耐硫变换催化剂中活性组分钴、钼的相互作用

采用常压微反评价、程序升温还原（TPR）和硫化（TPS）技术及原位红外（IR）技术，对不同活性组分的CoO/MgO-Al2O3-TiO2、MoO3/MgO-Al2O3-TiO2和CoO-MoO3/MgO-Al2O3-TiO2的变换活性及性能进行了表征测试，结果表明：单独的硫化钴或硫化钼都具有耐硫变换活性，单独硫化钴作为活性组分的催化剂活性优于单独硫化钼作为活性组分的催化剂，并且二者之间具有明显的协同效应。     

Ti促进的Co-Mo耐硫变换催化剂TPS研究

利用程序升温硫化(TPS)技术研究了TiO2对耐硫催化剂活性组分的促进作用.结果发现1)添加适量的TiO2可以显著降低MoO3及CoO的硫化温度,缩短硫化时间,有利于提高催化剂的硫化性能;2)可以提高活性组分对硫化氢的吸附,从而有利于提高催化剂的"容硫"能力,使得催化剂对H2S浓度的依赖性显著降低.此外,试验还就硫化及CO变换反应过程、活性组分之间以及活性组分与TiO2之间的相互作用进行了讨论,并结合试验结果提出了TiO2对催化剂性能的作用机理.     

钾促进钴钼耐硫CO变换催化剂的XPS和TPR表征

钾助剂;水煤气变换;钾促进钴钼耐硫CO变换催化剂的XPS和TPR表征     

载体焙烧温度对Co-Mo/MgO-Al2O3变换催化剂性能的影响

通过X射线衍射、N2吸附-脱附、程序升温脱附、程序升温还原和电子顺磁共振方法研究了焙烧温度对MgO-Al2O3载体物化结构和Co-Mo/MgO-Al2O3变换催化剂性能的影响.结果表明,在600～800 ℃范围内焙烧的复合氧化物以MgAl2O4-xMgO-yAl2O3无定形形式存在,载体表面存在较多的中强酸.碱位,相应的负载催化剂具有较高的水煤气变换活性.在氧化态催化剂中存在较多八面体结构的Mo物种,而硫化态催化剂中含有较多氧硫包围的Mo物种.这些钼物种与催化剂的活性紧密相关.     

以ZrO_2-Al_2O_3为载体的Co-Mo-K耐硫水煤气变换催化剂

采用沉淀法和浸渍法分别制备了 Zr O2 - Al2 O3复合载体和 Co- Mo- K耐硫变换催化剂 .研究了 Zr O2 对 Co- Mo- K耐硫变换催化剂活性及热稳定性的影响 .利用 XRD、BET、TG、XPS等手段对催化剂及其载体的结构、吸硫吸水性能和氧化还原性能进行了表征 .结果表明以 Zr O2 - Al2 O3代替传统的 γ- Al2 O3作为 Co- Mo- K耐硫变换催化剂的载体 ,可提高催化剂的活性 ,尤其是低温活性 ,并可改善催化剂的热稳定性、氧化还原性、吸硫和吸水性能     

添加碱金属对甲烷与空气制合成气的催化剂性能的影响

考察了添加在镍基催化剂中的碱金属助剂 ,对甲烷与空气制合成气的催化反应性能的影响 ;并用 TPO、TPR、CO2 程序升温脱附 (TPD)、XPS及 CO脉冲色谱技术 ,对催化剂进行了表征 .实验表明 ,碱金属助剂对降低催化剂结炭有一定的作用 ,催化剂的抗积炭性能为 Ni- K2 O/Ca O- Al2 O3>Ni- L i2 O/Ca O- Al2 O3>Ni- Na2 O/Ca O-Al2 O3>Ni/Ca O- Al2 O3.在实验中发现 ,碱金属的添加 ,可使催化剂的 Ni比表面积变小、吸附 CO2 的能力增强 ,且结合能可发生不同程度的改变 .从而解释了碱土金属助剂对催化剂活性和抗积炭性的影响 .实验显示 ,Ni-L i2 O/Ca O- Al2 O3具有较好的活性和抗积炭性能     

以ZrO_2-Al_2O_3为载体Co-Mo-K耐硫变换催化剂的TPR研究

利用程序升温还原 (TPR)技术 ,研究了ZrO2 对Co/Al2 O3、Mo/Al2 O3、Mo -K/Al2 O3以及Co -Mo -K耐硫变换催化剂氧化还原性能的影响。结果表明 ,ZrO2 的引入 ,使活性组分在载体表面分散的更好 ,促进了Mo -K活性相的形成 ,使Co和Mo的还原变得容易 ,并起到抑制催化剂在反应中被重新氧化的作用。     

水煤气变换催化剂研究新进展

水煤气变换催化剂的工业化应用已有80多年的历史，在合成氨、合成甲醇、制氢和城市煤气工业中得到了广泛的应用，通常使用的催化剂有铁铬系高温变换催化剂、铜锌系低温变换催化剂和钴钼系宽温耐硫变换催化剂，80年代以前，随着多种原料路线(煤、石脑油、渣油和天然气等)制备工艺     

含La耐硫水煤气变换催化剂的研究

CoMoK/Al_2O_3耐硫水煤气变换催化剂中加入La_2O_3后其活性与含量和处理温度有关。含有0.5—1.0％La_2O_3的催化剂和载体经600℃处理活性和耐热性最高。在500℃进行强化反应后La助化的催化剂活性下降～50％,而无La的下降～70％。以H_2S/H_2重新处理减活后的催化剂可以使活性逐渐恢复,但含La的比不含La的恢复得快。由催化剂的硫化过程和程序升温还原及吡啶吸附实验未能发现两种催化剂有明显的区别。XPS测定结果发现La助化的催化剂在反应时,其Mo可以保持较好的分散和较少形成Mo~(6 ),而Mo~(6 )对反应是无活性的。     

碱金属助剂对CoCu/TiO2催化剂上二氧化碳加氢合成长链烃的影响

大气中CO2浓度增加导致的温室效应以及化石燃料的匮乏正日益受到世界范围的关注. 由于CO2较强的惰性以及较高 C-C 偶联能垒, 迄今为止大部分研究都集中在CO2催化加氢制备各种 C1 化学品 (如 CH4, CH3OH, CO 等), 鲜有研究关注合成液态燃料 (C5+碳氢化合物). 目前,CO2加氢直接合成烃类主要通过CO2基费托合成反应 (CO2-FTS) 实现, 即先通过逆水煤气变换反应 (RWGS) 将CO2还原成 CO, 随后 CO 通过传统费托反应 (FTS) 加氢生成烃类化合物. 在两种工业化FTS 催化剂 (Fe 和 Co 基催化剂) 中, 钴基催化剂具有更高的反应活性和链增长能力, 以及较高的机械强度和稳定性. 然而,由于CO2的惰性, 造成催化剂表面物种的加氢程度更高, 使得甲烷更容易生成. 因而, 高反应活性、高选择性催化剂的开发是实现该过程的关键.本文采用沉积沉淀法制备了一系列双金属 CoCu/TiO2催化剂, 再通过初湿浸渍法对其进行碱金属助剂 (Li, Na, K, Rb和 Cs) 改性, 并用多种表征手段系统研究了碱金属助剂对催化剂物化性质及其催化CO2加氢制备长链烃反应的影响. 结果表明, 碱金属的加入对催化剂织构性质影响不大, 它们在催化剂表面发生富集, 且富集程度随碱金属原子序数的增加而降低. 另外, 碱金属的加入增强了CO2的吸附, 其中, Na 改性的 CoCu/TiO2催化剂的碱性最强; 同时还降低了 H2的脱附量,尤以 K, Rb 和 Cs 改性的催化剂为甚.在 250 oC, 5 MPa, 空速 3000 mL·gcat-1·h-1和 H2/CO2= 3 的反应条件下, 对不同碱金属助剂改性的催化剂进行评价. 结果表明, 不加助剂的 CoCu/TiO2催化剂上CO2转化率高达 23.1%, 但产物主要是 CH4, 此时CO2在 Co 活性中心上直接发生甲烷化反应; 碱金属助剂的引入显著抑制了 CH4的生成, 提高了长链烃的选择性, 但同时也降低了CO2转化率, 并且随着碱金属原子序数增大呈现先下降后上升的趋势, 表明合适的碱性强度可以更好地改性催化剂性能. 其中, Na 助剂改性的CoCu/TiO2催化剂的碱性最强, 且 H2的脱附量降低幅度较小, 因此, 该催化剂具有最高的 C5+烃类收率, 达到 5.4%; 同时CO2转化率为 18.4%, 烃类产物中 C5+烃类选择性为 42.1%. Na 助剂改性的 CoCu/TiO2催化剂还展现了良好的催化稳定性,反应 200 h 后,CO2转化率和 C5+选择性分别保持 18% 和 40%. 基于碱金属助剂对催化剂物化性质与反应性能的调变规律,可进一步指导CO2加氢直接合成长链碳催化剂的设计与合成.     

TiO2-Al2O3作为Mo催化剂担体的研究

Tio。－AI。oa二元氧化物的制备at艺大体可分为两种．一种是利用液相浸渍或气相沉积方法将Tio。担载在AI。0。上，使Tio。主要覆盖在AI。0。表面上［‘－1另一种是通过Ti盐和AI盐混合溶液共沉淀方法使Tio。和AI。0。均匀混合在一起【‘－’1．不同的制备工艺对Tio。－AI。03的表面结构和表面性质有很大影响问．我们曾报导用TICly蒸气化学气相沉积方法制备出了D02在1川2O3表面呈现十分均匀分布的DoZ一周。03复合氧化物担体＊’1．本文进一步考察D0。在周。0。表面的沉积对川。0。孔结构的影响，以及Ti02－A1203作为加氢精制MO催…     

Oxidative dehydrogenation of cyclohexene on size selected subnanometer cobalt clusters: improved catalytic performance via evolution of cluster-assembled nanostructures

The catalytic activity of oxide-supported metal nanoclusters strongly depends on their size and support. In this study, the origin of morphology transformation and chemical state changes during the oxidative dehydrogenation of cyclohexene was investigated in terms of metal-support interactions. Model catalyst systems were prepared by deposition of size selected subnanometer Co(27±4) clusters on various metal oxide supports (Al(2)O(3), ZnO and TiO(2) and MgO). The oxidation state and reactivity of the supported cobalt clusters were investigated by temperature programmed reaction (TPRx) and in situ grazing incidence X-ray absorption (GIXAS) during oxidative dehydrogenation of cyclohexene, while the sintering resistance monitored with grazing incidence small angle X-ray scattering (GISAXS). The activity and selectivity of cobalt clusters shows strong dependence on the support. GIXAS reveals that metal-support interaction plays a key role in the reaction. The most pronounced support effect is observed for MgO, where during the course of the reaction in its activity, composition and size dynamically evolving nanoassembly is formed from subnanometer cobalt clusters.     

Pt－Mo／Al_2O_3和Pt－Co－Mo／Al_2O_3催化剂中Pt、Co助

利用ＴＰＲ、Ｈ_２－ＴＰＤ技术，考察了氢气氛下的Ｐｔ－Ｍｏ／Ａｌ_２Ｏ_３和Ｐｔ－Ｃｏ－Ｍｏ／Ａｌ_２Ｏ_３催化体系中物种和电荷交换的现象和规律，揭示了Ｐｔ和Ｃｏ在表面Ｍｏ物种还原过程中助剂作用的本质．Ｐｔ－Ｍｏ／Ａｌ_２Ｏ_３的ＴＰＲ、Ｈ_２－ＴＰＤ结果证明，由于微量Ｐｔ参与了表面Ｍｏ物种还原时的物种和电子交换，有效地降低了其还原温度．Ｒｔ－Ｍｏ／Ａｌ_２Ｏ_３在氢还原过程中，氢和Ｍｏ容易形成载有活动氢的氢物种，并储存在催化剂表面，这种活动氢在Ａｒ中，甚至Ａｒ－Ｈ２混合气中可以释放出来。Ｐｔ－Ｃｏ－Ｍｏ／Ａｌ２Ｏ３的研究结果表明，Ｃｏ可以进一步促进Ｍｏ的还原．在样品预还原过程中，氢和Ｃｏ可以形成氢物种，其上的氢具有更强的可动性，很容易溢流到Ｍｏ物种的边上促进其还原．根据以上规律可以推测，加氢脱硫催化剂中Ｃｏ和贵金属的作用是使催化剂更容易形成低价的配位不饱和的钼中心，也就是ＨＤＳ活性中心．     

负载型TiO2-Al2O3复合载体在超深度加氢脱硫中的应用

运用HRTEM、FT-Raman、TPR等方法表征了Mo活性组分在负载型TiO2-Al2O3复合载体和Al2O3上不同形态和性质。比较了TiO2-Al2O3复合载体同传统Al2O3载体对CoMo催化剂结构的影响，并以4，6-二甲基二苯并噻吩（4,6-DMDBT）为探针考察了催化剂的超深度加氢脱硫（UHDS）性能。结果表明，在负载型TiO2-Al2O3复合载体中， MoO3同载体之间的相互作用较弱，这种弱的相互作用使MoO3更多的以八面体配位Mo物种（MoⅥ）及其二维的聚合物的形式存在。二维聚合物有利于形成具有更高活性的多层MoS2结构，明显提高催化剂的超深度加氢脱硫催化活性。     

钴负载量和焙烧温度对F-T合成用Co/Al_2O_3催化剂活性的影响

对用于F T合成制液态烃的Co/Al2 O3 催化剂进行了程序升温还原研究 ,确定了合适的还原活化温度 (约6 0 0～ 80 0K) ,同时考察了钴负载量和焙烧温度对催化剂活性的影响 .结果表明 ,钴负载量和焙烧温度对C5+ 收率的影响十分显著 .用CODEX优化软件对钴负载量和催化剂焙烧温度进行了优化 .结果表明 ,比较理想的钴负载量为 11 6 % ,焙烧温度为 6 5 1K .XRD测试结果表明 ,在较高温度焙烧的催化剂由于易生成CoAl2 O4 尖晶石 ,导致催化剂的活性显著降低     

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.     

助剂对超细CuO－ZnO－SiO_2催化剂性质和CO_2加氢反应性能的影响

研究了９种助剂对用于ＣＯ２加氢反应的超细ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂性能的影响，并进行了ＸＲＤ和ＴＰＲ表征．结果表明，助剂影响超细催化剂的性质和催化性能，ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、ＭｇＯ和Ｌａ２Ｏ３是ＣＯ２加氢合成甲醇的超细ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂体系的优良助剂．在含有不同助剂的ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂体系内存在ＣｕＯ和ＺｎＯ晶相，但除ＣｅＯ２以外，其它的助剂都可能以微晶或无定型的形式存在．ＴＰＲ研究表明，添加的助剂除ＣｅＯ２以外，都使超细ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂的还原温度提高，而且助剂对ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂活性的影响，按照助剂对ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂还原温度的影响进行了探讨     

过渡金属（Cu，Fe，Mn，Co）改性高分散V2O5/TiO2作为高效NH3-SCR脱硝催化剂

选择性催化还原(SCR)是目前固定源及移动源中控制NOx排放最为有效的技术手段之一.工业上应用最广泛的商业SCR催化剂是钒基催化剂.钒基催化剂经钨(钼)改性后具有较好的活性、稳定性和抗水抗硫性能,但在应用过程中仍存在N2选择性较低、活性温度窗口(300–400 oC)较窄及高温下V2O5极易流失等不足,且钨(钼)的价格十分昂贵.因此,用廉价组分提高钒基催化剂的催化性能在实际工业应用中仍具有重要意义.研究发现,很多非贵金属(如Cu, Fe, Mn, Co, Ce, Zr, Nb, Sn, La等)都可以代替钨(钼)用来提高钒基催化剂的选择性、活性温度窗口和(热)稳定性能等.引入的金属通常以氧化物或钒酸盐形式存在,并与活性组分钒物种有很强的相互作用,从而提高钒物种的氧化还原性能及分散度,同时增大表面酸性位数量,抑制锐钛矿向金红石相转变.近年来很多研究发现,经金属改性的钒基催化剂以钒酸盐形式存在时可有效提高催化剂活性和 N2选择性,尤其可显著提高催化剂的(热)稳定性.本文采用浸渍法以廉价易得、储量丰富的过渡金属改性钒基催化剂,得到高度分散的M-V/TiO2(M = Cu, Fe, Mn, Co)脱硝催化剂.结果发现, Cu-V/TiO2和Fe-V/TiO2催化剂表现出较好的催化活性和N2选择性以及优异的稳定性和抗H2O/SO2性能,其中Cu-V/TiO2的工作温度窗口扩展到225–375oC. X射线衍射、拉曼光谱和EDX-mapping表征结果证明,钒物种及引入的金属高度分散在TiO2载体表面,并生成了钒酸盐.氢气程序升温还原结果表明,钒酸盐的形成导致钒物种的还原峰向低温区移动,有利于催化剂氧化还原性能的提升. X射线光电子能谱结果表明, Cu-V/TiO2催化剂表面具有更多的活性氧物种(Oα),且具有较强的电子间相互作用,是SCR活性提高的关键原因之一. NH3程序升温脱附和原位红外光谱实验结果表明,金属的引入可以提高酸量和酸强度; Cu-V/TiO2催化剂表面主要为Lewis酸性位,而Fe-V/TiO2催化剂表面主要为Br?nsted酸性位,两者可能导致不同的SCR反应机理,但均可以提高催化剂在高温下的N2选择性.综上所述,过渡金属改性的钒基催化剂中Cu-V/TiO2具有最好的活性和N2选择性以及较强的稳定性和抗H2O/SO2性能,可能得益于其表面更多的活性氧物种和更多更强的酸性位.     

MCM-41分子筛负载钼钴系催化剂的程序升温硫化研究

采用程序升温硫化（TPS）技术，研究了负载于MCM－41分子筛的钼钴系催化剂的性能，根据TPOS结果可知，（1）载体和MoO3相互作用的强度顺序如下：Al2O3＞Al2O3-MCM-41＞MCM－41＞TiO2－MCM－41，说明TiO2具有削弱MCM－41和MoO3作用的能力；而Al2O3则相反，它增加了MoO3和MCM－41的相互作用。（2）助剂CoO对负载于未经改性的MCM－41载体上的MoO3的硫化没有明显的促进作用，这和以Al2O3为载体的情况下不同，在Al2O3上，MoO3和CoO可能生成Co-Mo－O复合相，从而促进了MoO3的硫化。（3）助剂CoO对负载于经TiO2和Al2O3改性的MCM－41上的MoO3的硫化起了促进作用。