通过FeOx修饰Pd/Al2O3催化剂提高催化1,3-丁二烯加氢活性和选择性

石油脑裂解制备的烯烃流中通常含有 ～1％ 二烯烃或者炔烃,其含量必须降低到10 ppm以下以避免其对下游聚合催化剂的毒化作用.对这些副产物选择性加氢生成单烯烃是降低其含量最有前景的方法.Pd基催化剂具有高的加氢活性和选择性,是目前最为常用的加氢催化剂,但是它也存在高转化率下选择性较低和容易因积碳而失活的问题.合成Pd基双金属催化剂和对Pd催化剂进行氧化物包裹是目前最为常用的方法,但是这两种方法往往在提高选择性的同时,降低了Pd催化剂的加氢活性.本文利用原子层沉积(ALD)FeOx修饰Pd/Al2O3催化剂,在提高Pd催化剂选择性的同时,1,3-丁二烯选择性加氢活性也得到提高.表征结果发现,该样品中Pd负载量为1％,Fe负载量则随着原子层沉积FeOx周期增加而逐渐增加;催化剂中Pd颗粒大小约为7 nm,其表面并未观察到FeOx覆盖层;Pd,Fe元素分布表明FeOx在Pd颗粒表面生长.CO红外漫反射光谱也发现,随着ALD FeOx周期的增加,CO在Pd颗粒表面的吸附特征峰强度逐渐降低,表明FeOx逐渐覆盖Pd颗粒表面;与此同时,随着FeOx包裹周期的增加,CO吸附在Pd(111)面的特征吸收峰相对于其吸附在边角位的特征峰,降低得更为明显.这表明FeOx优先覆盖Pd(111)面,而选择性地将Pd低配位点暴露,与ALD Al2O3包裹Pd颗粒的结果恰恰相反.X射线光电子能谱分析表明,在所有催化剂中Fe均以+3价形式存在;同时,因为Pd-FeOx间存在强相互作用,所以随着FeOx包裹周期的增加,金属态Pd逐渐向高结合能方向移动,使表面Pd处于缺电子状态.随后,我们对不同FeOx周期包裹Pd催化剂进行了1,3-丁二烯加氢活性测试.在25 oC时Pd/Al2O3催化1,3-丁二烯转化率为6.7％;随着温度升高,转化率逐渐上升,至43 oC时达100％.相反,在26 oC时,30Fe/Pd/Al2O3对1,3-丁二烯的转化率为45％,远高于Pd/Al2O3催化剂;这可能是因为缺电子的Pd或Pd-FeOx界面存在所致.Pd/Al2O3催化剂在较低的转化率(<75％)下,1-丁烯、反式-2-丁烯和顺式-2-丁烯选择性分别为74％,20％和6％;随着转化率的增加(75％～90％),1-丁烯选择性急剧下降,丁烷选择性快速上升,反/顺-2-丁烯选择性也略有增加,表明此时次级反应1-丁烯加氢占主导,同时伴随着1-丁烯异构化反应;当转化率继续增加(>90％),1-丁烯,反/顺-2-丁烯加氢生成丁烷为主要反应,此时丁烷选择性急剧上升,至转化率为99％时,丁烯选择性仅为52％.而当Pd催化剂表面存在FeOx时,丁烯选择性随着FeOx周期增加而逐渐增加,尤其是在较高转化率下(>75％);对于30Fe/Pd/Al2O3催化剂,转化率为99％时,丁烯选择性高达95％.这主要是因为在高转化率下,FeOx将Pd颗粒表面分割成较小的Pd团簇,降低了Pd颗粒表面吸附氢气浓度,抑制了丁烯加氢反应,而次级反应1-丁烯异构化占主导,使得丁烯选择性不变.     

同型H-SAPO-5和H-SSZ-24上的乙烯和丁烯齐聚反应:动力学和机理（英文）

B酸型分子筛和分子筛型材料是乙烯转化为高级烯烃的潜在催化剂.本文在C3-C5烯烃形成热力学优于高碳氢化合物的条件下(673-823 K, 1 atm),研究了两种具有AFI结构但酸强度不同的H-SAPO-5和H-SSZ-24催化剂上乙烯、顺式-2-丁烯和乙烯-丁烯混合物的转化反应.乙烯和顺式-2-丁烯分压分别在9-60和0.9-8.1 kpa范围内变化,接触时间分别在3.78-756和0.573-76.4 s.μmol H~+/cm~3范围内变化.在用于计算速率常数的条件范围内,乙烯转化率小于1%,丁烯转化率小于10%.在酸性较强的H-SSZ-24上乙烯转化率比H-SAPO-5高一个数量级(748 K时为6.5对0.3 mmol/mol H+.S,戊烯=33KPa),乙烯中相应的反应级数较低(673 K时为1.5对2.0),表观活化能较低(698-823 K时52对80 k J/mol).两种催化剂上顺式-2-丁烯转化率以及乙烯和顺式-2-丁烯共进料的表观反应速率存在相似的差异.然而,顺式-2-丁烯转化为C3-C5烯烃受热力学限制的影响很大,妨碍了详细的动力学分析,并导致在最高温度下主要生成异丁烯.     

WO3/SiO2催化剂上2-丁烯与乙烯歧化制丙烯

采用浸渍法制备了WO₃/SiO₂催化剂,对其进行了UV-Vis DRS和NH₃-TPD表征。将WO₃/SiO₂作为催化剂,以乙烯和2-丁烯为原料制备丙烯,考察了反应温度、质量空速等因素对歧化反应的影响。实验结果表明,催化剂的最佳WO₃担载量为8 %;以8%WO₃/SiO₂ 为催化剂,在反应温度473K~573K、压力3.0MPa、质量空速1.6h^-1下,2-丁烯的转化率可保持在80%以上,丙烯的选择性大于89.2%。经过140h的稳定性实验,2-丁烯的转化率和丙烯的选择性略有下降,适当的提高反应温度（由473K增加到513K）可以恢复催化剂的活性。新鲜催化剂表面存在四面体、八面体六价钨物种和体相WO₃,适当还原的W物种是歧化活性物种;W负载在催化剂表面引入了新的强酸中心,同时明显增加了总酸量。     

异核金属簇的催化作用——Ⅲ、2—丁烯的醛化

本文对2—丁烯的醛化反应进行了研究。考察了反应温度、溶剂、催化剂对2—丁烯醛化的影响,并进行了催化剂循环使用的寿命实验。YFeCo_3(CO)_(12)[Y=C_6H_5CH_2Me_3N.(C_2H_5)_4N)]催化剂,在较缓和的条件下具有较高的转化率和选择性,当压力为4.0×10~6Pa.130℃时,2—丁烯转化率达90％以上,醛选择性接近100％。     

通过FeO_x修饰Pd/Al_2O_3催化剂提高催化1,3-丁二烯加氢活性和选择性（英文）

石油脑裂解制备的烯烃流中通常含有~1%二烯烃或者炔烃,其含量必须降低到10 ppm以下以避免其对下游聚合催化剂的毒化作用.对这些副产物选择性加氢生成单烯烃是降低其含量最有前景的方法.Pd基催化剂具有高的加氢活性和选择性,是目前最为常用的加氢催化剂,但是它也存在高转化率下选择性较低和容易因积碳而失活的问题.合成Pd基双金属催化剂和对Pd催化剂进行氧化物包裹是目前最为常用的方法,但是这两种方法往往在提高选择性的同时,降低了Pd催化剂的加氢活性.本文利用原子层沉积(ALD)FeO_x修饰Pd/Al_2O_3催化剂,在提高Pd催化剂选择性的同时,1,3-丁二烯选择性加氢活性也得到提高.表征结果发现,该样品中Pd负载量为1%,Fe负载量则随着原子层沉积FeO_x周期增加而逐渐增加;催化剂中Pd颗粒大小约为7 nm,其表面并未观察到FeO_x覆盖层;Pd,Fe元素分布表明FeO_x在Pd颗粒表面生长.CO红外漫反射光谱也发现,随着ALD FeO_x周期的增加,CO在Pd颗粒表面的吸附特征峰强度逐渐降低,表明FeO_x逐渐覆盖Pd颗粒表面;与此同时,随着FeO_x包裹周期的增加,CO吸附在Pd(111)面的特征吸收峰相对于其吸附在边角位的特征峰,降低得更为明显.这表明FeO_x优先覆盖Pd(111)面,而选择性地将Pd低配位点暴露,与ALD Al_2O_3包裹Pd颗粒的结果恰恰相反.X射线光电子能谱分析表明,在所有催化剂中Fe均以+3价形式存在;同时,因为Pd-FeO_x间存在强相互作用,所以随着FeO_x包裹周期的增加,金属态Pd逐渐向高结合能方向移动,使表面Pd处于缺电子状态.随后,我们对不同FeO_x周期包裹Pd催化剂进行了1,3-丁二烯加氢活性测试.在25 oC时Pd/Al_2O_3催化1,3-丁二烯转化率为6.7%;随着温度升高,转化率逐渐上升,至43 oC时达100%.相反,在26 oC时,30Fe/Pd/Al_2O_3对1,3-丁二烯的转化率为45%,远高于Pd/Al_2O_3催化剂;这可能是因为缺电子的Pd或Pd-FeO_x界面存在所致.Pd/Al_2O_3催化剂在较低的转化率(75%)下,1-丁烯、反式-2-丁烯和顺式-2-丁烯选择性分别为74%,20%和6%;随着转化率的增加(75%~90%),1-丁烯选择性急剧下降,丁烷选择性快速上升,反/顺-2-丁烯选择性也略有增加,表明此时次级反应1-丁烯加氢占主导,同时伴随着1-丁烯异构化反应;当转化率继续增加(90%),1-丁烯,反/顺-2-丁烯加氢生成丁烷为主要反应,此时丁烷选择性急剧上升,至转化率为99%时,丁烯选择性仅为52%.而当Pd催化剂表面存在FeO_x时,丁烯选择性随着FeO_x周期增加而逐渐增加,尤其是在较高转化率下(75%);对于30Fe/Pd/Al_2O_3催化剂,转化率为99%时,丁烯选择性高达95%.这主要是因为在高转化率下,FeO_x将Pd颗粒表面分割成较小的Pd团簇,降低了Pd颗粒表面吸附氢气浓度,抑制了丁烯加氢反应,而次级反应1-丁烯异构化占主导,使得丁烯选择性不变.     

SO_4~(2-)/ZrO_2超强酸催化合成邻苯二甲酸二辛酯初探

初步探索了SO42-／ZrO2超强酸作为合成邻苯二甲酸二辛酯（DOP）催化剂的催化性能．详细考察了反应温度、催化剂用量和反应时间对邻苯二甲酸酐转化率的影响．结果表明，反应温度低于428K时，温度的升高显著增加邻苯二甲酸酐的转化率，反应温度高于428K时，温度的升高对转化率的影响较小；催化剂用量为邻苯二甲酸酐的3％时，邻苯二甲酸酐的转化率即可达到93．6％，表明SO42-／ZrO2超强酸催化剂具有很高的催化活性；催化剂使用20小时后，转化率由958％下降到86．5％，表明初步制得的催化剂稳定性还较差；用SO42-／ZrO2超强酸催化剂会成的DOP为无色透明油状液体。其品质明显优于用对甲苯磺酸或液体改作催化剂时的产品。     

载体对烯烃歧化制丙烯的影响

以SiO₂（SBA-15、MCM-48和SiO₂）和TiO₂-SiO₂（MTS-9）介孔分子筛为载体负载8%WO₃合成钨基催化剂,研究载体对丁烯歧化制丙烯性能的影响以及载体对丁烯转化率和丙烯选择性的影响。以SBA-15、MCM-48和SiO₂为载体时,催化剂的丁烯转化率在30%~37%;以MTS-9为催化剂载体时,丁烯的转化率高达到37%~42%。对所有使用的催化剂进行多种技术表征。结果表明,活性组分在各种载体上的分散度不同,载体MTS-9具有更好的分散能力,表面活性物种数量最多,催化剂WO₃/MTS-9的歧化性能最佳。     

碳四液化气在离子浸渍改性纳米HZSM-5沸石上的转化反应研究

在小型常压固定床反应器中研究了不同离子浸渍改性对纳米ZSM-5固体酸催化剂上丁烷和丁烯转化的影响.结果表明,混和碳四中异丁烷比正丁烷易转化,丁烯异构体的转化与其在原料中的含量有关.在贫烯烃原料中,丁烯倾向于生成.在富丁烯原料中,丁烯倾向于转化.但在两种情况下,产物中各丁烯含量大体上按异丁烯、顺反-丁烯-2和丁烯-1顺序递减.采用锌离子改性时异丁烷转化率提高、正丁烷转化率降低.锌离子改性有利于芳烃选择性,但是副产物甲烷和乙烷的产率也较高;铁离子改性对丁烷和丁烯的转化影响不大,但能减少甲烷和乙烷的生成,并提高芳烃选择性;与锌改性相比,锌钠双离子改性降低了异丁烷、正丁烷和丁烯-1的转化率,减少了芳烃产率,但能明显促进丙烯和丁烯的生成.上述结果为碳四液化气综合利用提供了有益信息.     

碱土金属氧化物改性ZrO2催化1,4-丁二醇选择性脱水合成3-丁烯-1-醇

采用浸渍法制备了碱土金属氧化物CaO,SrO或BaO改性的ZrO₂酸碱双功能催化剂,借助X射线衍射、低温N₂物理吸附、NH₃和CO₂程序升温脱附等手段表征了催化剂的结构、织构以及表面酸碱性质,并考察了其催化1,4-丁二醇选择性脱水合成3-丁烯-1-醇的反应性能.结果表明,碱土金属氧化物的引入显著调变了催化剂表面的酸性和碱性中心,进而对1,4-丁二醇转化率和3-丁烯-1-醇选择性产生重要影响.其中,CaO改性的ZrO₂样品中形成了大量的Ca-O-Zr结构,在ZrO₂表面形成大量碱性位点的同时,保持了较高的酸密度;而SrO和BaO改性的样品中生成了相应的锆酸盐,ZrO₂表面的酸密度呈现不同程度的下降.因此,CaO/ZrO₂催化剂表现出最优的催化活性和3-丁烯-1-醇选择性,350℃时,3-丁烯-1-醇收率最高,达60.5%.催化剂表面的酸碱协同作用是选择性合成3-丁烯-1-醇的关键因素.     

混合丁烯齐聚Fe(2/3)xNi1-xSO4-P2O5/γ-Al2O3催化剂制备及性能研究

浸渍法制备了用于混合丁烯齐聚反应的负载型Fe_(2/3)xNi_1-xSO₄-P₂O₅/γ-Al₂O₃催化剂,在高压微型固定床反应器上考察了催化剂制备参数和反应条件对混合丁烯齐聚反应转化率和目的产物选择性的影响。结果表明,在3.0 MPa、100 ℃、空速为2 h^-1的反应条件下,Fe/Ni原子比为2,Fe担载量为0.7 mmol/g(γ-Al₂O₃)时,用共浸渍法制备的催化剂对混合丁烯齐聚转化率和二聚物选择性分别高达50.7%和52.2%。此外,SO₄^2-同γ-Al₂O₃相互作用对混合丁烯齐聚反应的有效活性中心有重要影响。     

离子液体体系中1－丁烯二聚反应的研究

 研究了在强酸性AlCl3／Et2AlCl／［BMIM］Cl型离子液体体系中过渡金属化合物对1－丁烯二聚反应的催化作用．结果表明，［BMIM］Cl对强酸性AlCl3／Et2AlCl催化剂催化1－丁烯高聚反应有明显的阻聚作用，并显著提高了1－丁烯二聚的选择性．在过渡金属化合物中，含镍化合物对1－丁烯二聚反应有最好的催化效果．在最佳反应条件下，1－丁烯的转化率可达95．1％，二聚产物C8烯的选择性为85．8％．同时，对1－丁烯二聚反应的机理进行了初步探讨．     

基于Cu-Fc配位聚合物衍生的Pt-Cu/CuxFeyO@C催化1,4-丁炔二醇加氢性能研究

1,4-丁烯二醇是精细化工领域的重要中间体,有着广泛的应用.采用异丙醇还原氯铂酸制备Pt纳米颗粒,并通过浸渍法将其负载于1,1’-二茂铁二羧酸(Fc)与CuCl_2·2H_2O水热法合成的Cu-Fc配位聚合物,干燥焙烧后制备得到Pt-Cu/Cu_xFe_yO@C催化剂,利用XRD、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析仪(TG)、N_2吸附脱附仪等表征手段对所制备的催化剂进行表征,对比了催化剂焙烧前后加氢效果,并考察了催化剂与底物的物质的量之比对1,4-丁炔二醇加氢制备1,4-丁烯二醇的影响.结果表明,以焙烧后制备的5%Pt-Cu/Cu_xFe_yO@C催化剂,在n催化剂∶n原料=1∶2 000,温度为120℃,H_2压力为4 MPa,反应时间为30 min的条件下,加氢反应的转化率为100%,生成1,4-丁烯二醇选择性为96.1%.     

Au/ZrO2催化剂中ZrO2的尺寸效应:1,3-丁二烯加氢反应

在不同温度(673～1073K)下,于流动N2气中焙烧ZrO(OH)2醇(乙醇)凝胶,制备了不同尺寸的ZrO2-AN纳米晶(6～30nm).采用沉积-沉淀方法制备了相应的质量分数为0.7%的Au/ZrO2-AN催化剂.用XRD,XRF,TEM/HRTEM,EDS,N2吸附和1,3-丁二烯加氢反应对ZrO2-AN和Au/ZrO2-AN催化剂进行了表征.结果表明,在所有的Au/ZrO2-AN样品中,Au粒子的平均尺寸为4～5nm,ZrO2-AN的颗粒大小没有因为负载Au粒子而发生改变.1,3-丁二烯在Au/ZrO2-AN催化剂催化下能以100%的选择性进行加氢反应生成单烯烃.随着Au/ZrO2-AN催化剂中ZrO2-AN纳米晶尺寸的增加或“载体”焙烧温度的升高,1,3-丁二烯的转化率明显降低;1-丁烯的选择性先增加后减小,2-丁烯中反/顺异构体的摩尔比在0.5～1.0的范围内逐渐增大,TEM/HRTEM表征结果清楚地表明,Au/ZrO2-AN催化剂中Au粒子与ZrO2-AN颗粒接触界面/周边随ZrO2-AN颗粒尺寸的减小而明显增加,这很可能是含有更小尺寸ZrO2-AN纳米粒子的Au/ZrO2-AN催化剂具有更高的催化活性的重要原因.     

在氯化亚锡存在下2,3-二甲基-2-丁烯与乙酐的催化酰化反应

一种新的催化剂,SnCl2·2H2O,已用于2,3-二甲基-2-丁烯与乙酐的酰化反应来制备高产率的3,3,4-三甲基-4-戊烯-2-酮 (TMP). 发现SnCl2·2H2O是室温下2,3-二甲基-2-丁烯与乙酐进行酰化反应的有效催化剂. 考察了催化剂用量、乙酐用量、反应时间和溶剂的加入等因素对该酰化反应的影响. 发现当催化剂/2,3-二甲基-2-丁烯摩尔比在0.30/1和 0.60/1之间、反应时间为2 h时,所得酰化产品的产率最高. 该酰化反应进行到完全所需的时间取决于催化剂用量和乙酐用量. 在需要加入溶剂的情况下,二氯甲烷或氯仿是一种合适的溶剂.     

Influence of preparation conditions on the performance of Ni-CaO-ZrO2 catalysts in the tri-reforming of methane

在不同条件下采用并流共沉淀法制备了Ni-CaO-ZrO2催化剂,并将其用于CH4的三重整反应过程.以CH4的转化率和催化剂稳定性为指标,研究了催化剂制备过程中各工艺参数对其催化性能的影响.结果表明,催化剂的最佳制备条件为:焙烧温度973K、前驱体沉淀pH=10～12、回流时间24h.在该条件下得到的催化剂具有适宜的比表面积和Ni-ZrO2相互作用,在常压、973K的反应条件下CH4的转化率能够达到70％,具有较高的催化活性和稳定性.     

甲醇水蒸气重整制氢Pd/ZnO催化剂的研究

采用并流共沉淀法制备Pd／ZnO甲醇水蒸气重整制氢催化剂,考察了Pd的质量分数和还原温度对催化剂性能的影响。结果表明,当Pd质量分数为15．9％,还原温度为573K时,催化剂有较好的甲醇转化率及二氧化碳选择性。TPR结果表明,PdO在室温下被还原为金属Pd,在440K开始有部分ZnO被还原。XRD分析结果表明,PdZn合金是甲醇水蒸气重整反应的活性中心;在21．9％Pd／ZnO催化剂上出现了Pd2Zn合金相,导致催化剂的活性下降;反应过程中还原催化剂形成PdZn合金,其活性不如相同条件下纯氢还原的。15．9％Pd／ZnO催化剂及工业铜基催化剂的初始稳定性结果显示,在8h内,15．9％Pd／ZnO催化剂上甲醇转化率保持在66％以上,而铜基催化剂的活性下降了14．4％。     

丁烯在纳米H-ZSM-5催化剂上的催化裂解反应

在小型固定床反应器中考察了纳米H-ZSM-5催化剂(晶粒度为20～50nm)对丁烯催化裂解制丙烯反应的催化性能,并与两种微米H-ZSM-5催化剂样品(晶粒度分别为1～2和1～6μm)进行了比较.结果表明,在相同的反应条件下,纳米H-ZSM-5和微米H-ZSM-5催化剂上的初始丁烯转化率及丙烯收率相当,但纳米H-ZSM-5催化剂在反应中的抗积碳失活性能优于微米H-ZSM-5催化剂.在进料质量空速7h-1,常压和560℃的条件下反应,当丁烯转化率和丙烯收率下降50%时,两种微米催化剂上的反应时间仅为28h左右,而纳米催化剂上的反应时间为120h左右.积碳分析结果表明,纳米催化剂上的积碳速率明显低于微米催化剂.     

NiO/SiO2气凝胶催化剂性能研究 Ⅱ. 顺酐合成丁二酸酐和γ-丁内酯的工艺条件

研究了溶胶-凝胶法制备的NiO-SiO2催化剂上温度,压力,反应时间,催化剂用量等工艺条件对顺酐液相选择加氢性能的影响.结果表明镍含量为30%的NiO/SiO2气凝胶催化剂在适当的反应条件下顺酐液相加氢可高选择性地获得丁二酸酐和γ-丁内酯.当反应温度453K,氢压5.0MPa,反应时间8h,顺酐转化率100%,γ-丁内酯的选择性78.57%;生成丁二酸酐的条件因有或无溶剂而异,有溶剂存在时,反应温度398K,氢压2.0MPa;无溶剂在423K,氢压1.0MPa,顺酐转化率和丁二酸酐的选择性达99.5%以上.     

在Fe-Zn-Mg-Cr尖晶石结构催化剂上丁烯-2氧化动力学

用玻璃外循环无梯度反应器研究了在Fe-Zn-Mg-Cr尖晶石结构催化剂上丁烯-2氧化脱氢动力学。丁烯-2氧化脱氢动力学服从三步骤Redox机理。用脉冲法研究了催化剂用丁烯-2还原及还原催化剂用氧再氧化步骤。用脉冲法测定了丁烯-2吸附热。丁烯-2及丁二烯深度氧化动力学服从经验速度方程。用正交设计法估计了动力学方程的参数。丁烯-2氧化脱氢速度比丁烯-1要快。     

扩展示踪动力学方法的应用：Bi-Mo和铁系尖晶石催化剂上丁烯异构化和氧化脱氢反应动力学性能的比较

以~(14)C标记正丁烯为示踪化合物,用扩展示踪动力学方法解析了在Bi-Mo和铁系尖晶石催化剂上丁烯氧化脱氢全图谱的动力学和反应机理,结果表明,在Bi-Mo催化剂上选择氧化反应速度的顺序为丁烯-1大于丁烯-2,异构化的速度小于选择氧化反应的速度,燃烧反应的速度的顺序也是丁烯-1大于丁烯-2。在铁系尖晶石催化剂上,三种丁烯异构体的选择氧化的速度常数极相近,但顺丁烯略快;它们的异构化速度都明显较小,其中几何异构化的速度大于双键异构化的速度;其燃烧反应速度的次序为丁烯-2>丁二烯>丁烯-1。讨论了工业丁烯氧化脱氢装置中丁烯原料组成的影响,异构化的机理和氧化反应的可能速度控制步骤。