纳米Cr2O3系列催化剂上CO2氧化乙烷脱氢制乙烯反应

 采用溶胶－凝胶法和共沸蒸馏法耦合技术制备了纳米Cr2O3催化剂，并采用共沉淀法和共沸蒸馏法耦合技术制备了纳米Cr2O3／Al2O3，Cr2O3／ZrO2和Cr2O3／MgO复合催化剂．应用BET，XRD，XPS，TPR和TEM等物理化学方法对催化剂的结构和物化性质进行了表征，并考察了该系列催化剂上CO2氧化乙烷脱氢制乙烯的反应性能．结果表明，纳米Cr2O3催化剂上乙烷和CO2的转化率均明显高于常规Cr2O3催化剂，但乙烯的选择性低于常规Cr2O3催化剂；纳米复合催化剂中的复合成分显著影响催化剂的催化性能．其中，10％Cr2O3／MgO纳米复合催化剂在温度为973K时，乙烷转化率和乙烯选择性分别可达到61．54％和94．79％．纳米催化剂表面Cr的还原性以及Cr6＋／Cr3＋比值是影响乙烷转化率和乙烯选择性的重要因素．     

乙烷脱氢与逆水煤气变换耦合制乙烯反应--助剂对Fe/SiO2催化剂活性的影响

研究了乙烷脱氢与逆水煤气变换耦合制乙烯反应中助剂对Fe/SiO2催化剂活性的影响。结果表明，添加氧化物助剂有利于反应，Fe-Mn／K^ -SiO2催化剂显示较高的活性和选择性，在740℃时，乙烷转化率和乙烯选择性分别为37．3％和98．6％。二氧化碳的作用是消除积炭以及与氢反应以提高乙烷的脱氢反应转化率。XPs表明催化剂表面存在 3价铁和 4价锰物种。     

CO2气氛下负载型Cr2O3催化剂上乙苯脱氢制苯乙烯反应

 采用浸渍法制备了负载型Cr2O3/Al2O3和Cr2O3/SiO2催化剂,并考察了催化剂在CO2气氛下催化乙苯脱氢制苯乙烯反应的活性. 结果表明,Cr2O3/Al2O3的催化活性高于Cr2O3/SiO2. 这可能是由于Cr2O3在Al2O3载体表面的分散度大大高于在SiO2表面的分散度. 催化剂的催化活性与Cr2O3的负载量有关,在w(Cr2O3)=25%时,Cr2O3/Al2O3的催化活性最高. CO2气氛对乙苯脱氢反应有明显的促进作用; 在CO2气氛下,Cr6+物种可能是催化乙苯脱氢反应活性位的前驱体.     

Co-MCM-41催化剂上临CO2-乙烷脱氢反应的研究

合成了不同Co掺杂量的Co-MCM-41分子筛．用XRD,FTIR和TG-DTA等技术对所制样品进行表征．在常压连续流动固定床反应器上考察了它们对临CO2-乙烷脱氢制乙烯反应的性能,结果表明,39／0 Co-MCM-41在973K可使乙烷的转化率达到39．54％,乙烯的选择性达到98．59％,收率达到38．98％．Co的掺杂量和反应温度等条件对该反应均有一定影响．Co-MCM-41对乙烷催化脱氢制乙烯同样也有很高的活性．引入CO2可消除积炭对催化剂活性的影响,更有利于催化反应的进行。     

纳米Cr2O3的制备、表征及催化性能

首次采用溶胶-凝胶法与共沸蒸馏法耦合技术制备了纳米Cr2O3粉体，并运用BET、TEM、XRD、FT-IR、XPS及H2-TPR对其进行表征，同时采用CO2氧化乙烷脱氢制乙烯反应作为探针反应，考察了纳米Cr2O3的催化性能。首次发现纳米ErgO3的FT-IR谱出现了蓝移现象，并且630cm^-1附近的伸缩振动峰强度增强。初步探讨了纳米氧化物的IR蓝移和红移的原因，指出晶型是影响纳米氧化物红外光谱特征的重要因素。实验结果表明纳米Cr2O3上乙烷和CO2转化率均明显高于常规Cr2O3催化剂；在700℃下，乙烷转化率高达77．1％，而乙烯产率达到了58．98％。     

亚微米ZSM-5负载Cr催化剂上乙烷CO2气氛下脱氢制乙烯

石油资源的日趋短缺使天然气和页岩气的开发利用受到重视,因而低碳烷烃脱氢制取低碳烯烃也随之引起了人们越来越多的关注.由于乙烷纯脱氢反应的平衡收率低,能耗高,而氧气氧化脱氢又易将乙烷深度氧化为CO2或CO,因此开发具有反应条件温和、装置投资和操作费用低等优势的CO2气氛下乙烷脱氢的技术路线日益得到重视. CrOx是该反应理想的催化剂之一, CO2的加入可使CrOx对乙烷脱氢的催化活性提升3倍,然而受困于CrOx过小的比表面积,通常将CrOx制备成负载型催化剂使用. CrOx的常见载体有Al2O3, ZrO2和SiO2等氧化物及MCM-41, SBA-15, SBA-1和MSU-x等介孔硅材料, ZSM-5作为载体负载CrOx用于低碳烷烃脱氢的研究则较少,所得结果也不甚理想.我们采用亚微米尺寸的ZSM-5作为载体制备了负载型CrOx催化剂,研究了其在CO2气氛下催化乙烷脱氢反应,发现该催化剂具有非常优异的脱氢活性,高硅铝比和Na型的ZSM-5作载体对反应更加有利,而且在反应进行50 h后,催化剂依然保持很好的活性和很高的乙烯收率,这是在一般负载型CrOx催化剂上所不能实现的.
　　X射线光电子能谱(XPS)表征发现, Na型ZSM-5载体制得的催化剂具有更高的Cr6+/Cr3+比.一般认为, Cr6+是Cr系催化剂进行低碳烷烃脱氢反应时的活性位(或活性位前驱体),因此可以初步判定, Na型载体具有很好催化效果的原因可能是由它制得的催化剂具有更多的反应活性位.程序升温还原(H2-TPR)表征结果证实了这一点, Na型载体明显具有更高的H2消耗量;也就是说, Na型载体制得的催化剂具有更多的可还原Cr物种,即脱氢活性位.进一步表征发现,反应活性还与Cr物种存在形式有关.文献报道,低聚态的Cr物种和孤立态的Cr物种比Cr2O3有更好的催化活性.通过漫反射紫外-可见光谱(UV-Vis)对Cr物种的存在形态进行表征后发现, Na型载体上Cr主要以四配位形式存在,而在H型载体上出现了对应于六配位的Cr物种;激光Raman表征结果表明, Na型载体上出现的都是低聚态Cr物种和孤立态Cr物种,而H型载体上出现了明显的对应于α-Cr2O3的峰,说明相较于H型载体, Na型载体更有利于Cr组分分散,这也是Na型ZSM-5载体催化剂具有更高活性的原因之一.
　　CO2引入后对乙烷脱氢反应具有明显的促进作用,特别是在CO2/C2H6=5时,催化剂上C2H6转化率是非CO2气氛下的3.2倍;同时, CO2的引入也提高了脱氢反应的稳定性.在非CO2气氛下,反应进行6 h后, C2H6转化率降低到初活性的60%左右,而在CO2/C2H6=5时,相同时间内催化剂活性下降仅有5%左右.实验分析了CO2对脱氢反应具有促进作用的原因.在脱氢反应温度650 oC下, CO2/H2=1时进行了逆水煤气反应测试,发现CO2的转化率达到22.5%,说明引入CO2后可以通过逆水煤气反应有效地消耗掉乙烷脱氢反应生成的H2,从而促进反应向脱氢方向进行; CO2的引入也可以促进Cr物种的CrOx/CrOx-1循环,从而提高催化剂效率,减缓催化剂失活; CO2还可与反应中生成的积碳类物质发生Boudouard反应,将反应活性位暴露出来,从而提高催化剂的稳定性. CO2气氛下反应6 h后催化剂的积碳量为3.0%,低于非CO2气氛下的3.4%,同时在脱氢反应中生成的CO量与消耗掉的CO2量的比值约为1.4,也有力地说明Boudouard反应的存在.     

亚微米ZSM-5负载Cr催化剂上乙烷CO_2气氛下脱氢制乙烯（英文）

石油资源的日趋短缺使天然气和页岩气的开发利用受到重视,因而低碳烷烃脱氢制取低碳烯烃也随之引起了人们越来越多的关注.由于乙烷纯脱氢反应的平衡收率低,能耗高,而氧气氧化脱氢又易将乙烷深度氧化为CO2或CO,因此开发具有反应条件温和、装置投资和操作费用低等优势的CO2气氛下乙烷脱氢的技术路线日益得到重视.CrOx是该反应理想的催化剂之一,CO2的加入可使CrOx对乙烷脱氢的催化活性提升3倍,然而受困于CrOx过小的比表面积,通常将CrOx制备成负载型催化剂使用.CrOx的常见载体有Al2O3,Zr O2和Si O2等氧化物及MCM-41,SBA-15,SBA-1和MSU-x等介孔硅材料,ZSM-5作为载体负载CrOx用于低碳烷烃脱氢的研究则较少,所得结果也不甚理想.我们采用亚微米尺寸的ZSM-5作为载体制备了负载型Cr O x催化剂,研究了其在CO2气氛下催化乙烷脱氢反应,发现该催化剂具有非常优异的脱氢活性,高硅铝比和Na型的ZSM-5作载体对反应更加有利,而且在反应进行50 h后,催化剂依然保持很好的活性和很高的乙烯收率,这是在一般负载型CrOx催化剂上所不能实现的.X射线光电子能谱(XPS)表征发现,Na型ZSM-5载体制得的催化剂具有更高的Cr6+/Cr3+比.一般认为,Cr6+是Cr系催化剂进行低碳烷烃脱氢反应时的活性位(或活性位前驱体),因此可以初步判定,Na型载体具有很好催化效果的原因可能是由它制得的催化剂具有更多的反应活性位.程序升温还原(H2-TPR)表征结果证实了这一点,Na型载体明显具有更高的H2消耗量;也就是说,Na型载体制得的催化剂具有更多的可还原Cr物种,即脱氢活性位.进一步表征发现,反应活性还与Cr物种存在形式有关.文献报道,低聚态的Cr物种和孤立态的Cr物种比Cr2O3有更好的催化活性.通过漫反射紫外-可见光谱(UV-Vis)对Cr物种的存在形态进行表征后发现,Na型载体上Cr主要以四配位形式存在,而在H型载体上出现了对应于六配位的Cr物种;激光Raman表征结果表明,Na型载体上出现的都是低聚态Cr物种和孤立态Cr物种,而H型载体上出现了明显的对应于α-Cr2O3的峰,说明相较于H型载体,Na型载体更有利于Cr组分分散,这也是Na型ZSM-5载体催化剂具有更高活性的原因之一.CO2引入后对乙烷脱氢反应具有明显的促进作用,特别是在CO2/C2H6=5时,催化剂上C2H6转化率是非CO2气氛下的3.2倍;同时,CO2的引入也提高了脱氢反应的稳定性.在非CO2气氛下,反应进行6 h后,C2H6转化率降低到初活性的60%左右,而在CO2/C2H6=5时,相同时间内催化剂活性下降仅有5%左右.实验分析了CO2对脱氢反应具有促进作用的原因.在脱氢反应温度650o C下,CO2/H2=1时进行了逆水煤气反应测试,发现CO2的转化率达到22.5%,说明引入CO2后可以通过逆水煤气反应有效地消耗掉乙烷脱氢反应生成的H2,从而促进反应向脱氢方向进行;CO2的引入也可以促进Cr物种的CrOx/CrOx-1循环,从而提高催化剂效率,减缓催化剂失活;CO2还可与反应中生成的积碳类物质发生Boudouard反应,将反应活性位暴露出来,从而提高催化剂的稳定性.CO2气氛下反应6 h后催化剂的积碳量为3.0%,低于非CO2气氛下的3.4%,同时在脱氢反应中生成的CO量与消耗掉的CO2量的比值约为1.4,也有力地说明Boudouard反应的存在.     

CO2重整CH4纳米ZrO2负载Ni催化剂的研究(Ⅰ)——与常规载体上Ni催化剂的比较

在Ni负载量相近（约5％）时，比较了由超临界干燥得到的纳米ZrO2-AS为载体制备的Ni/ZrO2-AS与几种常规载体（γ-Al2O3,TiO2,SiO2和ZrO2-CP)负载的Ni催化剂对CO2重整CH4制合成气反应的催化性能。研究结果表明，γ-Al2O3,TiO2,SiO2和ZrO2-CP负载Ni催化剂表现出明显的失活过程，而Ni-ZrO2-AS催化剂在反应200h后活怀未下降。“纯ZrO2-AS”载体本身不仅能催化生成合成气的效应，而且活性稳定，TPO结果表明，负载在这种活性ZrO2-AS载体上的Ni催化剂具有良好的抗积炭能力。     

制备方法对Cr/Si-2催化剂在CO2氧化乙烷脱氢制乙烯反应中的催化性能的影响

采用直接水热合成法和浸渍法制备了相同Cr含量的Cr/Si-2催化剂,并在常压固定床微反应器上,考察了它们在CO2或者N2气氛下的乙烷脱氢制乙烯反应中的催化性能及稳定性.由于存在逆水煤气反应和Boudouard反应,CO2能显著促进乙烷的脱氢反应.不论是在CO2还是在N2气氛下,直接水热法制备的催化剂均比浸渍法制备的催化剂显示出更好的催化性能.高价态的Cr物种被认为是催化剂具有高活性的关键.在CO2气氛下的乙烷脱氢制乙烯反应中,浸渍法制备的催化剂比水热法制备的催化剂失活更快,催化剂失活速率的差异可能与它们的氧化还原性质有关.然而在N2气氛下的乙烷脱氢制乙烯反应中,这两种方法制备的催化剂失活速率差异不大.     

微乳法制备Au/Al2 O3 催化剂及其催化氧化CO性能的研究

用Tx-100／正己醇／环己烷／水的W／O微乳体系,合成了一系列Au／Al2O3催化剂。考察了焙烧温度、沉淀剂种类、搅拌方式等对Au／Al2O3,催化氧化CO活性的影响。结果表明：以氨水为沉淀剂,机械搅拌,600℃焙烧制得的Au／Al2O3,显示出较好的CO氧化性能。当反应温度为100℃时,CO转化率达85．0％,240℃时转化率达96．0％。XRD,DTA,TPR和TEM等表征表明：低温焙烧的催化剂,大部分载体Al2O3为无定型,对催化活性不利;焙烧温度过高,可能造成金微粒的团聚烧结,使其活性下降;由较强烈的搅拌方式制得的Au／Al2O3经适宜温度焙烧,可获得金粒尺寸较小、CO催化氧化活性较高的Au／γ-Al2O3催化剂。     

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…     

Ru作为Co—Mo／Al2O3加氢脱硫催化剂助剂的研究

用Ru改性的Ru-Co-Mo/Al_2O_3对噻吩加氢脱硫的催化性能进行了考察。结果表明,与Co-Mo/Al_2O_3相比,Ru-Co-Mo/Al_2O_3的加氢脱硫活性增高。通过CO、NO吸附的红外光谱实验证实,由于Ru的加入,吸附在Co和Mo中心上的特征谱带向低波数移动,且峰强度增强,这些结果提出了在硫化态Ru-Co-Mo/Al_2O_3上,Ru中心的部分d电子转移到Co、Mo中心的周围或由于Ru的存在促进了Co、Mo中心的还原。     

改性三氧化二铬催化1,1,3,3-四氯丙烯氟化高选择性合成反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯研究

反式-1-氯-3, 3, 3-三氟丙烯 (HCFO-1233zd (E))是近年来正在研发的第四代发泡剂,其大气臭氧消耗潜能值为0.00024,温室效应潜能值为7.0,毒性低,常态下不燃,使用安全;它也是合成含氟精细化工品的中间体,以及合成氟树脂和氟弹性体的单体。本论文制备了Al,Zn,Co改性的Cr2O3催化剂,将其成功应用于1, 1, 3, 3-四氯丙烯（HCC-1230za）与氟化氢反应中,高选择性地合成HCFO-1233zd (E),复合催化剂Zn / Cr2O3显示高稳定性,其中HCC-1230za转化率高达99.4％,HCFO-1233zd（E）的选择性高达98.2％。反应条件诸如反应物HF / HCC-1230za 的摩尔比和反应温度等对产物分布有显着影响。在相对较低的温度（200?C）和较大的HF / HCC-1230za 摩尔比（10：1）下,对HCFO-1233zd（E）的选择性有利。通过XRD,XPS,BET和V70吡啶吸附红外光谱技术对复合催化剂Zn / Cr2O3进行了表征。 XRD结果表明,催化剂中大多数无定形Cr2O3和高度分散微晶相Cr2O3共同导致催化剂的高活性和高稳定性。HCC-1230za的转化率与预氟化处理催化剂Zn / Cr2O3的比表面积有关,催化剂的比表面积越高,催化活性越高。XPS光谱表明,在预氟化过程中,表面铬氧化物可能与F原子强烈相互作用,从而导致Cr原子的化学环境发生广泛变化。V70吡啶吸附红外光谱和氨-程序升温脱附技术结果证明尚未失活的催化剂Lewis 酸和Br?nsted酸中心的数目和强度与新制备的催化剂相比明显提高。     

高活性MgO/SnO2复合金属氧化物催化剂的合成及在双氧水选择氧化环己酮制ε-己内酯反应中的应用

通过共沉淀法制备了一系列Mg基复合金属氧化物,采用X射线衍射（XRD）、热重（TG）以及N2 吸附（BET）等表征手段对催化剂的结构进行了表征,并研究了其对双氧水体系中环己酮Baeyer-Villiger氧化制己内酯的催化反应性能,考察了不同组成和配比的催化剂以及反应条件对催化活性的影响。结果表明,在以H2O2水溶液为氧化剂,苯甲腈和二氧六环混合溶液为溶剂时,复合金属氧化物MgO/SnO2体现出比MgO/La2O3、MgO/TiO2、MgO/ZnO、MgO/ZrO2等催化剂更优异的催化性能。同时发现金属摩尔比为7:3,焙烧温度为600℃ 的MgO/SnO2催化剂在优选反应条件下可使环己酮的最高转化率达90.5%,己内酯的选择性达到100%。     

甲烷部分氧化制合成气Pt-Ni/Al~2O~3催化剂的研究

研究了Ni/Al~2O~3,Pt/Al~2O~3和一系列Pt-Ni/Al~2O~3催化剂对甲烷部分氧化制合成气的催化作用,发现Pt-Ni/Al~2O~3催化剂显示了比Ni/Al~2O~3和Pt/Al~2O~3更高的活性和稳定性。H~2-TPR,CO-TPD,CO~2-TPD,SEM,XPS和XRD等结果证明:Pt和Ni之间存在较强的相互作用,Pt和部分Ni形成固溶体合金并且Pt在催化剂表面富集。Pt和Ni之间的相互作用提高了催化剂的活性和稳定性,甲烷在Pt-Ni/Al~2O~3上的催化部分氧化具有不同于在Pt/Al~2O~3和Ni/Al~2O~3上的反应性能。     

N_2O分解催化剂Co-Al尖晶石型复合氧化物制备参数的优化

以柠檬酸为配合剂,用溶胶-凝胶法制备了一组不同组成的Co-Al复合氧化物(CoAl_2O_4、CoCo0.5Al1.5O4、CoCoAlO_4、CoCo_(1.5)Al_(0.5)O_4、Co_3O_4),用于催化分解N_2O.用N_2物理吸附、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、H2程序升温还原(H2-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂进行了结构表征,考察了复合氧化物组成、母液pH值、配合剂用量等制备参数对催化剂活性的影响.结果表明:用Al取代Co_3O_4中部分Co制备Co-Al复合氧化物,提高了催化剂的比表面积和催化活性,其中组成为CoCo_(1.5)Al_(0.5)O_4、母液pH=2、柠檬酸/金属离子(摩尔比)为1的催化剂活性较高.在CoCo_(1.5)Al_(0.5)O_4表面浸渍K2CO3溶液制得K改性催化剂,弱化了钴-氧化学键,提高了催化活性.其中0.02K/CoCo1.5Al0.5O4催化剂在有氧有水气氛400℃连续反应50h,N_2O转化率达97.1%.     

Catalytic Combustion of Methane over CO1-xMgxO/Al2O3/FeCrAl Monolithic Catalysts

A series of CoxMgxO/Al2O3/FeCrAl catalysts （x=0-1） were prepared. The structures of the catalysts were characterized using XRD, SEM, and TPR analyses. The catalytic activity of the catalysts for methane combustion was evaluated in a continuous flow microreactor. The results indicated that the active washcoats adhered well on the FeCrAl foils. The phases in the catalysts were Co--xMgxO solid solutions, α-Al2O3, and γ-Al2O3. The surface particle size of the catalysts varied with variations in the molar ratios of Co to Mg. The Co component of the Co1_xMgxO/Al2O3/FeCrAl catalysts played an important role in the catalytic activity for methane combustion. In the Co1-xMgxO/AluO3/FeCrAl series catalyst （x=0.2-0.8）, the catalytic activity in terms of x was in the order of 0.5〉0.2〉0.8 under the experimental conditions. The presence of Mg in these catalysts could promote the thermal stability to a large extent. There were strong interactions between the Co1-xMgxO oxides and the AluO3/FeCrAl supports.     

CeO2改性Cu/Al2O3催化剂上甲醇水蒸气重整制氢

研究CeO2改性Cu/Al2O3催化剂上甲醇水蒸气重整制氢反应过程,得到低温活性、氢选择性和稳定性较好的催化剂.Cu/Al2O3催化剂中添加CeO2提高了催化剂的活性和稳定性,当CeO2质量分数为20％时,催化剂活性表现最佳.在反应温度250 ℃,水醇摩尔比为1.0,液体空速为3.28 h －1条件下,甲醇转化率为95.5％,氢气选择性为100％.此外,CeO2通过促进水气转化反应降低了重整气中CO的含量.Cu/CeO2/Al2O3催化剂在200 h的寿命实验中,活性仍保持在90.0％以上,而Cu/Al2O3催化剂在100 h的寿命实验中,活性已很快下降.XRD和TPR分析及表面元素分布结果表明,铜和铈相互作用促进了铜在催化剂表面的高度分散,阻止了铜晶粒团聚、烧结,促使铜晶粒细小化,促进了铜的还原,改善了Cu/CeO2/Al2O3催化剂的性能.     

Effect of barium on reducibility and activity for cobalt-based Fischer-Tropsch synthesis catalysts

Barium modified Co/Al2O3 catalysts were prepared by incipient wetness impregnation. The catalysts were characterized by XRD, TPD and DRIFTS. The catalytic activity for Fischer-Tropsch synthesis was measured in a continuously stirred tank reactor. It was found that small amounts of BaO (≤ 2 wt%) improved the cobalt reducibility, which led to more cobalt active sites on the catalyst surface, and then resulted in higher CO conversion and C5+ selectivity. However, for the catalysts with high BaO loadings negative effects on the catalytic activity and selectivity for high hydrocarbons were observed because of low cobalt reducibility.