稀土掺杂改性对Cu/ZnAl水滑石衍生催化剂甲醇水蒸气重整制氢性能的影响

采用原位合成法在γ-Al_2O_3表面合成了锌铝水滑石,再通过顺次浸渍法制备了一系列掺杂稀土改性的M(M=Y、La、Ce、Sm、Gd)/Cu/Zn Al催化材料,并将其应用于甲醇水蒸气重整制氢反应。探讨了稀土掺杂改性对Cu/Zn Al催化剂催化性能的影响,并采用XRD、SEM-EDS、BET、H2-TPR、XPS和N2O滴定等手段对催化剂进行了表征。结果表明,催化剂的活性与Cu比表面积和催化剂的还原性质密切相关,Cu比表面积越大,还原温度越低,催化活性越高。稀土Ce、Sm、Gd的引入能改善活性组分Cu的分散度、Cu比表面积以及催化剂的还原性质,进而提高催化剂的催化活性。其中,Ce/Cu/Zn Al催化剂表现出最佳的催化活性,在反应温度为250℃时,甲醇转化率达到100%,CO含量为0.39%,相比Cu/Zn Al催化剂,甲醇转化率提高了近40%。     

Cu/Zn、Cu/Zn/Ni催化剂甲醇部分氧化制氢

研究了甲醇在Cu/Zn及Cu/Zn/Ni催化剂上部分氧化热耦合裂解制氢的反应,系 统地考察了不同O2/CH3OH比及反应温度下催化剂性能.当O2/CH3OH=0.2时,催化剂的性能最 佳.在同样条件下, Cu/Zn催化剂对CO的选择性较Cu/Zn/Ni催化剂低,更具优势. Cu/Zn催化 剂用于甲醇部分氧化反应时,甲醇转化率在150 h寿命实验中基本保持在90％左右. XRD谱图 表明Cu/Zn合金的生成是导致Cu/Zn系催化剂在甲醇裂解反应中快速失活的主要原因,而在部 分氧化反应中, O2的存在可抑制Cu/Zn合金的生成,使Cu/Zn催化剂表现出高度的稳定性.     

木质素降解模型化合物愈创木酚及苯酚原位加氢制备环己醇

以Raney Ni为催化剂,研究了甲醇水相重整制氢与木质素降解模型化合物愈创木酚／苯酚加氢的耦合反应.考察了反应前冷压、反应温度、反应时间、物料配比等条件对木质素降解模型化合物原位加氢反应性能的影响,并对影响机制进行了讨论.结果表明,在反应温度为220 ℃、反应前冷压0 MPa(表压)、物料比水／甲醇／模型化合物为20∶5∶0.8的条件下,反应7 h后愈创木酚转化率与环己醇选择性分别达99.00％和93.74％,反应12 h后苯酚的转化率与环己醇选择性分别达90.50％和99.29％.采用原位加氢反应,木质素降解的酚类模型化合物转化率和选择性明显优于外部供氢反应的转化率和选择性,同时,避免了外部供氢反应存在的氢气制备、储存、传输及加氢条件苛刻等问题,为木质素解聚产物制备化工品提供了新思路与实验基础.     

CuZnAl水滑石衍生催化剂上甲醇水蒸气重整制氢 Ⅱ. 催化剂组成的影响

 以类层柱CuZnAl水滑石为前体,经600 ℃焙烧制备了一系列不同Cu/Zn/Al质量比的催化剂. 在250 ℃、水/甲醇比为1.3和重时空速为3.28 h-1的条件下,考察了Cu/Zn/Al质量比对催化剂甲醇水蒸气重整反应性能的影响. 结果发现,最佳Cu/Zn/Al质量比为36.7/13.4/(17～28). 调变Cu的比例不会改变催化剂物相构成和CuO的还原峰温, Cu含量较低的催化剂由于活性位数目少而甲醇转化率低,而Cu含量过高的催化剂甲醇转化率较差可能是因为Cu/Zn比失调. 较低或较高的Zn含量会对催化剂物相构成产生影响,这是导致甲醇转化率随Zn含量变化的主要原因. 较高的Al含量有利于CuO的分散和增大催化剂的比表面积,因此催化剂上甲醇的转化率明显提高. 另外,所制催化剂的Cu/Zn/Al质量比对产物气体的组成没有影响.     

Fe改性工业Cu/Zn/Al催化剂上甲醇水蒸气重整反应制氢的研究

在Fe改性工业Cu/Zn/Al催化剂上进行了甲醇水蒸气重整反应的研究.在常压下考察了Fe含量的变化、反应温度、进料空速对反应的影响规律.反应结果表明,Fe的存在可以促进水煤气变换反应,显著降低产物中的CO含量,从而证明了在Cu/Zn/Al催化剂上甲醇水蒸气重整反应和水煤气变换反应同时发生.     

铜 基 催 化 剂 上 甲 醇 水 蒸 汽 重 整 制 氢Ⅰ． 催 化 剂 组 成 的 影 响

在H2O/CH3OH摩尔比为1.3、液空速为1.5h-1、反应温度为220℃条件下,对甲醇水蒸汽重整制氢Cu/Zn/(Fe,Mn,Cr)/AlO催化剂性能进行了考察.研究表明,Cr的加入可以显著提高甲醇的转化率,降低出口气体中的CO含量.与Cu60Zn30Al10催化剂相比,Cu30Zn15Cr45Al10催化剂出口气体中CO的含量降低54%,甲醇的转化率提高约20%.     

甲醇水蒸汽重整制氢Cu/Zn/Ce/Al催化剂的XPS研究

利用XPS技术，研究了在甲醇水蒸汽重整制氢过程中，添加稀土元素Ce对Cu/Zn/Al催化剂表面结构的影响。发现，催化剂表面存在Cu^2 和Cu^ 物种；CeO2的加入促进表面Cu^ 物种的生成，提高了表面Cu^ 物种的浓度。Cu60/Zn30/Al5/Ce5催化剂表面具有较高的Cu^ 浓度，是催化剂长时间保持高活性的重要原因之一。     

微波辐射对浆态床合成甲醇CuO/ZnO/Al2O3催化剂前驱体晶相转变的影响

在微波辐射条件下,对CuO/ZnO/Al2O3催化剂的沉淀母液进行老化,通过XRD、TG、H2-TPR,FTIR、HR-TEM和XPS对前驱体及催化剂微观结构的进行表征,探讨了CuO/ZnO/Al2O3催化剂前驱体晶相转变过程中微波辐射的作用。结果表明,微波辐射有利于Cu2+取代Zn5(CO3)2(OH)6中Zn2+的同晶取代反应。微波辐射的老化过程中,首先发生Cu2+取代Zn5(CO3)2(OH)6中Zn2+生成(Cu,Zn)5(CO3)2(OH)6的同晶取代反应,并于1.0 h内基本完成;随着老化时间继续延长,主要进行Zn2+取代Cu2(CO3)(OH)2中Cu2+生成(Cu,Zn)2(CO3)(OH)2的同晶取代反应,同时(Cu,Zn)5(CO3)2(OH)6进一步结晶。与常规老化1 h制备的前驱体相比,微波辐射老化1.0 h制备的前驱体含有较多的(Cu,Zn)5(CO3)2(OH)6物相,有助于增强焙烧后CuO/ZnO/Al2O3催化剂中CuO-ZnO协同作用,提高表面铜含量,进而提高CuO/ZnO/Al2O3催化剂在浆态床合成甲醇的催化活性和稳定性,在400 h浆态床合成甲醇评价期间,甲醇时空收率最大达318.9 g.kg-1.h-1,失活率仅为0.11%.d-1。     

Ce的浸渍顺序对Cu/Zn-Al水滑石衍生催化剂用于甲醇水蒸气重整制氢性能的影响

采用原位合成法在γ-Al_2O_3载体上合成了锌铝水滑石,再经浸渍法制备了Cu/Zn-Al、Ce/Cu/Zn-Al、Cu/Ce/Zn-Al和Cu-Ce/Zn-Al催化材料,使用XRD、XRF、SEM、氮吸附,XPS、H_2-TPR和N_2O滴定等手段对其进行了表征,探讨了Ce的浸渍顺序对Cu/Zn-Al水滑石衍生材料甲醇水蒸气重整制氢反应催化性能的影响。结果表明,Ce的浸渍顺序主要影响催化剂的还原性质,进而影响了其催化性能。其中,Ce/Cu/Zn-Al催化剂的催化性能最佳,在250℃、水醇物质的量比为1.2、甲醇气体空速为800 h~(-1)的条件下,甲醇转化率达到100%;与Cu/Zn-Al催化剂相比,甲醇转化率提高了近40%。     

稀土掺杂改性对Cu/ZnAl水滑石衍生催化剂甲醇水蒸气重整制氢性能的影响

采用原位合成法在γ-Al₂O₃表面合成了锌铝水滑石,再通过顺次浸渍法制备了一系列掺杂稀土改性的M（M=Y、La、Ce、Sm、Gd）/Cu/ZnAl催化材料,并将其应用于甲醇水蒸气重整制氢反应。探讨了稀土掺杂改性对Cu/ZnAl催化剂催化性能的影响,并采用XRD、SEM-EDS、BET、H₂-TPR、XPS和N₂O滴定等手段对催化剂进行了表征。结果表明,催化剂的活性与Cu比表面积和催化剂的还原性质密切相关,Cu比表面积越大,还原温度越低,催化活性越高。稀土Ce、Sm、Gd的引入能改善活性组分Cu的分散度、Cu比表面积以及催化剂的还原性质,进而提高催化剂的催化活性。其中,Ce/Cu/ZnAl催化剂表现出最佳的催化活性,在反应温度为250 ℃时,甲醇转化率达到100%,CO含量为0.39%,相比Cu/ZnAl催化剂,甲醇转化率提高了近40%。     

甲醇水蒸气重整制氢Cu/ZnO/Al2O3催化剂的研究

燃料电池作为一种无污染、高效率的能源引起世界各大汽车公司的广泛关注[1,2]。用于燃料电池的燃料目前研究较多的是氢气,用氢气作燃料存在储存、安全、运输等问题,寻求合适贮氢方法或替代燃料,实现车载制氢是解决问题的办法。甲醇作为液体燃料,因具有高能量密度,低碳含量,以及运输和贮存等优势成为车载制氢的理想燃料,甲醇水蒸气重整制氢反应也成为研究的热点[3～10]。车载制氢对甲醇水蒸气重整制氢反应体系中的产氢速率,氢气和CO的含量都有一定的要求。尤其对CO含量要求更为苛刻,因CO易引起燃料电池阳极催化剂中毒[11,12]。因此,开…     

Pd-Ce-B/水滑石催化液相苯酚选择性加氢制环己酮

以Al3 /(Al3 Mg2 )摩尔比为0.2的水滑石(HT)为载体,采用还原浸渍法制备了负载型Pd-Ce-B/HT催化剂,并将其应用于液相苯酚选择性加氢制环己酮.与Pd-Ce-B/Al2O3,Pd-Ce-B/MgO和Pd-Ce-B/SiO2相比,Pd-Ce-B/HT催化剂具有高活性和高环己酮选择性.5.8%Pd-Ce-B/HT上苯酚的转化率和环己酮的选择性分别达82.0%和80.3%,显示了其潜在的工业化应用前景.根据多种表征结果,初步讨论了催化剂的构效关系以及添加剂Ce3 和载体酸碱性对催化性能的促进作用.     

Kinetics of hydrogen production of methanol reformation using Cu/ZnO/Al2O3 catalyst

The catalytic performance of methanol reformation using Cu/ZnO/Al2O3 was investigated at low temperature. The operation conditions, such as composition of Cu, Zn, and Al, temperature, molar ratio of H2O/CH3OH, weight hourly space velocity, catalyst weight, and kind and flow rate of carrier gas (helium and air), were evaluated to obtain the optimum reaction condition. The catalysts were prepared by oxalic coprecipitation, coprecipitation, and polyol method. The weight composition of Cu, Zn, and Al prepared by oxalic coprecipitation was 15:15:5 by high-throughput screening of combinatorial chemistry method, which was the best Cu/ZnO/Al2O3 catalyst. The prepared catalysts showed high activity and selectivity towards hydrogen formation. The methanol conversion, production rate, and volumetric percentage of hydrogen using this best catalyst were larger than 95%, 0.65 mol/h x g and 59%, respectively, and the CO volumetric percentage was smaller than 0.22% when the reaction temperature was 240 degrees C. The size and dispersity of copper, and the activity and turnover frequency of the catalyst were calculated as well.     

液相还原法制备Cu/Zn/Al/Zr催化剂用于CO2加氢合成甲醇

近年来,由于大气CO2浓度增加引起的温室效应正日益威胁着人类的生存与发展,CO2的捕获与利用是有望解决温室效应和能源危机的有效途径.CO2催化转化为甲醇成为众多研究者关注的焦点,这是因为甲醇不仅是一种重要的基本化工原料,也是一种洁净的绿色燃料和能源载体.Cu基催化剂广泛应用于CO2加氢合成甲醇反应,并表现出良好的催化性能.通常,金属催化剂的制备是采用H2对金属氧化物进行还原.然而,传统的气相还原过程伴随着强烈的热效应,且需要在高温(473-573 K)下进行,会引起表面铜颗粒长大并加速其聚集烧结,使得活性组分利用率下降.近年来,以NaBH4为还原剂的液相还原法逐渐受到人们的重视,该方法操作简单、快捷且条件可控,反应在低温下进行,放出的热量可在液相环境中迅速得到转移,大大抑制了铜颗粒的聚集.因此,液相还原法可制备出高铜分散度、高活性的催化剂.焙烧温度对铜基催化剂结构和催化性能的影响已得到广泛探究,但这仅限于含二价铜物种催化剂,焙烧温度对含多种铜价态催化剂的影响未见报道.由于液相还原法制备的催化剂含有还原态的铜物种(Cu0和Cu+),它们比Cu2+具有更强的流动性,因此在后续的焙烧过程中催化剂更容易发生烧结和聚集.本文采用液相还原法合成了Cu/Zn/Al/Zr催化剂,分别于423,573,723和873 K焙烧后用于CO2加氢合成甲醇反应,考察了焙烧温度对制备的铜基催化剂结构性质和催化性能的影响,并与传统共沉淀法制备的催化剂进行了对比.结果显示,随着焙烧温度升高,铜物种聚集作用增强,金属铜颗粒尺寸增大,873 K时烧结出现显著增强.由于比表面积随焙烧温度升高而减小,高温度焙烧的催化剂具有小的表面碱性位数目.焙烧温度会影响催化剂中铜物种与其它组分的相互作用,进而影响催化剂的还原.随着焙烧温度的升高,催化剂的还原温度逐渐降低,表面Cu+/Cu0的比例先增后减.CO2加氢活性评价显示,液相还原法制备的催化剂具有更高的催化活性,尤其是甲醇选择性;随着焙烧温度升高,催化剂的CO2转化率和甲醇选择性先增后减,CZAZ-573催化剂具有最高活性,且在1000 h长周期活性测试中表现稳定.CO2转化率与催化剂暴露金属铜的比表面积密切相关.相比Cu0,产物甲醇更容易在Cu+表面催化生成,催化剂表面的Cu+/Cu0比与甲醇选择性的变化规律一致.通过调控焙烧温度可得到高Cu比表面积以及高Cu+/Cu0比的催化剂,有利于CO2加氢生成甲醇.     

助剂对Cu/Cr催化剂上甲醇部分氧化制氢的活性影响

曾研究了Cu/Cr二元催化剂上甲醇部分氧化制氢的反应，发现当Cu/Cr比为6：4时，催化剂的Cu^0比表面积最大，呈现出较好的活性。在Cu/Cr（6：4）催化剂中添加Fe,Zn,Al等8种助剂，考察其对甲醇部分氧化制氢催化性能的影响，并着重研究了Zn助剂的作用。实验结果表明，Zn的引入，有利于催化剂活性的提高。当Zn含量为10％时，催化剂活性最好。XRD表征结果表明，Cu/Cr催化剂的失活与其表面上的Cu物种烧结有关，Zn的引入可明显增强Cu/Cr（6：4）催化剂的热稳定性，提高其寿命。     

载体对浸渍型Cu/Mn/Mg/K甲醇裂解催化剂的影响

载体对浸渍型Cu/Mn/Mg/K甲醇裂解催化剂的影响;     

浆态床中Cu/ZnO/Al2O3/ZrO2+γ-Al2O3双功能催化剂一步法合成二甲醚

采用共沉淀法,制备了纤维状CD501甲醇合成催化剂,采用SEM、TEM、XRD和BET等手段对催化剂进行了表征;并将其进一步和γ-Al₂O₃进行混合,获得了Cu/ZnO/Al₂O₃/ZrO₂+γ-Al₂O₃双功能催化剂,考察了其在浆态床中一步法合成二甲醚过程的催化特性。结果表明,相比商业催化剂(COM)和LP201催化剂,新型的CD501催化剂具有更大的比表面积和Cu/Zn分散性。对于浆态床中一步法合成二甲醚过程,采用CD501与γ-Al₂O₃双功能催化剂,相比采用COM或LP201与γ-Al₂O₃双功能催化剂,CO转化率提高了一倍,且经过270h测试,CO转化率从61%降至57%,二甲醚时空产率从0.54g/(g·h)降至0.48g/(g·h),稳定性显著优于COM催化剂。当反应温度为250℃,压力为4.0MPa,空速为3000mL/(g·h),氢碳比为1.0时,该催化剂应用在浆态床一步法合成二甲醚时,CO转化率为61%,DME时空产率达到0.54g/(g·h)。     

Ru/Co-Al-O负载型催化剂的制备及其加氢脱氧性能研究

先采用共沉淀法制备出Co-Al类水滑石,其经煅烧后形成的复合氧化物用作载体制备出一系列Ru/Co-Al-O负载型催化剂,并采用XRD、BET、FT-IR等方法对其结构性能进行表征分析,最后以木质素生物质油的典型含氧化合物对甲基苯酚为模型,测试所制催化剂的加氢脱氧性能。主要研究了载体中Co/Al物质的量比、催化剂还原温度等因素对催化剂加氢脱氧活性的影响,并优化了HDO反应温度。结果表明,当Co/Al物质的量比为3∶1,催化剂还原温度为350℃,反应温度为275℃时,催化剂的加氢脱氧活性最高,催化对甲基苯酚加氢脱氧反应的转化率和脱氧率都达到了100%。