ZnSO_4和La_2O_3作共修饰剂单金属Ru催化剂上苯选择加氢制环己烯

用沉淀法制备了单金属纳米Ru(0)催化剂,考察了ZnSO4和La2O3作共修饰剂对该催化剂催化苯选择加氢制环己烯性能的影响,并用X射线衍射(XRD)、X射线荧光(XRF)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱(AES)、透射电镜(TEM)和N2物理吸附等手段对加氢前后催化剂进行了表征.结果表明,在ZnSO4存在下,随着添加碱性La2O3量的增加,ZnSO4水解生成的(Zn(OH)2)3(ZnSO4)(H2O)x(x=1,3)盐量增加,催化剂活性单调降低,环己烯选择性单调升高.当La2O3/Ru物质的量比为0.075时,Ru催化剂上苯转化率为77.6%,环己烯选择性和收率分别为75.2%和58.4%.且该催化体系具有良好的重复使用性能.传质计算结果表明,苯、环己烯和氢气的液-固扩散限制和孔内扩散限制都可忽略.因此,高环己烯选择性和收率的获得不能简单归结为物理效应,而与催化剂的结构和催化体系密切相关.根据实验结果,我们推测在化学吸附有(Zn(OH)2)3(ZnSO4)(H2O)x(x=1,3)盐的Ru(0)催化剂有两种活化苯的活性位:Ru0和Zn2+.因为Zn2+将部分电子转移给了Ru,Zn2+活化苯的能力比Ru0弱.同时由于Ru和Zn2+的原子半径接近,Zn2+可以覆盖一部分Ru0活性位,导致解离H2的Ru0活性位减少.这导致了Zn2+上活化的苯只能加氢生成环己烯和Ru(0)催化剂活性的降低.本文利用双活性位模型来解释Ru基催化剂上的苯加氢反应,并用Hückel分子轨道理论说明了该模型的合理性.     

反应修饰剂ZnSO_4和预处理对苯选择加氢制环己烯Ru-Zn催化剂性能的影响

共沉淀法制备了Ru-Zn催化剂,考察了反应修饰剂ZnSO_4和预处理对苯选择加氢制环己烯Ru-Zn催化剂性能的影响。结果表明,反应修饰剂ZnSO_4可以与Ru-Zn催化剂中助剂Zn O反应生成(Zn(OH)2)3(ZnSO_4)(H_2O)盐。随反应修饰剂ZnSO_4浓度增加,(Zn(OH)2)3(ZnSO_4)(H_2O)盐量逐渐增加,Ru-Zn催化剂活性逐渐降低,环己烯选择性逐渐升高。因为(Zn(OH)2)3(ZnSO_4)(H_2O)盐中的Zn2+可以使Ru变为有利环己烯生成的缺电子的Ruδ+物种,而且还可以占据不适宜环己烯生成的强Ru活性位。但当反应修饰剂ZnSO_4浓度高于0.41 mol·L-1后,继续增加ZnSO_4浓度,由于Zn2+水解浆液酸性太强,可以溶解部分(Zn(OH)2)3(ZnSO_4)(H_2O)盐,RuZn催化剂活性升高,环己烯选择性降低。环己烯选择性略微降低,是由于ZnSO_4溶液中大量的Zn2+可以与生成的环己烯形成配合物,稳定生成的环己烯,抑制环己烯再吸附到催化剂表面并加氢生成环己烷。在ZnSO_4最佳浓度0.61 mol·L-1下对Ru-Zn催化剂预处理15 h,Ru-Zn催化剂中助剂Zn O可以与ZnSO_4完全反应生成(Zn(OH)2)3(ZnSO_4)(H_2O)盐,在该催化剂上25 min苯转化68.2%时环己烯选择性和收率分别为80.2%和54.7%。而且该催化剂具有良好的稳定性和重复使用性能。     

二乙醇胺作添加剂Ru-Zn催化剂上苯选择加氢制环己烯

采用共沉淀法制备了Ru-Zn催化剂,考察了二乙醇胺的添加对Ru-Zn催化剂上苯选择加氢制环己烯性能的影响,并采用N2物理吸附、透射电镜、X射线衍射、X射线荧光、傅里叶变换红外和程序升温还原等手段对催化剂进行了表征.结果表明,二乙醇胺可以与浆液中ZnSO4反应生成(Zn(OH)2)3(ZnSO4)(H2O)3和硫酸二乙醇胺盐.随着二乙醇胺用量的增加,化学吸附在催化剂表面的(Zn(OH)2)3(ZnSO4)(H2O)3增多,它与硫酸二乙醇胺盐的协同作用提高了Ru-Zn(4.9%)催化剂上苯选择加氢生成环己烯的选择性.当二乙醇胺用量为0.3g时,(Zn(OH)2)3(ZnSO4)(H2O)3在Ru-Zn(4.9%)催化剂加氢后样品的表面高度分散,反应性能最佳,循环使用第3次时苯转化率为84.3%,环己烯选择性和收率分别达75.5%和63.6%;使用至第4次时,反应25min时苯转化率和环己烯选择性仍可达75%以上,环己烯收率为58%以上.     

助剂前体ZnSO_4浓度对苯选择加氢制环己烯Ru-Zn催化剂性能的影响

共沉淀法制备了Ru-Zn催化剂,在ZrO_2作分散剂下考察了助剂前体ZnSO_4浓度对苯选择加氢制环己烯Ru-Zn催化剂性能的影响.并用X-射线衍射(XRD)、X-射线荧光光谱(XRF)、N_2-物理吸附、透射电镜(TEM)和X-射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行了表征.结果表明,当ZnSO_4前体浓度低于0.10 mol/L时,Ru-Zn催化剂中Zn以ZnO形式存在,在加氢过程中ZnO可以与反应修饰剂ZnSO_4反应生成(Zn( OH)_2)_3(ZnSO_4)(H_2O)_3盐.继续增加ZnSO_4前体浓度,催化剂中Zn以ZnO和NaZn_4(SO_4)(Cl)(OH)_6·6H_2O盐存在,在加氢过程中ZnO和NaZn_4(SO_4)(Cl)(OH)_6·6H_2O盐可以与反应修饰剂ZnSO_4反应生成(Zn( OH)_2)_3(ZnSO_4)(H_2O)_5.(Zn( OH)_2)_3(ZnSO_4)(H_2O)_x(x=3或5)盐的Zn~(2+)可以转移金属Ru的部分电子.因此,随ZnSO_4前体浓度的增加,(Zn( OH)_2)_3(ZnSO_4)(H_2O)_x的量逐渐增加,金属Ru失电子越多,催化剂活性越低,环己烯选择性越高.0.08 mol/L ZnSO_4前体制备Ru-Zn催化剂给出了59.1%的环己烯收率,而且该催化剂具有良好的重复使用性能和稳定性.     

苯在Ru-Zn/ZrO2表面部分加氢反应的理论和实验研究

采用理论计算和实验方法研究了 Ru-Zn/ZrO2 催化剂上苯的部分加氢反应. 在还原阶段于水相中引入 Zn2+可使部分 Zn 以原子态进入 Ru 基催化剂. 理论计算表明, Zn 原子在 Ru 基催化剂中的存在同时抑制了苯和环己烯在催化剂表面的化学吸附, 尤其是环己烯在整个催化剂表面的吸附处于一定钝化状态, 这是环己烯选择性提高的重要原因. 实验结果表明, Zn 原子在催化剂中浓度的增加使得催化剂的加氢活性单调下降, 而环己烯选择性则单调上升. 实验和理论计算都证实了 Ru 基催化剂中最佳 Zn 含量的存在.     

Fe改性对Ru/Al_2O_3催化剂的马来酸二甲酯加氢性能影响

以Al2O3为载体,采用吸附-沉淀法制备一系列Ru-Fe/Al2O3催化剂,并进行了H2-TPR、XRD及XPS表征。以马来酸二甲酯(DMM)催化加氢合成丁二酸二甲酯(DMS)为探针反应,考察了Fe的加入对Ru/Al2O3催化性能的影响。评价结果表明,当Fe/Ru原子比小于2时,催化剂活性变化不大;但Fe/Ru原子比大于或等于2时,催化剂活性明显增加;与Ru/Al2O3催化剂相比,Fe的加入改善了催化剂的高温氧化还原处理稳定性。以甲醇为溶剂,在70℃、1.0 MPa压力、600 r/min转速下,Ru-Fe/Al2O3催化DMM的转化率与生成DMS的选择性均接近100%。XPS和H2-TPR表征结果表明,Ru-Fe/Al2O3中Fe与Ru产生较强的相互作用,促进Ru的分散且调变了Ru的电子特性。     

Ru-Fe二元金属纳米粒子对氧还原的电催化性能

在1,6-己二醇溶剂中,以Ru3(CO)12和Fe3(CO)12为原料,采用低温回流方法合成了Ru-Fe纳米粒子催化剂。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和电化学技术表征了催化剂的物理特征和电催化性能.催化剂粉末以六方结构的Rux簇为主相,呈现出高度均匀而聚集的纳米颗粒特征.在0.5mol/L H2SO4溶液中,Ru-Fe催化剂对氧还原反应(ORR)的电催化活性高于Rux,主要归因于d电子从Ru原子到Fe原子的转移过程.     

反应修饰剂ZnSO4和预处理对苯选择加氢制环己烯Ru-Zn催化剂性能的影响

共沉淀法制备了Ru-Zn催化剂,考察了反应修饰剂ZnSO₄和预处理对苯选择加氢制环己烯Ru-Zn催化剂性能的影响。结果表明,反应修饰剂ZnSO₄可以与Ru-Zn催化剂中助剂ZnO反应生成（Zn（OH）₂）₃（ZnSO₄）（H₂O）盐。随反应修饰剂ZnSO₄浓度增加,（Zn（OH）₂）₃（ZnSO₄）（H₂O）盐量的逐渐增加,Ru-Zn催化剂活性逐渐降低,环己烯选择性逐渐升高。因为（Zn（OH）₂）₃（ZnSO₄）（H₂O）盐中的Zn²⁺可以使Ru变为有利环己烯生成的缺电子的Ru^δ+物种,而且还可以占据不适宜环己烯生成的强Ru活性位。但当反应修饰剂ZnSO₄浓度高于0.41 mol·L^-1后,继续增加ZnSO₄浓度,由于Zn²⁺水解浆液酸性太强,可以溶解部分（Zn（OH）₂）₃（ZnSO₄）（H₂O）盐,Ru-Zn催化剂活性升高,环己烯选择性降低。但环己烯选择性却略微降低,这是由于ZnSO₄溶液中大量的Zn²⁺可以与生成的环己烯形成配合物,稳定生成的环己烯,抑制生成的环己烯再吸附到催化剂表面并加氢生成环己烷。在ZnSO₄最佳浓度0.61 mol·L^-1下对Ru-Zn催化剂预处理15 h,Ru-Zn催化剂中助剂ZnO可以与ZnSO₄完全反应生成（Zn（OH）₂）₃（ZnSO₄）（H₂O）盐,在该催化剂上25 min苯转化68.2%时环己烯选择性和收率分别为80.2%和54.7%。而且该催化剂具有良好的稳定性和重复使用性能。     

沉淀法制备苯选择加氢制环己烯Ru-Zn催化剂的研究

将 Ru Cl3· x H2 O和 Zn Cl2 与 Na OH共沉淀 ,再用适量的 Na OH溶解部分 Zn,制备了以 Ru为活性组分、Zn为助剂的苯选择加氢制环己烯的催化剂 .研究了 Zn含量、碱溶用 Na OH浓度、温度等因素对活性与选择性的影响 ,并用 XRD、SEM、BET比表面积、孔径分布等测试手段对催化剂进行表征 .结果表明 ,Zn含量为 5 %左右时 ,苯的转化率可保持在 6 5 %左右 ,且环己烯的收率较高 .碱溶用 Na OH浓度宜控制在 2 %～ 4 % .沉淀时的反应温度 6 0℃左右较好 .XRD表明 ,活性组分 Ru和 Zn均被还原 ,并形成了 Ru- Zn固溶体 ,Ru微晶粒径为 3～ 5nm,经 SEM可以观察到 Ru微晶呈高分散 .BET比表面积 30～ 4 0 m2 /g,催化剂最可几孔径分布范围 30～ 70nm.与一般沉淀法相比 ,经过碱溶形成的催化剂的孔结构有利于环己烯选择性的提高     

ZnSO4和La2O3作共修饰剂单金属Ru催化剂上苯选择加氢制环己烯

用沉淀法制备了单金属纳米Ru（0）催化剂,考察了ZnSO₄和La₂O₃作共修饰剂对该催化剂催化苯选择加氢制环己烯性能的影响,并用X射线衍射（XRD）、X射线荧光（XRF）光谱、X射线光电子能谱（XPS）、俄歇电子能谱（AES）、透射电镜（TEM）和N₂物理吸附等手段对加氢前后催化剂进行了表征. 结果表明,在ZnSO₄存在下,随着添加碱性La₂O₃量的增加,ZnSO₄水解生成的（Zn（OH）₂）₃（ZnSO₄）（H₂O）_x（x=1,3）盐量增加,催化剂活性单调降低,环己烯选择性单调升高. 当La₂O₃/Ru 物质的量比为0.075 时,Ru催化剂上苯转化率为77.6%,环己烯选择性和收率分别为75.2%和58.4%. 且该催化体系具有良好的重复使用性能. 传质计算结果表明,苯、环己烯和氢气的液-固扩散限制和孔内扩散限制都可忽略. 因此,高环己烯选择性和收率的获得不能简单归结为物理效应,而与催化剂的结构和催化体系密切相关. 根据实验结果,我们推测在化学吸附有（Zn（OH）₂）₃（ZnSO₄）（H₂O）_x（x=1,3）盐的Ru（0）催化剂有两种活化苯的活性位：Ru⁰和Zn²⁺. 因为Zn²⁺将部分电子转移给了Ru,Zn²⁺活化苯的能力比Ru⁰弱. 同时由于Ru和Zn²⁺的原子半径接近,Zn²⁺可以覆盖一部分Ru⁰活性位,导致解离H₂的Ru⁰活性位减少. 这导致了Zn²⁺上活化的苯只能加氢生成环己烯和Ru（0）催化剂活性的降低. 本文利用双活性位模型来解释Ru基催化剂上的苯加氢反应,并用Hückel分子轨道理论说明了该模型的合理性.     

纳米Ru-Mn/ZrO2催化剂上苯选择加氢制环己烯

采用共沉淀法制备了一系列不同Mn含量的纳米Ru-Mn催化剂,考察了纳米ZrO₂作分散剂时它们催化苯选择加氢制环己烯的反应性能,并采用X射线衍射、透射电镜、N₂物理吸附、X射线荧光、原子吸收光谱和俄歇电子能谱等手段对催化剂进行了表征.结果表明,Ru-Mn催化剂上Mn以Mn₃O₄存在于Ru的表面上.在加氢过程中,Mn₃O₄可以与浆液中ZnSO₄发生化学反应生成一种难溶性的(Zn(OH)₂)₃(ZnSO₄)(H₂O)₃盐.该盐易化学吸附在Ru催化剂表面上,从而在提高Ru催化剂上环己烯选择性起关键作用.当催化剂中Mn含量为5.4%时,环己烯收率为61.3%,同时具有良好的稳定性和重复使用性能.     

低碱度共沉淀法制备苯选择加氢Ru-Zn催化剂

在低碱度下采用共沉淀法成功制备了非负载型Ru-Zn催化剂,用于苯选择加氢制环己烯反应.固定氢氧化钠沉淀剂的量,考察了不同氯化锌加入量对催化剂结构和催化性能的影响,采用N2吸附、X射线衍射和程序升温还原等手段对催化剂进行了表征.同时考察了选用具有最佳锌含量的Ru-Zn催化剂时搅拌速度和硫酸锌添加剂等对催化反应性能的影响,最后考察了催化剂多次使用时的反应性能.研究表明, Zn含量16.7%(质量分数)的Ru-Zn催化剂具有最佳的催化性能;在ZnSO4水溶液(0.45 mol/L)中,优化反应条件(哈氏合金釜,1200 r/min,150oC, H2压5 MPa)下反应45 min,苯转化率57%时环己烯选择性可达80%(收率超过45%).钌催化剂中ZnO晶体对于环己烯选择性达到80%非常重要.催化剂回收循环反应5次时反应性能基本不变,表明低碱度下制备的催化剂具有良好的稳定性,显示了工业化应用前景.     

硫酸盐水合物催化下的酯化反应 I: 反应级数,活化能及催化剂活性的测定

The order of esterification reaction of acetic acid and ethanol catalyzed by Fe2(SO4)3.7H2O and CusO4.5H2O has been determined. The reaction order was found to be 2 with respect to acid and ethanol with constant quantities of catalysts. The activity of catalysts can be expressed by Ym value, which is different from catalyst to catalyst. For Fe2(SO4)3.7H2O, Cr2(SO4)3.6H2O, CuSO4.kH2O, NiSO4.7H2O, ZnSO4.7H2O, CoSO4.7H2O, FeSO4.7H2O and MnSO4.5H2O the Ym values are 1.52, 1.21, 0.62, 0.42, 0.47, 0.25, 0.10 and 0.00 respectively. A linear relationship of Ym with the fraction of the second ionization potentiol (P) over radius (r) of metal ion of sulphate salts was found to be Ym=α(P/γ)+b.     

Enhancing the selective hydrogenation of benzene to cyclohexene over Ru/TiO_2 catalyst in the presence of a very small amount of ZnO

Highly efficient and greener hydrogenation of benzene to cyclohexene is of great importance but is challenging.In this work,Ru/Ti O2 catalyst was prepared by a simple chemical-reduction method.The catalyst was characterized by transmission electron spectroscopy(TEM),X-ray powder diffraction(XRD),Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR),X-ray photoelectron spectroscopy(XPS),and nitrogen adsorption-desorption techniques.It was shown that the Ru nanoparticles with average size of about 2.2 nm were dispersed uniformly on the surface of the Ti O2 support.The effect of a very small amount of Zn O in Na OH solution on the selectivity to cyclohexene was investigated under different conditions by using Ru/Ti O2 catalyst.It was found that the addition of a small amount of Zn O to the Na OH solution could effectively enhance the selectivity to cyclohexene and that the yield of cyclohexene could reach 41.5%.Control experiments revealed that the main reason for the enhancement of the selectivity to cyclohexene was the presence of Zn O in the form of Na2Zn(OH)4 in the alkaline solution,which effectively retarded the further hydrogenation of cyclohexene.A recycling experiment showed that the yield of cyclohexene was not obviously decreased after four reuses.     

一种新型Ru-Zn体系催化苯选择加氢制环己烯的研究

制备了一种新型苯选择加氢制环己烯Ru-Zn催化剂.研究表明,该催化剂不但具有较好的活性选择性,而且具有稳定的晶态结构,良好的沉降分离性能.Zn/Ru比为8/92时,15min环己烯的收率达48.3%.利用XRD和物理吸附仪等手段对催化剂进行了表征.XRD证实了Ru和Zn形成固溶体,并观察到金属锌物相的存在.