助剂CeO2对Co/Al2O3催化剂上F-T合成反应性能的影响

 在用于F－T合成的Co／Al2O3催化剂中加入少量助剂,能够提高CO转化率和C5＋烃选择性．主要考察了助剂CeO2添加量和催化剂焙烧温度等因素对F－T合成反应的影响,并通过程序升温还原、程序升温氧化及X射线衍射等手段对催化剂进行了表征．结果表明,在Co／Al2O3催化剂中加入少量CeO2（n（Ce）／n（Co）＝0．1～0．14）,能够有效提高催化剂的催化活性和C5＋烃选择性;焙烧温度则以相反的趋势控制F－T反应活性和链增长几率;助剂的加入降低了催化剂的起始还原温度,改善了催化剂的还原性能．但是,催化剂的积碳量有所增加,经10h反应后,催化剂上存在两种类型的积碳．     

DeNOx催化剂FeZSM－5／RaneyFe的制备

 用原位晶化法合成了FeZSM－5／RFe（RFeRaneyFe）催化剂．合成液的组成为5Na2O·100SiO2·10TPABr·7000H2O，pH＞11．5．合成液中不含Al，ZSM－5分子筛的骨架Al只来源于RaneyFe的表面．此法提高了ZSM－5分子筛中骨架Al的稳定性和分子筛上Fe离子的负载量．FeZSM－5／RFe用作DeNOx催化剂时具有较高的活性和水热稳定性．     

Fischer-Tropsch合成烃生成机理研究进展

Fischer-Tropsch合成烃生成机理研究经历本体碳化物机理，烯醇机理和CO插入机理后，重新回到碳化物机理。但后者不同于早期的本体碳化物机理，新碳化物机理认为，催化剂表面亚甲基的生成与催化剂本体金属碳化物的生成无关，由于F－T反应生成的烯烃在催化剂上发生再吸附并引起二次反应，所以F－T合成产物选择性由一次和二次反应共同决定，由于现有的机理仅考虑了一次反过程，为弥补其缺陷，本文在综述前人的F－T反应机理基础上，补充了包括二次反应的F－T反应机理，在该机理中添加了烯烃再吸附及二次反应的可能方式。     

钴基催化剂在Fischer-Tropsch合成烃中的研究进展

F2T 合成中催化剂的选择是关键。本文对近十几年来钴基催化剂在F2T 合成烃中的催化性能进行了评述, 重点讨论了负载型钴基催化剂制备过程中载体、钴源、助剂和制备方法等因素对催化剂活性、选择性控制等方面的影响。     

Pd(Ni)对铜基催化剂的调变及对顺酐选择性加氢产物的调控

 考察了在Cu－Ti－Al－O催化剂中添加Pd（或Ni）对活性中心Cu的调变作用及对顺酐加氢产物的调控．结果表明，Cu－Ni－Ti－Al－O是优良的顺酐选择性加氢制γ－丁内酯（GBL）反应的催化剂，催化剂中Cu和Ni含量的改变会影响加氢深度．当Cu含量较Ni含量高时，可以得到第三步加氢产物1，4－丁二醇和四氢呋喃，在270℃下其选择性为17．3％；当Ni含量较Cu含量高时，GBL选择性可达到100％．添加微量的Pd后，可加速活性组分Cu的还原，使Cu的还原更加彻底，获得纳米尺寸更小和晶格畸变率更大的Cu0晶粒，使顺酐第三步加氢产物的选择性显著提高．使用Cu－Pd－Ti－Al－O（n（Pd）／n（Cu）＝0．08％）催化剂，在240℃下顺酐转化率为100％，1，4－丁二醇与四氢呋喃选择性为38．5％．     

氧化铝对Fe－Cu－Zn－K－Al低碳醇合成催化剂性能的影响

 采用N2吸咐，TPR和XRD等表征手段对高温熔融法制备的Fe－Cu－Zn－K－Al催化剂中氧化铝的作用进行了研究．结果表明，当比表面积低于4．0m2／g时，催化剂性能受比表面积的影响非常明显．少量的Al2O3即可有效地增加催化剂的比表面积，提高醇的收率和C2＋OH的选择性；大量的Al2O3虽然能使催化剂的比表面积有所增加，但醇的收率和C2＋OH选择性却显著降低．这是Fe－Cu－Zn－K－Al催化剂中Al2O3同时具有物理作用和化学作用所致．物理作用能有效地增加还原后催化剂的比表面积，提高金属利用率，分散催化剂的活性组分，使其更容易还原，进而提高催化剂活性和选择性．化学作用影响到催化剂的电子性质，从而导致催化剂的活性和选择性降低．TPR和XRD结果表明，在Fe－Cu－Zn－K－Al催化剂中，助剂Al2O3的作用随着其含量的变化而有所不同．当Al2O3含量较低时，其物理作用是主要的；随着Al2O3含量的增加，其化学作用更为明显，甚至导致新物相AlFeO3生成，进而影响催化剂的催化性能．     

HZSM-5型分子筛硅铝比对一步法合成二甲醚的影响

以Cu/Zn/Al(摩尔比为6∶3∶1)甲醇合成催化剂与HZSM-5型分子筛混合，制备了一步法二甲醚合成催化剂。通过改用三种不同Si/Al摩尔比（摩尔比为25、38和50）的HZSM-5型分子筛，考察了催化剂中脱水组分（HZSM-5分子筛）的酸性对二甲醚合成的影响。结果表明，随着催化剂Si/Al摩尔比的降低，分子筛的酸性增强，使得CO单程转化率提高。当催化剂Si/Al＝38时，CO对二甲醚的选择性最高，可达到68.13％，其次是催化剂Si/Al＝50，选择性最差的是Si/Al＝25的催化剂。在553 K、 3 MPa和4 000 h－1的条件下，Si/Al＝25和Si/Al＝38的催化剂CO单程转化率和DME的选择性接近一致。在此条件下，两者的时空产率达到试验的最大值，分别为0.38 gDME/(gcat·h)和0.36 gDME/(gcat·h)，在试验范围内，一步法合成二甲醚催化剂最佳的Si/Al摩尔比为25。     

甲烷部分氧化制合成气:载体及助剂对Ni系催化剂活性的影响

 采用浸渍法制备了Ni系催化剂,并用程序升温还原和X射线衍射技术对催化剂进行了表征,用固定床微反装置考察了催化剂的催化活性．活性考察结果表明,在Ni担载量为8％的Ni／γ－Al2O3,Ni／δ－Al2O3,Ni／θ－Al2O3和Ni／α－Al2O3四种催化剂上,甲烷部分氧化制合成气反应的活性及产物选择性存在着明显的差异．在770℃下,甲烷转化率及CO和H2的选择性按Ni／γ－Al2O3＜Ni／δ－Al2O3＜Ni／θ－Al2O3≈Ni／α－Al2O3顺序排列．在相同的条件下,加入适量的CeO2助剂后,Ni／γ－Al2O3和Ni／δ－Al2O3上的反应活性和选择性显著提高,而Ni／θ－Al2O3和Ni／α－Al2O3上的活性和选择性却变化不大．同时,表征结果显示,Ni易与γ－Al2O3形成镍铝尖晶石NiAl2O4,加入CeO2助剂能有效地抑制该组分的生成,而Ni／α－Al2O3样品中未发现NiAl2O4．因此,不同Ni／Al2O3催化剂体系上的反应活性及选择性的差异可归结为不同结构Al2O3载体的性质不同,及CeO2对抑制镍铝尖晶石生成的效果不同．     

Mn（salen）／Al－MCM－41催化剂的制备及其对苯乙烯环氧化反应的催化性能

 报道了一种用微波固相法制备Mn（salen）／Al－MCM－41催化剂的新方法，并与常规制备方法进行了比较．FT－IR表征结果表明，微波固相方法和常规方法均能成功地将Mn（salen）配合物固载于Al－MCM－41介孔分子筛上，且微波固相法制备的Mn（salen）／Al－MCM－41催化剂在1448cm－1处具有更强的吸收带．比较了不同方法制备的催化剂在苯乙烯环氧化反应中的催化性能，发现微波固相法制备的Mn（salen）／Al－MCM－41催化剂具有较高的催化活性和环氧化物选择性．此外，催化剂的性能与制备过程中微波辐射的时间有关．考察了反应时间和反应温度对微波固相法制备的催化剂性能的影响规律，随着反应时间的延长和反应温度的升高，苯乙烯环氧化物的选择性逐渐下降．     

结构助剂SiO2、Al2O3对铁基催化剂浆态床F-T合成性能的影响

采用连续共沉淀与喷雾干燥成型技术相结合的方法制备了微球状Fe/Cu/K/SiO2和Fe/Cu/K/Al2O3催化剂，研究SiO2和Al2O3作为结构助剂对铁基催化剂吸附行为、炭化行为及F-T合成反应性能的影响。表征结果表明,与Al2O3相比较，SiO2抑制了H2的吸附，但促进了CO的吸附，有利于催化剂的炭化。催化剂在260℃、1.5MPa、H2/CO=0.67和2000h-1下的浆态床F-T合成反应评价表明，Fe/Cu/K/SiO2催化剂具有较高的F-T合成活性、高的水煤气变换反应（WGS）活性，且其烃产物选择性明显向高炭数方向偏移，而Fe/Cu/K/Al2O3催化剂则表现出较低的F-T合成活性、低的水煤气变换反应（WGS）活性和高的轻质烃选择性。但Fe/Cu/K/Al2O3催化剂比Fe/Cu/K/SiO2催化剂具有更好的运行稳定性。     

制备条件对Raney铁结构与性能的影响

描述新型Ｒａｎｅｙ铁催化剂在制备时的抽滤工艺、抽滤温度、碱液浓度及合金组成等因素对其结构参数和浆态相Ｆ－Ｔ合成反应性能的影响规律，得到了较优化的催化剂制备参数；采用常规的制备途径，合金铝铁比为４，抽滤温度为８５℃，碱液浓度为２５％ＮａＯＨ所制备的Ｒａｎｅｙ铁催化剂Ｆ－Ｔ活性可以达到催化剂的水平。     

在Raney Fe催化剂上F-T合成产物的分布和选择性

在浆态相Ｆ－Ｔ合成的连续搅拌釜反应器中,研究了ＲａｎｅｙＦｅ系列催化剂和其它工业铁基催化剂的性能。结果发现,ＲａｎｅｙＦｅ的前驱体对其性能影响很大。由Ａ１／Ｆｅ比为３的合金得到的ＲａｎｅｙＦｅ表现出了良好的活性稳定性,常规条件下ＣＯ的转化接近完全,其较大的中孔分布可能对初级产物的扩散限制较小,因而生成的２－烯烃和异构烃就少。也比较分析了催化剂固载量和粒度对ＲａｎｅｙＦｅ上的烷烃选择性的影响。此外,从产物分布的规律来看,在ＲａｎｃｙＦｅ催化剂上以生成高碳数烷烃和低碳数烯烃为主。     

F-T合成催化剂羰基硫中毒热力学分析

利用热力学基础数据和相关软件对F-T合成催化剂COS中毒的热力学进行了计算。在热力学上,Ru、Fe、Co的COS中毒在F-T合成反应可以发生的条件下均是自发过程。F-T合成反应体系中10^-9级的COS即可使Ru基催化剂中的金属Ru生成RuS₂而中毒。Fe和Co毒化后生成的硫化物种类较多,对反应的热力学计算结果表明,对于不同的反应,其平衡常数的差异很大,对应中毒反应发生时,所需COS的浓度也不同。由于Fe基F-T合成催化剂活性相的复杂性,利用对催化剂相关性质的修饰开发具有一定抗硫性的铁基F-T合成催化剂是可行的;对于Co催化剂,利用F-T合成的反应特点和催化剂改性开发具有一定抗硫性催化剂也是可能的。     

Thermokinetic study of Fischer–Tropsch synthesis on Fe2Cu1 and FeCu surfaces with comparison to Fe(110) and Cu(111) catalysts by the UBI-QEP method

The purpose of this study is to predict the activation barriers and enthalpy for elementary steps in the process of Fischer–Tropsch (F-T) on the surfaces of Fe(110), Cu(111) and Fe/Cu alloys catalyst using “Unity Bond Index-Quadratic Exponential Potential” method aimed at predicting the activity and selectivity on the basis of energy criteria. The elementary steps, such as dissociation of CO, hydrogenation of carbidic carbon, C–C chain growth by insertion of CH₂ versus CO into the metal-alkyl bonds, and chain termination, which lead to hydrocarbons (alkanes versus α-olefins) or oxygenates are discussed in detail. The results show that metallic Fe(110) is necessary to produce the carbidic carbon from CO dissociation, but the synthesis of hydrocarbons and oxygenates can effectively proceed on Cu(111) surface. For optimum performance of F-T synthesis catalyst, these conflicting properties must be optimized. In this regard, we studied Fe/Cu alloy catalyst. On all the catalyst surfaces, the energetically preferred path to initiate the alkyl chain growth is via insertion of a CH_2,s group into the carbon–metal bond of a CH_3,s group. On FeCu catalyst surface, the activation barrier for termination of alkyl chain growth by β-elimination of hydrogen is found to be lower than that for α-addition of hydrogen and consequently for this catalyst, olefins are expected to form more readily than paraffins. The results of the model for a single metal surface are in agreement with the experimental data.     

Cu/Mn/ZrO2 catalyst for alcohol synthesis by Fischer-Tropsch modified elements

A Cu/Mn/ZrO₂ methanol synthesis catalyst modified by Fischer-Tropsch (F-T) element (Ni,Co,Fe) was prepared by an coprecipatation method. The addition of F-T elements had a great effect on the catalyst performance. The higher alcohol selectivity increased greatly compared with that of the Cu/Mn/ZrO₂ catalyst when nickel and cobalt were added, while the addition of iron improved the selectivity tohydrocarbon due to the interaction of the F-T element and the Cu/Mn/ZrO₂ catalyst.     

不同处理方法对氮化硼负载铁基催化剂费托合成性能的影响

采用等体积浸渍法制备了三种氮化硼(BN)负载的铁基催化剂,将其用于费托合成反应中;结合XRD、TEM、FT-IR和H2-TPR等表征手段,研究了催化剂的物相结构、形貌特征、还原性能以及F-T合成反应性能。结果表明,Cu助剂加入不会破坏载体BN的物相结构,而硼砂的加入会提高载体BN的结晶度; Cu助剂和硼砂加入对催化剂形貌的影响不明显,但都会使所制备的负载型铁基催化剂还原温度降低。在n(H2_)/n(CO)=2.0、340℃、2 MPa和GHSV=1500 h~(-1)的条件下,三种催化剂Fe/BN、Fe/BNM和Fe-Cu/BN上的CO的转化率分别为12.3%、36.2%和31.6%,产物中甲烷选择性为57.9%、26.8%和44.7%。Fe-Cu/BN和Fe/BNM两种催化剂活性均比Fe/BN催化剂有所提高,表明BN负载的铁基催化剂可以通过加入助剂以及改善载体与活性组分之间的相互作用来提升其对F-T合成反应的催化活性。相关结果可为探索制备高活性的氮化硼基FT合成催化剂提供思路。     

F—T合成Fe—Mn超细粒子催化剂的表面结构

本工作利用XPS研究了用于F-T合成的加K助剂的Fe-Mn超细粒子催化剂的表面结构,考察了制备方法和预处理条件对催化剂表面结构的影响。在合成气处理条件下,伴随着Mn向表面迁移并产生富集。催化剂表面显著富K;适当的Mmt和富集有利于提高低碳烯烃选择性,同时活性不会明显降低。催化剂还原可以用“内还原模型”来描述,依还原程度不同。表面形成不同的Fe~3+、Fe~(?)、Fe_3O_4、x-Fe(?)C(?)、Mn~(3+)、Mn~(3+)的混合物,Mn的加入促进了表面铁物种的还原与碳化,合成气氛下,催化剂表面形成了三种不同的表面碳物种:烃类碳、石墨型碳(284.6eV)以及碳化物碳(283.2eV)。     

高度分散的Fe2O3/SiO2的合成及对F-T反应的催化性能

以初湿浸渍法为基础,柠檬酸为分散剂,制备出Fe2O3在SiO2载体上高度分散的F-T催化剂,通过N2吸脱附技术、X射线衍射、扫描透射电镜和程序升温还原对催化剂的结构,形貌及组成进行表征,结果表明,在柠檬酸分散作用下,浸渍过程中Fe离子与SiO2载体之间的静电吸附作用使Fe离子稳定、均匀地分散于SiO2表面,在烘干、焙烧过程中未发生团聚现象,形成高度分散、均匀的纳米颗粒,粒径平均尺寸为1.1nm。以F-T合成反应作为模型反应对催化活性进行表征,该法合成的催化剂表现出较优异的稳定性,反应500h后CO转化率保持在35.1%。     

焙烧温度对Fe-Mn催化剂结构和F-T合成性能影响

研究了焙烧温度对Fischer-Tropsch(F-T)合成Fe-Mn催化剂的织构性质、还原行为以及在还原和反应过程中结构变化的影响；在H2/CO=2.0、260 ℃、2.5 MPa和1 000 h－1条件下在固定床反应器上考察了焙烧温度对Fe-Mn催化剂F-T合成反应活性、烃产物选择性和运行稳定性的影响。XRD和TPR结果表明，随着焙烧温度的升高，催化剂中α-Fe2O3晶粒增大，催化剂比表面积降低，促进Mn3+渗入α-Fe2O3晶格中，形成了铁锰固溶体物相，使得催化剂难于还原，当焙烧温度升高到700 ℃时，催化剂中的α-Mn2O3相完全消失。催化剂F-T合成反应评价表明，在不降低催化剂活性的同时，焙烧温度的升高可显著地提高催化剂的反应运行稳定性，并促使烃产物分布向高碳数方向偏移；600 ℃焙烧的Fe-Mn催化剂运行200 h，总体活性高，失活速率较低，对低碳烯烃和中间馏分油段产物选择性好。     

热分解法制备的Co/SiO2催化剂上费-托合成反应性能

以无定形二氧化硅为载体,分别采用浸渍法和热分解法制备了钴基催化剂Co/A200-I和Co/A200-D,采用TG、XRD、TEM和TPR等手段对其进行了表征,并考察了这些催化剂在费-托合成反应中的性能。结果表明,浸渍法制备的Co/A200-I催化剂中钴颗粒没有规则的形状,但却具有较高的费-托合成反应活性;热分解法制备的Co/A200-D催化剂中钴颗粒呈一种球形二次结构,直径比较均匀,对于费-托合成反应具有较高的轻质烃选择性。此外,载体比表面积对催化剂结构也有较大的影响;相对于Co/A200-D催化剂,Co/A380-D催化剂的载体比表面积较大,这使得金属-载体间的相互作用较强而较难还原,但还原后Co/A380-D催化剂拥有较高的钴分散度和较好的反应活性