浸渍法制备的苯部分加氢制环已烯催化剂的表征

利用XRD和BET比表面测定等手段对的钌催化剂进行了表征。研究结构表明,催化剂的活性与Ru原子的分散度和Ru微晶的晶粒度有关,Ru微晶在5nm左右,催化剂活性最好,催化剂合适的孔径分布范围为25nm-70nm,平均孔径大者,选择性较好。孔的有效表面积大者,活性较好。     

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     

Ru-Zn催化剂在苯选择加氢制环己烯反应中的粒径效应

采用共沉淀法制备了水溶性聚合物修饰的苯选择加氢制环己烯Ru-Zn催化剂, 并用X射线衍射、 透射电镜、 X射线能量色散谱、 X射线光电子能谱和氮气物理吸附等对加氢后催化剂进行了表征. 结果表明, 水溶性聚合物的种类和聚乙二醇-20000(PEG-20000)的用量对Ru-Zn催化剂微晶尺寸有显著影响. 在ZnSO₄存在下, 随着Ru-Zn催化剂Ru微晶尺寸增加, 苯转化率降低, 环己烯最高收率则呈火山型变化趋势. 用0.4 g PEG-20000修饰的Ru-Zn催化剂[m(PEG-20000)∶m(Ru)=0.2]Ru的微晶尺寸为4.8 nm, 环己烯最高收率为62.2%. Ru微晶尺寸影响催化剂表面的Zn/Ru原子比, 进而影响Ru-Zn催化剂性能.     

BINAP嵌入的多孔有机聚合物在多相不对称氢化反应中的作用

手性多孔有机聚合物具有较高的稳定性和催化活性,广泛用于多相不对称催化中.目前研究多集中在合成具有微孔结构的聚合物,而少有具有多种孔道结构(包含介孔和微孔)的聚合物的报道.之前我们报道了乙烯基修饰的BINAP配体,(S)-5,5'-divinyl-BINAP,将其与不同单体共聚后得到了一系列具有不同孔结构的有机聚合物.其负载的Rh基催化剂在苯乙烯不对称氢甲酰化反应中,表现出比均相更高的产物对映体选择性.本文采用不同的溴代步骤,合成了(S)-4,4'-divinyl-BINAP配体.将这两种具有乙烯基官能团的手性配体按相同的摩尔比与二乙烯基苯(DVB)共聚,得到两种不同的有机聚合物.负载[RuCl2(benzene)]2后,分别得到Ru/4-BINAP@POPs和Ru/5-BINAP@POPs-1.采用一锅法合成了催化剂Ru/5-BINAP@POPs-2;以[RuCl2(p-cyme)]2和RuCl3分别合成了Ru/5-BINAP@POPs-3和Ru/5-BINAP@POPs-4催化剂.N2物理吸附结果显示,Ru/4-BINAP@POPs和Ru/5-BINAP@POPs-1催化剂具有相似的孔道结构;而采用一锅法合成的Ru/5-BINAP@POPs-2催化剂的介孔孔径较大.4-BINAP@POPs和5-BINAP@POPs聚合物的13C核磁显示,其均在145,137和128 ppm处有明显的吸收峰,可归结为萘环和苯环上的碳振动峰;在44.0 ppm处的峰归属为亚甲基上的碳振动峰;31P核磁显示,在聚合物中P基本没有被氧化.将所得到的Ru/POPs催化剂应用于乙酰乙酸甲酯的多相不对称加氢反应中,Ru/5-BINAP@POPs-1催化剂具有与Ru/4-BINAP@POPs更快的反应速率.在相同反应条件下,催化剂活性大小为Ru/5-BINAP@POPs-1>Ru/5-BINAP@POPs-3>Ru/5-BINAP@POPs-4>Ru/5-BINAP@POPs-2.另外Ru/5-BINAP@POPs-1催化剂对β-酮酸酯有着较好的底物适应性,且在釜式反应中可循环使用6次而活性基本不变.分析发现,使用前后的催化剂均没有明显的Ru–Ru键的存在.表明Ru金属高度分散于催化剂上,且具有较高的稳定性,金属不易聚集,这也是其具有高活性和稳定性的原因.     

负载型纳米贵金属催化剂催化吡啶及其衍生物的加氢反应

 制备了负载型高分散的纳米贵金属催化剂和含Ru的双金属催化剂,并考察了催化剂对吡啶及其衍生物加氢反应的催化性能. 结果表明, 5%Ru/C催化剂对吡啶加氢反应的催化活性高于5%Pd/C, 5%Pt/C和5%Ir/C. 在100 ℃, 3.0 MPa, 1 h和Ru/吡啶摩尔比=2.5/1000 的条件下, 5%Ru/C催化吡啶加氢的转化率大于99.9%, 生成哌啶的选择性为100%. 催化剂重复使用5次后,活性和选择性无明显下降. 在Ru催化剂中加入少量的Pd和Ir后催化剂活性没有明显的变化. 采用X射线衍射、高分辨透射电镜和X射线光电子能谱对还原后的5%Ru/C催化剂进行表征,结果表明Ru以高分散金属态存在,其平均粒径小于5 nm. 不同底物的加氢反应活性为: 吡啶≈2-甲基吡啶>2,6-二甲基吡啶>3-甲基吡啶>4-甲基吡啶>3,5-二甲基吡啶>2-甲氧基吡啶.     

Ru/SBA-15的制备及其对水煤气变换反应的催化作用

制备了中孔分子筛SBA-15,以SBA-15为载体采用真空浸渍法制备了负载型Ru基水煤气变换反应的催化剂。利用透射电子显微镜、X-射线粉末衍射等方法对样品进行了表征。结果表明,合成的SBA-15分子筛孔径约为8 nm,粒径约为1 nm的Ru纳米粒子均匀分布在分子筛孔道中,添加适量的La2O3助剂可以显著提高催化剂的低温活性。当Ru和La2O3的负载量分别为4%和8%时,R4L8/SBA-15催化剂对CO转化率在255℃和265℃下分别达到56%和98%。     

BINAP嵌入的多孔有机聚合物在多相不对称氢化反应中的作用（英文）

手性多孔有机聚合物具有较高的稳定性和催化活性,广泛用于多相不对称催化中.目前研究多集中在合成具有微孔结构的聚合物,而少有具有多种孔道结构(包含介孔和微孔)的聚合物的报道.之前我们报道了乙烯基修饰的BINAP配体,(S)-5,5’-divinyl-BINAP,将其与不同单体共聚后得到了一系列具有不同孔结构的有机聚合物.其负载的Rh基催化剂在苯乙烯不对称氢甲酰化反应中,表现出比均相更高的产物对映体选择性.本文采用不同的溴代步骤,合成了(S)-4,4’-divinyl-BINAP配体.将这两种具有乙烯基官能团的手性配体按相同的摩尔比与二乙烯基苯(DVB)共聚,得到两种不同的有机聚合物.负载[RuCl_2(benzene)]_2后,分别得到Ru/4-BINAP@POPs和Ru/5-BINAP@POPs-1.采用一锅法合成了催化剂Ru/5-BINAP@POPs-2;以[RuCl_2(p-cyme)]_2和RuCl_3分别合成了Ru/5-BINAP@POPs-3和Ru/5-BINAP@POPs-4催化剂.N2物理吸附结果显示,Ru/4-BINAP@POPs和Ru/5-BINAP@POPs-1催化剂具有相似的孔道结构;而采用一锅法合成的Ru/5-BINAP@POPs-2催化剂的介孔孔径较大.4-BINAP@POPs和5-BINAP@POPs聚合物的~(13)C核磁显示,其均在145,137和128 ppm处有明显的吸收峰,可归结为萘环和苯环上的碳振动峰;在44.0 ppm处的峰归属为亚甲基上的碳振动峰;31P核磁显示,在聚合物中P基本没有被氧化.将所得到的Ru/POPs催化剂应用于乙酰乙酸甲酯的多相不对称加氢反应中,Ru/5-BINAP@POPs-1催化剂具有与Ru/4-BINAP@POPs更快的反应速率.在相同反应条件下,催化剂活性大小为Ru/5-BINAP@POPs-1Ru/5-BINAP@POPs-3Ru/5-BINAP@POPs-4Ru/5-BINAP@POPs-2.另外Ru/5-BINAP@POPs-1催化剂对β-酮酸酯有着较好的底物适应性,且在釜式反应中可循环使用6次而活性基本不变.分析发现,使用前后的催化剂均没有明显的Ru–Ru键的存在.表明Ru金属高度分散于催化剂上,且具有较高的稳定性,金属不易聚集,这也是其具有高活性和稳定性的原因.     

氧化铈负载钌催化剂中钌表面密度对氨合成活性和氢中毒的影响

氨是关系国计民生的大宗化学品,也是氢能源的重要载体.目前,世界合成氨工业每年消耗约2％的世界总能源,并排放超过1％的CO2,节能降耗需求十分迫切,其中的关键在于高性能氨合成催化剂的开发.传统观点认为,B5活性位是钌催化剂上氮解离和氨合成的活性位,当钌粒子尺寸在1.8～2.5 nm时催化剂的B5活性位数量最多,而钌尺寸较小(0.7～0.8 nm)的催化剂几乎没有氨合成活性.本文通过改变钌负载量调变了氧化铈负载钌催化剂的钌表面浓度,证实钌粒子尺寸低于2.0nm时,氧化铈负载钌催化剂也具有较高的氨合成活性.XPS等表征结果证实:钌表面密度低于0.68 Ru nm-2时,钌主要以层状形式存在于氧化铈表面,层状钌与氧化铈紧密接触,电子从氧化铈的缺陷位传递给钌物种,在这种情况下,Ru 3d5/2的结合能有所下降,氮解离能力增强,这有利于提高催化剂的氨合成活性;当钌表面密度约为0.68 Ru nm-2时,钌金属传递电子给氧化铈,此时Ru 3d5/2结合能有所增加;当钌表面密度高于1.4 Ru nm-2后,钌物种优先在层状钌表面聚集成大尺寸钌纳米粒子,此时催化剂中同时存在钌团簇和钌纳米粒子,氧化铈载体对钌粒子电子性质的影响减弱,因此大尺寸钌金属颗粒Ru 3d5/2结合能又有所下降.另一方面,氢分子会在氧化铈表面形成均裂产物(两个OH基团)或异裂产物(Ce-H和OH).同时氢分子还会在0价钌金属表面解离形成氢原子,并进一步溢流到氧化铈表面与氧原子作用形成羟基.钌活性位上的氢物种比氧化铈中的氢更容易脱附,因此氧化铈中钌的存在不仅可以增强其氢吸附量,还降低了氢物种的吸附强度.当钌表面密度低时,氧化铈与钌的相互作用较强,催化剂中的氢物种容易溢流到氧化铈中形成羟基基团,此时催化剂的氢吸附能力增强,氢中毒问题较显著.当钌表面密度较高时,氢原子在大尺寸钌颗粒上移动、反应和脱附,因此催化剂的氢中毒问题也得到显著缓解.总之,对于氧化铈负载钌催化剂,氧化铈与钌金属之间的电子相互作用以及其吸附性质都会影响催化剂的氨合成活性,因此钌表面密度低于0.31 Ru nm-2以及约为2.1 Ru nm-2时,催化剂都展现出了较高的氨合成活性.本文将为设计制备高性能钌基氨合成催化剂提供理论指导.     

合成气催化转化的绿色化学

将Ru催化剂加工到2 4 nm就可以使费托合成的反应温度降低100 ℃而活性却达到传统Ru催化剂(200 ℃)的2～5倍. 这一成果迅速被国内能源公司买断,显示了原创的绿色能源技术在中国生机无限. 本文围绕甲醇、乙醇合成和铁基催化剂上的费托合成等讨论了发展液相低温的合成气转化新化学.     

氧化铈负载钌催化剂中钌表面密度对氨合成活性和氢中毒的影响（英文）

氨是关系国计民生的大宗化学品,也是氢能源的重要载体.目前,世界合成氨工业每年消耗约2%的世界总能源,并排放超过1%的CO_2,节能降耗需求十分迫切,其中的关键在于高性能氨合成催化剂的开发.传统观点认为,B_5活性位是钌催化剂上氮解离和氨合成的活性位,当钌粒子尺寸在1.8～2.5 nm时催化剂的B_5活性位数量最多,而钌尺寸较小(0.7～0.8 nm)的催化剂几乎没有氨合成活性.本文通过改变钌负载量调变了氧化铈负载钌催化剂的钌表面浓度,证实钌粒子尺寸低于2.0 nm时,氧化铈负载钌催化剂也具有较高的氨合成活性.XPS等表征结果证实:钌表面密度低于0.68 Ru nm~(-2)时,钌主要以层状形式存在于氧化铈表面,层状钌与氧化铈紧密接触,电子从氧化铈的缺陷位传递给钌物种,在这种情况下,Ru 3d_(5/2)的结合能有所下降,氮解离能力增强,这有利于提高催化剂的氨合成活性;当钌表面密度约为0.68 Ru nm~(-2)时,钌金属传递电子给氧化铈,此时Ru 3d_(5/2)结合能有所增加;当钌表面密度高于1.4 Ru nm~(-2)后,钌物种优先在层状钌表面聚集成大尺寸钌纳米粒子,此时催化剂中同时存在钌团簇和钌纳米粒子,氧化铈载体对钌粒子电子性质的影响减弱,因此大尺寸钌金属颗粒Ru 3d_(5/2)结合能又有所下降.另一方面,氢分子会在氧化铈表面形成均裂产物(两个OH基团)或异裂产物(Ce-H和OH).同时氢分子还会在0价钌金属表面解离形成氢原子,并进一步溢流到氧化铈表面与氧原子作用形成羟基.钌活性位上的氢物种比氧化铈中的氢更容易脱附,因此氧化铈中钌的存在不仅可以增强其氢吸附量,还降低了氢物种的吸附强度.当钌表面密度低时,氧化铈与钌的相互作用较强,催化剂中的氢物种容易溢流到氧化铈中形成羟基基团,此时催化剂的氢吸附能力增强,氢中毒问题较显著.当钌表面密度较高时,氢原子在大尺寸钌颗粒上移动、反应和脱附,因此催化剂的氢中毒问题也得到显著缓解.总之,对于氧化铈负载钌催化剂,氧化铈与钌金属之间的电子相互作用以及其吸附性质都会影响催化剂的氨合成活性,因此钌表面密度低于0.31 Ru nm~(-2)以及约为2.1 Ru nm~(-2)时,催化剂都展现出了较高的氨合成活性.本文将为设计制备高性能钌基氨合成催化剂提供理论指导.     

Catalytic conversion of lactic acid into propylene glycol over various metals supported on silica

Catalytic hydrogenation of lactic acid to propylene glycol was performed over various metals (Ag, Co, Cu, Ni, Pt, and Ru) supported on silica prepared by an incipient wetness impregnation method. The loading amount of each metal was 5 wt%. Crystallinity of the synthesized catalysts was investigated by X-ray diffraction (XRD), and the BET method was utilized to examine the surface area. Pore volume and pore size of catalysts were determined using BJH analysis of the N₂ adsorption isotherm. Particle sizes of various metals were determined from transmission electron microscopy (TEM) images. The catalytic activity was found to be strongly dependent on the supported metal. Among catalysts tested, Ru/SiO₂ showed the highest propylene glycol yield. The yield of propylene glycol increased with pressure, and the highest yield was achieved at 130 °C.     

沉淀还原法制备高性能CO2加氢合成甲醇Cu/ZnO/Al2O3催化剂

由铜基催化剂催化CO2+H2合成甲醇是有效利用CO2的潜在途径[1～5]. 但传统的催化剂对该反应的催化活性及选择性均很低[3～5], 因而寻求具有高活性及高选择性的新型催化剂已成为重要研究课题[4,6]. Cu/ZnO系列催化剂的制备方法和助剂对催化剂的性质及CO2加氢合成甲醇的反应性能有显著影响[6～10], 传统的气相还原活化铜基催化剂的过程常伴随强烈的热效应, 导致催化剂活化过程存在耗时长及还原条件难以控制等问题[11]. 本文采用沉淀-还原法, 用KBH4溶液对新鲜制备的碳酸盐共沉淀进行液相化学还原处理, 直接得到高活性及高选择性的还原态Cu/ZnO/Al2O3甲醇合成催化剂, 并可通过改变催化剂表面Cu+/Cu0活性物种的相对比例来改善催化剂的活性及选择性.     

Effect of Organic Additives on the Performance of Nano-sized Ru-Zn Catalyst

A novel Ru‐Zn catalyst was prepared by coprecipitation. The catalyst was characterized by XRF, XRD and TEM. The effects of organic additives on the performance of the Ru‐Zn catalyst for benzene selective hydrogenation to cyclohexene were investigated. The results showed that the catalyst was composed of Ru and Zn in molar ratio of 33.8:1, and the most probable value of the Ru crystallite size in the catalyst was 5.1 nm. The modification of Ru with Zn and the small size effect were the main cause why the catalyst exhibited the high activity and the excellent cyclohexene selectivity. When PEG (polyethylene glycol) was used as an additive, the activity of the catalyst decreased, and the cyclohexene selectivity increased with the increase of the PEG molecular weight. With the addition of PEG‐20000, a cyclohexene selectivity of 78.9% at a benzene conversion of 68.7% and a maximum cyclohexene yield of 61.4% were obtained. With diethanolamine and triethanolamine as additives, cyclohexene yields were as high as 58.9% and 58.2%, respectively.     

Ru/ZrO_2催化剂在苯部分加氢反应中的粒径效应

采用多元醇还原法将2.4~5.4 nm范围内粒径均一、尺寸可控的Ru纳米粒子负载在ZrO2上,研究了Ru的粒径对Ru/ZrO2催化剂上苯部分加氢性能的影响.采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、N2物理吸附、H2化学吸附、H2-程序升温脱附(H2-TPD)、粉末X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行了系统的表征.研究表明,用于还原的醇的种类及添加剂乙酸钠的浓度对Ru粒径有显著影响.在苯部分加氢反应中,Ru/ZrO2催化剂有明显的粒径效应.随着Ru粒径的增大,苯的转换频率(TOF)提高,环己烯初始选择性(S0)则呈火山型变化趋势,选择性最高时的Ru粒径为4.4 nm.1,2-丙二醇还原得到的Ru/ZrO2催化剂上S0及环己烯得率最高,分别可达82%和39%.结合催化剂的表征和加氢结果,讨论了Ru粒径影响苯部分加氢活性和选择性的原因.     

羟基硅酸镁纳米管负载非晶态Co-B催化环己烯氢甲酰化

采用浸渍化学还原法制备羟基硅酸镁纳米管(MgSNTs)负载非晶态钴硼催化剂(Co-B/MgSNTs)。应用X衍射技术(XRD),透射电子显微镜(TEM),X射线光电子能谱仪(XPS),元素分析(ICP)和比表面积(BET)分析等手段对催化剂进行了表征。研究了催化剂对于环己烯氢甲酰化反应的催化活性及循环使用。研究结果表明,具有高比表面积(250 m2·g-1)、较强耐受性和稳定性的MgSNTs可以有效的分散金属粒子,防止活性中心团聚和流失,催化环己烯的转化率为75.8%,醛的选择性为65.8%,实验重复3次以上,催化剂依然保持良好的催化活性和选择性。     

Effect of Catalyst Properties on Hydrocracking of Pyrolytic Lignin to Liquid Fuel in Supercritical Ethanol

The metal-acid bifunctional catalysts have been used for bio-oil upgrading and pyrolytic lignin hydrocracking. In this work, the effects of the metal-acid bifunctional catalyst properties, including acidity, pore size and supported metal on hydrocracking of pyrolytic lignin in supercritical ethanol and hydrogen were investigated at 260 ^oC. A series of catalysts were prepared and characterized by BET, XRD, and NH₃-TPD techniques. The results showed that enhancing the acidity of the catalyst without metal can promote pyrolytic lignin polymerization to form more solid and condensation to produce more water. The pore size of microporous catalyst was smaller than mesoporous catalyst. Together with strong acidity, it caused pyrolytic lignin further hydrocrack to numerous gas. Introducing Ru into acidic catalysts promoted pyrolytic lignin hydrocracking and inhibited the polymerization and condensation, which caused the yield of pyrolytic lignin liquefaction product to increase significantly. Therefore, bifunctional catalyst with high hydrocracking activity metal Ru supported on materials with acidic sites and mesopores was imperative to get satisfactory results for the conversion of pyrolytic lignin to liquid products under supercritical conditions and hydrogen atmosphere.     

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.     

负载Ni金属有序介孔氧化铝催化剂的制备及表征

采用原位合成法和传统浸渍法以价格低廉的硝酸铝作为铝源, 聚乙二醇1540为模板剂, 硝酸镍为镍源, 制备出负载Ni金属有序介孔氧化铝催化剂, 并采用BET、TEM、XRD、TG多种测试技术对合成催化剂的物理化学性质和结构特征进行了表征. 实验结果表明, 两种方法均能制备出比表面积大(＞210 m2·g-1)、孔径分布窄(4 nm左右)的负载Ni金属介孔氧化铝催化剂. 与浸渍法相比, 原位合成法所制备的负载Ni金属有序介孔氧化铝镍离子与载体具有更强的相互作用力, 且孔结构具有一定的有序性.     

酸化膨润土负载金催化剂用于CO氧化

用盐酸和硫酸对膨润土（Ben）进行改性处理,采用浸渍法（IMP）、沉积-沉淀法（DP）和阳离子吸附法(CA)制备改性膨润土负载的金催化剂,以CO氧化作为探针反应对催化剂的催化性能进行了研究,采用BET、XRD、TEM和TPD等对催化剂进行表征。 结果表明,经过简单的酸处理后的膨润土比表面积和孔体积有了大幅度的提高,硫酸酸化的膨润土作为载体较之盐酸酸化土更容易得到活性较高的金催化剂,XRD粒径计算结果和TEM观察结果证明,硫酸酸化的膨润土作为载体相比盐酸酸化土可以得到Au颗粒度更小的催化剂。 不同制备方法中,阳离子吸附法能较好的将Au负载于膨润土载体上,得到小颗粒的金催化剂,且在吸附48 h、450 ℃焙烧、150 ℃下H2还原的预处理条件下得到的催化剂活性最好。