尖晶石型衍生的Ni/Al2O3催化剂低温催化顺酐加氢合成丁二酸酐

开发高活性的顺酐加氢制丁二酸酐和γ-丁内酯催化剂具有重要的工业意义.顺酐加氢多采用Cu基和Ni基催化剂,但一般Cu基和Ni基催化剂存在反应温度高(170–260℃)和稳定性差等缺点,很有必要开发高活性的顺酐加氢催化剂.我们以拟薄水铝石作为Al2O3载体的前驱体,采用浸渍法制备了一系列镍铝尖晶石型衍生的不同Ni含量的Ni/Al2O3催化剂,并研究了它们在顺酐加氢反应中的催化性能.还原前Ni/Al2O3催化剂的X射线衍射结果表明,催化剂含有NiAl2O4物种.氮吸附结果显示,不同Ni含量的催化剂均具有介孔结构.氢-程序升温还原研究发现,Ni/Al2O3催化剂经750℃还原2 h后,其表面上NiAl2O4物种能被高效还原.X射线粉末衍射结果表明,750℃还原的Ni/Al2O3催化剂中金属Ni颗粒尺寸随着Ni负载量升高而增大.利用一氧化碳-程序升温脱附对750℃还原的Ni/Al2O3催化剂进行研究,发现750℃还原的催化剂上金属Ni物种含量从高到低依次为:Ni(7.5%)/Al2O3>Ni(5%)/Al2O3>Ni(2.5%)/Al2O3.采用CO化学吸附获得的Ni(2.5%)/Al2O3,Ni(5%)/Al2O3和Ni(7.5%)/Al2O3催化剂上金属Ni颗粒尺度分别为8.0,12.8和15.7 nm.活性研究结果表明,750℃还原的Ni(5%)/Al2O3催化剂具有最高的催化活性,这可能是由于Ni(5%)/Al2O3催化剂具有较多的Ni活性位点和较合适的Ni颗粒粒度所致.进一步研究发现,在650–750℃还原温度下,Ni(5%)/Al2O3催化剂的还原度随着还原温度的升高而升高,Ni分散度随着还原温度的升高而降低.活性结果研究表明,700℃还原的Ni(5%)/Al2O3催化剂具有较多的Ni活性位点和较合适的Ni颗粒粒度,具有最高的加氢催化活性,其在120℃,H2压力为0.5 MPa和质量空速为2 h?1的反应条件下,能获得近100%的顺酐转化率和90%的丁二酸酐选择性,同时该催化剂具有优良的稳定性.以上结果表明,尖晶石型衍生的Ni/Al2O3催化剂是一个十分有应用前景的顺酐加氢催化剂.     

尖晶石型衍生的Ni/Al_2O_3催化剂低温催化顺酐加氢合成丁二酸酐（英文）

开发高活性的顺酐加氢制丁二酸酐和γ-丁内酯催化剂具有重要的工业意义.顺酐加氢多采用Cu基和Ni基催化剂,但一般Cu基和Ni基催化剂存在反应温度高(170–260°C)和稳定性差等缺点,很有必要开发高活性的顺酐加氢催化剂.我们以拟薄水铝石作为Al_2O_3载体的前驱体,采用浸渍法制备了一系列镍铝尖晶石型衍生的不同Ni含量的Ni/Al_2O_3催化剂,并研究了它们在顺酐加氢反应中的催化性能.还原前Ni/Al_2O_3催化剂的X射线衍射结果表明,催化剂含有NiAl_2O_4物种.氮吸附结果显示,不同Ni含量的催化剂均具有介孔结构.氢-程序升温还原研究发现,Ni/Al_2O_3催化剂经750°C还原2 h后,其表面上NiAl_2O_4物种能被高效还原.X射线粉末衍射结果表明,750°C还原的Ni/Al_2O_3催化剂中金属Ni颗粒尺寸随着Ni负载量升高而增大.利用一氧化碳-程序升温脱附对750°C还原的Ni/Al_2O_3催化剂进行研究,发现750°C还原的催化剂上金属Ni物种含量从高到低依次为:Ni(7.5%)/Al_2O_3Ni(5%)/Al_2O_3Ni(2.5%)/Al_2O_3.采用CO化学吸附获得的Ni(2.5%)/Al_2O_3,Ni(5%)/Al_2O_3和Ni(7.5%)/Al_2O_3催化剂上金属Ni颗粒尺度分别为8.0,12.8和15.7 nm.活性研究结果表明,750°C还原的Ni(5%)/Al_2O_3催化剂具有最高的催化活性,这可能是由于Ni(5%)/Al_2O_3催化剂具有较多的Ni活性位点和较合适的Ni颗粒粒度所致.进一步研究发现,在650–750°C还原温度下,Ni(5%)/Al_2O_3催化剂的还原度随着还原温度的升高而升高,Ni分散度随着还原温度的升高而降低.活性结果研究表明,700°C还原的Ni(5%)/Al_2O_3催化剂具有较多的Ni活性位点和较合适的Ni颗粒粒度,具有最高的加氢催化活性,其在120°C,H_2压力为0.5 MPa和质量空速为2 h~(-1)的反应条件下,能获得近100%的顺酐转化率和90%的丁二酸酐选择性,同时该催化剂具有优良的稳定性.以上结果表明,尖晶石型衍生的Ni/Al_2O_3催化剂是一个十分有应用前景的顺酐加氢催化剂.     

硫化态NiW/Al2O3催化剂加氢脱硫活性相的研究Ⅱ.程序升温还原表征

 采用程序升温还原法对一系列具有相同W含量和不同Ni含量的硫化态NiW/Al2O3催化剂进行了表征,以考察催化剂中不同硫物种的数量及还原性能. 结果表明,含有助剂Ni的催化剂TPR谱在673~873 K出现了一个还原峰,归属为催化剂的NiWS混合相被分解生成的硫化镍物的还原. 随着助剂Ni含量的增加,与该还原峰相应的H2S生成量增大,表明形成了更多的NiWS活性相. 另外,Ni/(Ni+W)原子比为0.41的催化剂样品的噻吩加氢脱硫活性随着还原温度的升高而急剧下降,证实了催化剂在还原过程中活性相被逐步分解.     

CH_4、CO_2与O_2制合成气用Ni-Ce/γ-Al_2O_3催化剂的制备与催化活性的关系

利用 DTA-TGA、TPR、XRD和 XPS等表征手段 ,对用不同方法制备的催化剂进行表征 ,并结合催化剂的活性评价结果 ,研究 Ni-Ce/γ-Al2 O3催化剂的制备方法与催化活性的关系 .结果表明 ,无论浸渍法或共沉淀法制备的催化剂 ,都具有较高的 CH4转化活性 .这说明在反应过程中甲烷的活化仅与催化剂表面存在Ni物种相关 ,而与催化剂上 Ni Al2 O4的还原程度关系不大 .但对于 CO2 的活化 ,共沉淀法制备的催化剂 ,在高温还原预处理和反应过程中 ,晶型不完整的 Ni Al2 O4所还原生成的新鲜态的、低价 Ni物种 ,具有较强的活化能力 .因此共沉淀法制备的催化剂较浸渍法制备的催化剂具有更高的 CO2 的转化率和 CO的收率     

焙烧温度对Ni/MgO催化剂结构及其在甲苯二氧化碳重整反应中催化性能的影响(英文)

考察了焙烧温度对 Ni/MgO 催化剂结构及其在甲苯二氧化碳重整反应中催化性能的影响. 由于 NiO-MgO 固溶体的形成,样品的 X 射线衍射谱中没有出现明显的 NiO 衍射峰, 而在拉曼光谱中出现明显的散射信号. X 射线光电子能谱、氢气程序升温还原和 H2脉冲吸附结果表明, 高温焙烧过程中 Ni 向催化剂体相扩散, 与 MgO 发生强互相互作用, 使得 Ni 物种难以还原,但部分位于催化剂表面的 Ni 物种能够还原; 高温焙烧后催化剂表面活性 Ni 物种明显减少, 致使催化剂重整活性降低. 重整反应后, 催化剂表面存在少量多核芳烃类积炭, 这很可能是高温焙烧催化剂稳定性差的原因.     

Pt，Pd助剂对Ni基催化剂中Ni的分散度及抗积碳性能的影响

研究了添加少量贵金属(Pt,Pd)的Ni/Al2O3催化剂对甲烷水蒸汽重整反应抗积碳能力和催化性能的影响.催化活性实验表明,添加少量Pt的样品显著提高了Ni/Al2O3催化剂的活性,稳定性,抗积碳和抗氧化能力,而添加Pd的样品对Ni/Al2O3催化剂的催化性能提高并不明显.利用氢气程序升温还原(H2-TPR),X射线晶体衍射(XRD),热重-差热分析(TG-DTA)等手段对反应前后的催化剂进行了表征,研究发现在Ni-Pt/Al2O3催化剂中Ni与Pt之间存在较强的相互作用力,在主要由Ni覆盖的表面形成了Ni-Pt双金属簇,提高了Ni的分散度,在催化剂的表面易于形成较小的Ni颗粒,抑制了Ni的烧结,改善了Ni基催化剂的抗积碳能力;贵金属Pt通过H2的溢流效应促进了Ni的还原,抑制了催化剂的氧化.而在Ni-Pd/Al2O3中,Ni和Pd存在着一定的偏析效应,不能有效的形成Ni-Pd双金属簇,在还原过程中分别被还原.     

还原条件对Ni2P/SiO2催化剂催化氯苯气相加氢脱氯反应性能的影响

采用程序升温还原方法制备了Ni2P/SiO2催化剂,考察了还原条件对催化剂结构及其催化氯苯加氢脱氯反应性能的影响.结果表明,还原条件(氢气流速、还原温度及时间)对Ni2P/SiO2催化剂的比表面积、孔结构及Ni2P晶粒大小没有明显的影响,但催化剂表面的磷含量差异较大.Ni2P/SiO2催化剂在氯苯加氢脱氯反应过程中存在一定的诱导期,而采用提高还原温度和H2空速以及延长还原时间等方法制备的催化剂可以缩短反应诱导期.初步分析认为磷覆盖催化剂活性中心是产生诱导期的主要原因,而还原条件会影响催化剂的表面性质.Ni2P/SiO2催化剂具有良好的加氢脱氯活性及稳定性,在573K,H2流量75ml/min及氯苯流量3ml/h的条件下,该催化剂上氯苯转化率在130h内保持在99%以上.     

氮气气氛下焙烧的CeO_2载体负载Ni基催化剂的顺酐加氢性能研究

在氮气气氛中合成了具有较高氧缺陷浓度的CeO_2载体,采用浸渍法制备了Ni含量为10%的Ni/CeO_2-N催化剂,考察了其顺酐液相加氢性能,并与氧气气氛中制得的CeO_2载体负载Ni催化剂作了对比.N_2低温物理吸脱附,X-射线衍射,拉曼光谱,H_2程序升温还原等表征手段表明,在氮气气氛中合成的CeO_2具有较高浓度的氧缺陷位,在催化剂还原过程中可促进NiO物种的还原,同时在催化剂表面生成更多的氧缺陷位.该氧缺陷位可与活性金属Ni物种协同作用,显著提高催化剂的C=C及C=O加氢活性.     

Ni对Pd/Al2O3密偶催化剂催化性能的影响

考察了助剂Ni对以改性氧化铝为载体的单Pd密偶催化剂的影响.结果表明,掺杂Ni可以明显改善对C3H8的催化性能,尤其对老化催化剂效果显著.此外, Ni的添加使老化催化剂Pd/Al2O3的起燃温度(T50)和完全转化温度(T90)分别降低31和30oC.单反应测试结果表明,添加Ni能明显提高对C3H8+ NO反应的催化性能.采用H2程序升温还原、CO吸附、高倍透射电镜和X射线光电子能谱等手段对新鲜和老化催化剂进行了表征.结果表明,掺杂Ni不仅可以抑制活性组分PdOx的烧结,减少金属态Pd0的产生,而且可以提高PdOx物种的可还原能力和有效比表面积.     

Ni对Pd/Al_2O_3密偶催化剂催化性能的影响（英文）

考察了助剂Ni对以改性氧化铝为载体的单Pd密偶催化剂的影响.结果表明,掺杂Ni可以明显改善对C3H8的催化性能,尤其对老化催化剂效果显著.此外,Ni的添加使老化催化剂Pd/Al2O3的起燃温度(T50)和完全转化温度(T90)分别降低31和30 oC.单反应测试结果表明,添加Ni能明显提高对C3H8+NO反应的催化性能.采用H2程序升温还原、CO吸附、高倍透射电镜和X射线光电子能谱等手段对新鲜和老化催化剂进行了表征.结果表明,掺杂Ni不仅可以抑制活性组分PdO x的烧结,减少金属态Pd0的产生,而且可以提高PdO x物种的可还原能力和有效比表面积.     

Ni-Mn-Ce-K/铝土矿催化剂的制备和还原条件对水煤气变换性能的影响

以改性铝土矿为载体,采用等体积浸渍法,制备了Ni-Mn-Ce-k体系水煤气变换催化剂.通过TG、DTA、TPR和活性表征等方法,系统考察了制备和还原条件对催化剂水煤气变换性能的影响.结果表明:催化剂的优化制备工艺为:第一步浸渍组分Ni、Mn、Ce的盐溶液(其摩尔配比为8:7:4),焙烧温度500℃,第二步浸渍K的加入量为5%(W),还原最高温度为500℃,还原过程添加适量的水蒸气,制得的催化剂具有良好的催化性能和热稳定性能,优于国内外现行工业产品.     

新型Ni/TiO_2催化剂用于对硝基苯酚催化加氢

以介孔氧化钛晶须为载体,采用等体积浸渍法制备了Ni/TiO2催化剂,通过扫描电镜、X射线衍射、N2吸附脱附、热重分析和程序升温还原技术对催化剂及其前驱体进行了表征,考察了催化剂中Ni含量及焙烧和还原温度对催化剂催化对硝基苯酚加氢反应性能的影响.结果表明,Ni/TiO2催化剂不仅具有晶须状形貌和高结晶度的锐钛晶型,还保持了高比表面积和介孔结构.随着Ni/TiO2催化剂中镍负载量的增加,对硝基苯酚转化率逐渐增加,当镍负载量超过10%时,催化剂活性和选择性没有明显变化.当镍负载量为10%,焙烧和还原温度分别为500和450 ℃时,Ni/TiO2催化剂的加氢活性最佳,是Raney Ni的4倍.该催化剂循环使用7次后未发现明显失活.     

磷化镍/介孔TiO_2催化剂的制备及其催化加氢脱硫性能

以介孔TiO2(m-TiO2)为载体,采用程序升温还原法制备了Ni2P/m-TiO2催化剂,考察了不同起始Ni/P摩尔比及活性组分负载量对该催化剂结构及其催化加氢脱硫(HDS)性能的影响.结果表明,当Ni/P摩尔比为1.25时,活性组分以Ni2P为主,催化剂的最佳Ni负载量为10%.采用X射线衍射、低温N2吸附-脱附、场发射扫描电镜和程序升温还原等技术表征了m-TiO2及其它不同载体负载的Ni2P催化剂.结果表明,高结晶度m-TiO2载体使Ni和P物种的还原温度大幅度降低,在450～600oC还原制得的Ni2P/m-TiO2催化剂的结构参数基本一致,比表面积均为90m2/g左右,具有很高的热稳定性和对二苯并噻吩的HDS催化性能.在相同的反应条件下,m-TiO2负载的Ni2P催化剂HDS性能最好,各载体负载的Ni2P催化剂活性大小顺序为Ni2P/m-TiO2Ni2P/SiO2Ni2P/P25.     

Cu、Ni、Ru、Pt对费托合成Fe催化剂的助剂作用研究

考察了Cu、Ni、Ru、Pt对费托合成Fe催化剂的助剂作用。XRD结果表明,加入Cu、Ni助剂对催化剂有一定的分散作用,而Ru、Pt影响不大。XPS结果表明,所有添加的助剂在催化剂表面均有一定程度的富集,且4种过渡金属助剂与Fe存在不同程度的电荷相互作用。H₂-TPR表明,Cu、Pt、Ru在催化剂还原过程中首先还原为金属态,进而能够明显促进催化剂的还原。CO-TPD表明,加入Cu、Pt、Ni助剂对CO的吸附活化有明显的促进作用。用固定床反应器对催化剂的费托反应性能进行了评价,反应结果表明,加入Ru、Ni、Pt、Cu会依次提高催化剂的反应活性,Pt、Cu、Ru、Ni助剂会依次使催化剂的CH₄选择性增加,并降低C₅₊的选择性。     

超高温焙烧的Ni/Al2O3对甲烷部分氧化反应的催化活性

考察了超高温焙烧的Ni/Al2O3对甲烷部分氧化反应的催化性能,发现该催化剂经还原后对甲烷部分氧化反应表现出较高的催化活性.X射线衍射结果显示,Ni/Al2O3催化剂在超高温(1200~1400℃)下焙烧后生成了NiAl2O4,且无相转移,进一步经950℃还原后催化剂中绝大部分Ni以单质Ni0形式存在.透射电子显微镜测试结果表明,不同超高温焙烧的催化剂经950℃还原后Ni晶粒的大小无明显差异.这说明超高温焙烧的Ni/Al2O3对甲烷部分氧化反应的高活性可归结为NiAl2O4的可还原性以及还原后Ni0相似的晶粒尺寸.同时还发现,焙烧温度越高,生成的NiAl2O4的还原温度越高.     

常压高频冷等离子体炬制备的CH4/CO2重整用Ni/γ-Al2O3催化剂的表征

 分别采用常规焙烧还原 (C)、常规焙烧与常压高频冷等离子体炬还原相结合 (PR), 以及常压高频冷等离子体炬直接焙烧还原 (PC&;R) 制备了 Ni/γ-Al2O3 催化剂. 通过 X 射线衍射、H2-程序升温脱附、CO2-程序升温脱附、N2 吸附-脱附实验、透射电镜和热重分析等方法对催化剂进行了表征. 并考察了其 CH4/CO2 重整反应活性. 结果表明, 催化剂经等离子体处理后低温活性明显增加. 在得到相同 CH4 和 CO2 转化率情况下, PC&;R 法制备的催化剂与常规催化剂相比, 反应所需温度可以降低 50 oC. PC&;R 催化剂上 Ni 分散度提高了 100%, Ni 粒子粒径降低了 70%, 达到 5 nm, 催化剂的抗积炭性能显著增强. 所得催化剂较高的低温活性和抗积炭性能得益于常压高频冷等离子体炬对催化剂前驱体还原速率快, 处理时间大为缩短, 避免了由于长时间高温焙烧和还原所引起的对载体的烧结和金属 Ni 的团聚.     

Ni与Al2O3相互作用对Ni/Al2O3催化甲烷部分氧化制合成气抗积炭性能的影响

Ni/Al2O3是甲烷部分氧化制合成气反应常用的催化剂. 与Rh,Ru,Pt和Ir等贵金属负载型催化剂相比,其活性及选择性与Rh催化剂相近,且成本低,强度高,易于制备,是最具潜在应用前景的催化剂. 但是,在高温反应条件下,其活性组分Ni易烧结和流失,且催化剂表面易积炭而失活[1～3]. 此外,Ni与载体Al2O3在高温下相互作用生成难还原的NiAl2O4尖晶石,导致活性组分减少,造成催化剂活性下降. 人们通常都只注意到NiAl2O4的惰性,为了避免NiAl2O4晶相的生成,在消弱Ni与Al2O3之间的相互作用,提高催化剂的活性和稳定性等方面做了大量研究[4～7],但有关Ni与Al2O3之间的相互作用对稳定金属Ni的作用方面的报道却较少. Al-Ubaid等[8]发现Ni负载在NiAl2O4上显示出比其它载体更好的稳定性. Pena等[9]发现,NiAl2O4在乙炔加氢反应中有抑制积炭的作用. 范文浩等[10]在甲烷-二氧化碳重整制合成气催化剂的研究中,发现NiAl2O4的形成使催化剂的抗积炭性能大为改善,增强Ni-Al2O3相互作用,能有效地抑制碳丝生长. 本文在固定床流动反应装置上考察了Ni/Al2O3在甲烷部分氧化制合成气过程中的催化性能,并用XRD,XPS和TPR等手段考察了Ni负载量、焙烧温度和还原条件等对催化剂中Ni与Al2O3之间的相互作用及其对抗积炭性能的影响.     

冷等离子体喷射流对甲烷二氧化碳重整用Ni/Al2O3催化剂的还原机制

采用理论计算与实验相结合的方法研究了常压冷等离子体喷射流还原Ni/Al2O3催化剂的机理.首先,在假设还原过程是H原子起主导作用的基础上,依据对冷等离子体喷射流的放电特性分析,计算得到H2的理论解离度和催化剂理论还原时间.其次,采用X射线衍射表征及活性评价的手段,考察了等离子体制得催化剂还原过程及实际还原时间.结果表明...     

镍前驱体对非负载型镍催化剂上甲烷分解活性的影响

 分别以硝酸镍和乙酸镍为前驱体, 采用沉淀法制备了非负载型 Ni 催化剂, 运用 X 射线衍射、H2-程序升温还原及 CH4 程序升温表面反应对催化剂进行了表征, 并考察了 Ni 催化剂上 CH4 分解反应活性. 结果表明, 以乙酸镍为前驱体制得的 NiO 样品粒子尺寸较小, 较易被还原, 还原后得到的催化剂催化 CH4 分解活性和稳定性较高; 而以硝酸镍为前驱体制得的 NiO 样品粒子尺寸较大, 较难被还原, 还原后催化剂上 CH4 分解活性和稳定性较低. 制备过程中乙酸镍与溶剂乙二醇所形成的配合物是获得尺寸较小 NiO 样品的关键.     

Ni基催化剂上木质素模型化合物苯基苯乙醚C-O键的加氢裂解

研究了Ni基催化剂上木质素模型化合物苯基苯乙醚中C-O-C键加氢裂解性能.结果表明,Ni/C催化剂显示出优异的加氢裂解能力,苯基苯乙醚的转化率达到99%以上.Ni/C催化剂的还原方法对裂解选择性有重要影响;氢气还原制备的Ni/C-H催化剂上,C-O-C键裂解选择性为85%.Ru/C和Pd/C催化剂上裂解选择性分别为40%和69%.采用碳热还原方法制备的Ni/C-C催化剂,可以实现高选择性加氢和裂解,C-O-C键裂解选择性达到99%以上,其中芳烃化合物收率为44%.这可能与镍组分和载体碳之间的相互作用有关.