. 共沉淀法制备的催化剂活性最好, 550 ℃焙烧的Ni-Al2O3催化剂在反应温度为450和500 ℃时NO转化率接近100%.     

新型固定床Raney Ni制备过程中晶相结构的转化

以拟薄水铝石制备粘结剂，加入镍铝合金粉和田菁粉捏合、成型，在空气中高温焙烧，然后用苛性碱溶液充分浸取，制备出可应用于固定床加氢的活性Raney Ni催化剂。采用XRD和TG-DTA分析了催化剂制备过程中晶相结构的转化，结果表明，成型合金焙烧过程中，富铝合金相（如Al₃Ni-Al和Al₃Ni）逐渐转变为贫铝合金相（如Al₃Ni₂和AlNi），释放出的金属铝依次发生氧化，同时抑制金属镍的氧化；在高于1 123～1 133K焙烧时金属铝氧化生成α-Al₂O₃，使催化剂获得较高的颗粒强度。苯加氢活性评价结果表明，该新型固定床Raney Ni催化剂活性高于负载型镍催化剂，也高于参照专利方法制备的有机聚合物粘结的同类型催化剂，并且具有较好的低温加氢活性。     

NiFe双金属催化剂用于月桂酸甲酯加氢的研究

负载型Ni Fe/γ-Al_2O_3双金属催化剂的物理化学性质明显受还原温度的影响,进而影响月桂酸甲酯的加氢活性和产物选择性。金属Ni活性中心主要促进脱羰/脱羧(DOC)反应,Fe的加入能促进月桂酸甲酯发生加氢脱氧反应,促进C_(12)烷烃化合物生成。H_2-TPR、XRD、H_2-TPD和BET结果表明,高的还原温度有利于金属或合金活性中心形成,NiFe双金属催化剂的加氢活性取决于金属Ni、Fe和NiFe合金的含量;NiFe双金属催化剂吸附与活化H_2分子的能力明显受还原温度的影响。在研究的温度范围内,Ni活性中心具有优异的加氢和裂解性能,Fe物种的引入能有效抑制裂解性能。双金属催化剂的加氢活性顺序:NF420NF360NF450NF300,在420℃下经H_2还原制得的NF420催化剂具有最佳的月桂酸甲酯加氢性能,在反应温度为380℃时,月桂酸甲酯加氢转化率和烷烃化合物选择性分别高达93.3%和90.0%。     

表面酸性对Ni/SiO_2-Al_2O_3催化剂催化1,4-丁炔二醇高压加氢性能的影响

通过浸渍法分别在Al(OH)_3和Al_2O_3中引入SiO_2,经焙烧后制备具有不同表面酸性质的SiO_2-Al_2O_3载体,以上述SiO_2-Al_2O_3及Al_2O_3为载体,采用等体积浸渍法制备Ni负载量为15%的Ni/SiO_2-Al_2O_3催化剂(分别为Ni/SA-1和Ni/SA-2)与Ni/Al_2O_3.采用N2物理吸附、Py-FTIR、NH3-TPD、XRD、H2-TPR和H2-TPD手段对催化剂进行表征,考察了表面酸性质对催化剂催化1,4-丁炔二醇高压加氢性能的影响.结果表明,SiO_2引入方式会影响Ni/Al_2O_3催化剂表面酸性质及活性组分Ni在载体表面的分散行为.在Al(OH)3中引入SiO_2时,Ni/SA-1催化剂不仅活性组分具有高分散度,而且表面具有丰富的L酸位点,L酸位点与Ni活性中心协同作用有效提高了催化剂的高压加氢性能.而在Al_2O_3中直接引入SiO_2时,SiO_2覆盖了Al_2O_3表面的L酸位点,催化剂活性组分分散度较低,表现出低的加氢活性.     

焙烧温度对Ni/La(Ⅲ)催化剂氢解山梨醇制备低碳二元醇性能的影响

采用水热法合成了纳米棒状La(OH)₃载体,通过湿式浸渍方法制备了10%Ni/La(Ⅲ)负载型催化剂,考察了500~800℃不同焙烧温度对于催化剂氢解山梨醇制备低碳二元醇的影响,结合XRD、SEM/EDS、BET、H₂-TPR-MS、CO/CO₂-TPD-MS、TG和ICP-AES等表征手段对Ni/La(Ⅲ)催化剂的构效关系进行了分析。结果表明,Ni/La(Ⅲ)催化剂表现出高的氢解反应活性,在较低的焙烧温度下(500℃)催化剂主要以NiO/La₂O₂CO₃结构形式存在。随着焙烧温度的升高,NiO/La₂O₂CO₃逐渐向La₂NiO₄-La₂O₃进行转变。碱性是影响不同催化剂活性的决定因素,高的焙烧温度促进了催化剂中强碱性位的生成,显著提高了氢解反应活性,但对液体产物的选择性无明显影响,在220℃、4MPa H₂、1.5h的条件下,山梨醇完全转化,低碳二元醇的产率可达到53%。低的焙烧温度则增加了催化剂的水热稳定性。催化剂的失活主要归结于活性金属粒子在水相反应中从载体表面脱落而发生团聚,降低氢解反应活性。     

非晶态超微粒子镍合金催化剂的研究──Ⅱ．Ni－B催化剂对苯加氢反应动力学的研究

非晶态超微粒子镍合金催化剂的研究──Ⅱ．Ｎｉ－Ｂ催化剂对苯加氢反应动力学的研究李同信，张秀峰，李合秋（中国科学院大连化学物理研究所，大连１１６０２３）靳常德，蒋育林，崔建彤，王大庆（大连理工大学化工学院，大连１１６０１１）关键词非晶态超微粒子，镍基合...     

金属载体结合方式对镍钨催化剂费托合成蜡加氢裂化性能的影响

以Ni/W为加氢金属组分, HY/Al₂O₃为载体, 采用浸渍法制备三种金属-载体不同结合方式的加氢裂化催化剂, 研究了结合方式对催化剂酸性、加氢性能及FT合成蜡加氢裂化性能的影响。调整金属-载体的结合方式可明显调节催化剂加氢性能与裂解性能之间的平衡, Ni/W预先浸渍在HY分子筛上提高了催化剂的加氢性能, 降低了载体的酸性。结果表明, 高加氢性能-弱酸性的匹配有利于抑制F-T蜡的二次裂解, 提高柴油选择性。而Ni/W均匀浸渍在HY/Al₂O₃载体上可获得相对均衡的加氢/裂解性能匹配, 催化剂具有较高的反应活性及灵活的反应调控性。     

铁改性水滑石基Pt/BaO/MgFeO催化剂焙烧温度对催化剂结构及NO_x吸附-还原性能的影响

采用共沉淀法和浸渍法制备了贵金属负载均匀的镁铁水滑石基稀燃氮氧化物捕集(LNT)催化剂,并采用多种表征手段研究了焙烧温度对催化剂结构及NO_x吸附-还原反应的影响。结果表明,500-700℃焙烧后催化剂晶相结构稳定,800℃焙烧后催化剂表面出现烧结,Pt颗粒发生团聚;随焙烧温度升高,催化剂的NO_x脱附峰面积先减小后增大,但峰值温度变化不大;与500℃焙烧催化剂相比,800℃焙烧后催化剂表面NO_x吸附物种及吸附路径发生改变,而还原反应产物中氨气/氮气体积比下降,NO_x转化效率由91.7%降为85.2%。     

焙烧温度对Ni/γ-Al_2O_3还原条件及催化甲苯水蒸气重整反应的影响

研究了焙烧温度对Ni/γ-Al2O3还原条件及催化甲苯水蒸气重整反应的影响。结果表明,焙烧温度对催化剂的还原条件及性能具有重要影响。700℃焙烧的催化剂在680℃的反应温度下表现出良好的反应性能,在不进行预还原的情况下仍保持了很高的催化活性及稳定性,其中,甲苯转化率达99%。并使用BET、XRD、TG-DTG等表征方法对反应前后的催化剂进行表征,随着焙烧温度的升高,催化剂比表面积降低、总孔容减小、平均孔径增大、镍与载体的结合程度逐渐增强、NiAl2O4含量逐渐增多,这是焙烧温度影响催化剂还原条件的主要原因。最后通过TEM、XPS对700℃焙烧的催化剂的结构进行了进一步的分析。     

油水两相体系中非晶态NiB/SiO_2-Al_2O_3对生物油模型化合物的加氢脱氧研究

制备了负载型的非晶态NiB/SiO_2-Al_2O_3催化剂,利用XRD、TEM、N2吸附-脱附和XPS表征手段对其进行了分析,并考查了催化剂在油水两相体系中对生物油模型化合物苯甲醚和愈创木酚的加氢脱氧性能。结果表明,在B的修饰作用下,Ni处于富电子状态,从而导致非晶态NiB/SiO_2-Al_2O_3催化剂的加氢脱氧活性明显高于晶态Ni/SiO_2-Al_2O_3催化剂。提高催化反应温度和延长反应时间有利于愈创木酚和苯甲醚的加氢脱氧转化。在实验结果的基础上,对愈创木酚和苯甲醚的加氢脱氧反应路径进行了分析,为生物油加氢脱氧反应机理提供了参考依据。