Rh/SiO_2和Rh/NaY催化剂上合成气反应的高压原位红外光谱研究

采用高压原位FT -IR技术 ,对比研究了CO加H2 反应条件下Rh/SiO2 和Rh/NaY催化剂表面反应中间物种 .在Rh/SiO2 表面上 ,无论在常压还是在 1.0MPa合成气中 ,只观察到线式和桥式吸附CO .而在常压合成气中 ,Rh/NaY上不仅存在上述CO吸附物种 ,而且还有孪生型的Rh(I) (CO) 2 和少量Rh6 (CO) 16 ;当合成气压力升至 1.0MPa后 ,Rh(I) (CO) 2 迅速转化成Rh6 (CO) 16 和在 2 0 42cm-1产生吸收的单核羰基Rh物种 ,与此同时催化剂表面还生成了单齿和双齿乙酸根物种 ;这些在高压下生成的物种在合成气压力重新降回到常压时依然稳定存在 .研究Rh/NaY上合成气反应表面物种与H2 的反应行为表明单齿乙酸根很可能是反应的活性中间物 .这些结果说明Rh/NaY催化剂在高压合成气中的重构是诱发选择生成乙酸反应的基础     

金属-载体相互作用对CH4/CO2重整反应中Rh基催化剂抗积炭性能的影响

考察了Rh/Al2O3,Rh/SiO2和Rh/CeO2催化剂上金属-载体间相互作用对CH4/CO2重整反应抗积炭性能的影响,并与反应前后催化剂的程序升温还原和程序升温氧化(TPO)测试结果相关联.实验发现,Rh与Al2O3和SiO2载体间的相互作用越强,催化剂还原后Rh的分散度越高,晶粒越小,高分散的Rh表面生成的碳物种CHx越多,其作为活泼的反应中间体越易与CO2反应生成CO和H2.而游离态的Rh还原后晶粒较大,生成的碳物种与CO2反应能力较低,从而导致催化剂失活.TPO和CO2脉冲实验结果表明,反应过程中Rh/CeO2催化剂上反应生成的CHx物种比Rh/Al2O3和Rh/SiO2上的CHx物种更活泼.同时由于Rh-CeO2间独特的相互作用,部分CeO2还原后生成CeO2-x和氧空位,促进CO2分子的活化解离,导致生成的表面氧容易与CHx反应,从而抑制催化剂积炭.     

反应条件对固相合成负载羰基铑原子簇催化剂及其性能的影响

本文报告了由金属盐直接固相合成负载铑络合物或原子簇催化剂的新方法及IR谱表征。CO容易使表面吸附有水分子的RhCl_3/SiO_2还原并生成表面羰基物Rh~+-(CO)_2/SiO_2;CO、CO/H_2和CO/2H_2等不同还原气对表面络合物的生成没有影响。采用H_2还原只能得到金属Rh催化剂。水是重要影响因素,如果RhCl_3/SiO_2先抽空脱水,再用含水的CO还原,就会使Rh~+(CO)_2/SiO_2转化为Rh_6(CO)_(16)/SiO_2。此外,还考察了负载原子簇的CO加氢和热分解反应性能。采用CO还原RhCl_3/SiO_2制备的催化剂同负载原子簇催化剂的反应行为非常相近,而且比传统催化剂具有更高的反应活性。     

Ni/Al2O3催化剂表面状态对CH4氧化反应的影响

采用瞬变响应技术研究了常压700℃条件下气相O2、Ni/Al2O3催化剂表面上可逆吸附氧物种及催化剂的表面状态对CH4吸附、反应以及CH4部分氧化反应的影响,同时也对CH4部分氧化制合成气反应过程中催化剂表面所处的状态进行了研究.结果表明,如果催化剂表面处于氧化态,CH4不能吸附分解,只能通过RidealEley机理与催化剂表面的吸附氧进行非选择性氧化反应,这将严重影响CH4的转化和目的产物H2、CO的选择性.只有在还原的催化剂上,CH4部分氧化制合成气反应才能高转化、高选择性地进行.在CH4部分氧化制合成气反应过程中,催化剂表面处于还原态,不存在多余的中间氧物种NiO,但存在少量的碳物种,这有利于保持催化剂的还原态和抑制CO2的生成.     

Rh基催化剂上CO加氢制C2含氧化物的原位红外光谱研究

 用原位红外光谱考察了Rh-Mn-Li-Fe/SiO2和Rh/SiO2催化剂表面上CO的吸附态及CO加氢反应过程中吸附物种的变化. 结果表明,CO在Rh/SiO2催化剂上仅有线式吸附态存在,而CO在Rh-Mn-Li-Fe/SiO2催化剂上既有线式吸附态存在,又有孪生吸附态存在. 这说明Rh-Mn-Li-Fe/SiO2催化剂中Rh的分散度较高. 经CO加氢反应(3.0 MPa,593 K)后,在Rh-Mn-Li-Fe/SiO2催化剂上可观测到C2含氧化物前驱物种的吸收谱带,而在Rh/SiO2催化剂上未观测到相应的谱带; CO在这两种催化剂上主要以线式吸附态存在,孪生吸附态基本消失. 结合催化剂对CO加氢的催化性能,可以认为线式吸附的CO对生成C2含氧化物有贡献. Rh-Mn-Li-Fe/SiO2催化剂的高活性是由于助剂的存在削弱了其表面吸附CO的 C-O键,促进了CO的活化,从而有利于C2含氧化物前驱物的生成.     

Rh／SiO2催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应

 利用程序升温脱附、程序升温还原、程序升温表面反应、程序升温反应和化学捕获反应等手段，对Rh／SiO2催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应进行了研究．结果表明，Rh／SiO2催化剂上甲烷部分氧化制合成气机理属于热解－氧化反应机理．甲烷首先在催化剂上发生解离吸附，产生具有不同H／C比的化学吸附物种CHx（x＝1～3）．其中，具有较高H／C比的CHx可能是甲烷部分氧化反应的活性物种，而具有较低H／C比的CHx可能是催化剂上积碳并导致催化剂失活的来源．活性物种CHx在活性氧物种的作用下，生成含氧中间体物种CHxO或继续脱氢．含氧中间体物种进一步分解，即生成CO和H2；CO2也可由CHx或CHxO物种进一步氧 化生成．     

Rh/SiO_2催化剂上甲烷部分氧化制合成气的反应机理

采用原位Raman光谱技术,在原料气中的O2未完全耗尽的条件下,对CH4部分氧化制合成气反应的Rh/SiO2催化剂床层前部贵金属物种的化学态以及由CH4解离所生成的碳物种进行了表征.在此基础上采用脉冲反应和同位素示踪技术,比较了CH4的部分氧化及其与H2O和CO2的重整等反应对催化剂床层氧化区内CO和H2生成的相对贡献,并将实验结果与Ra-man光谱表征结果进行了关联.结果表明,在600°C下将还原后的4%Rh/SiO2催化剂切入CH4:O2:Ar=2:1:45原料气,催化剂床层前部未检测到铑氧化物的Raman谱峰,但可清晰检测到源于CH4解离的碳物种;在700°C和接触时间小于1ms的条件下,催化剂床层的氧化区内已有大量CO和H2生成,在相同的实验条件下,CH4与H2O或CO2重整反应对氧化区内合成气生成的贡献则很小;以CH4:16O2:H218O:He=2:1:2:95为原料气的同位素示踪实验结果表明,在原料气中16O2未完全耗尽的情况下,反应产物中C16O的含量占CO生成总量的92.3%,表明CO主要来自CH4的部分氧化反应.上述结果均表明,在O2存在下Rh/SiO2催化剂上CO和H2可以通过CH4直接解离和部分氧化机理生成.     

Rh/NaY催化剂上合成气选择一步生成乙酸

在合成气(CO+H₂)催化转化反应中,含适当助剂(如Mn、Fe、V等)的负载型Rh催化剂能够有选择地催化生成C₂含氧化合物,某些氧化物载体本身也会成为Rh催化剂的助剂^[1～3].     

Rh/SiO2催化剂上甲烷部分氧化制合成气的核磁共振研究

 利用1H MAS NMR技术,在甲烷部分氧化(POM)制合成气反应条件下研究了Rh/SiO2催化剂上氢与金属的相互作用及反应机理. 结果发现,氢气在Rh/SiO2上解离吸附后可能有四种存在形式: 化学位移为δ=-100～-120的可逆(αM)和不可逆(αI)吸附氢物种,δ=0～-100的“氢云”或“氢雾”形式的氢物种和δ=3.0的溢流氢物种. 溢流氢物种是由可逆吸附的氢物种和“氢云”或“氢雾”状态的氢物种溢流到SiO2上并弱吸附在桥式氧(Si-O-Si)附近而形成的. 溢流氢物种活化晶格氧,形成一种POM反应的活性氧物种OH-. 活性氧物种OH-反溢流到Rh上,并与CH4解离吸附在Rh上的CHx物种反应生成含氧中间物种CHxO. CHxO物种的化学位移为5～7. O2参与CHxO物种的进一步氧化,或补充溢流氢夺取桥式氧后形成的缺陷位上的晶格氧,在高温(973 K)反应条件下,O2可能优先补充缺陷位上的晶格氧,使CHx的氧化按表面反应机理进行.     

ZrO2修饰Cu催化剂对甲醇吸附原位红外表征

通过原位红外漫反射实验比较研究了甲醇在Cu及ZrO2/Cu催化剂表面的吸附与反应,并且采用不同还原温度来处理催化剂,改变催化剂表面的氧含量,并进一步研究甲醇吸附和反应性能随着催化剂表面氧含量的变化规律.结果表明,甲醇在Cu催化剂表面反应生成吸附态甲醛物种,进一步生成CO2,而在ZrO2/Cu表面形成甲酸盐物种,并与表面氧进一步反应生成CO2.随着催化剂还原温度的升高,反应中间物进一步生成CO2的反应速率变慢,说明催化剂表面的氧物种含量决定着催化剂甲醇吸附中间物种的形成及反应速率.     

In-Situ FT-IR Investigation Methane to Syngas over of Partial Oxidation of Rh/SiO2 Catalyst

Partial oxidation of methane to syngas （POM） over Rh/SiO2 catalyst was investigated using in-situ FT-IR. When methane interacted with 1.0wt%Rh/SiO2 catalyst, it was dissociated to adsorbed hydrogen and CHx species. The adsorbed hydrogen atoms were transferred to SiO2 surface by ＂spill-over＂ and reacted with lattice oxygen to form surface -OH species. POM mechanism was investigated over Rh/SiO2 catalyst using in-situ FT-IR. It was found that CO2 was formed before CO could be detected when CH4 and O2 were introduced over the preoxidized Rh/SiO2 catalyst, whereas CO was detected before CO2 was formed over the prereduced Rh/SiO2 catalyst.     

In-Situ FT-IR Investigation of Partial Oxidation of Methane to Syngas over Rh/SiO_2 Catalyst

Partial oxidation of methane to syngas(POM)over Rh/SiO_2 catalyst was investigated using in-situ FT-IR.When methane interacted with 1.0wt%Rh/SiO_2 catalyst,it was dissociated to adsorbed hydrogen and CH_x species.The adsorbed hydrogen atoms were transferred to SiO_2 surface by"spill-over"and reacted with lattice oxygen to form surface -OH species. POM mechanism was investigated over Rh/SiO_2 catalyst using in-situ FT-IR.It was found that CO_2 was formed before CO could be detected when CH_4 and O_2 were introduced over the preoxidized Rh/SiO_2 catalyst,whereas CO was detected before CO_2 was formed over the prereduced Rh/SiO_2 catalyst.     

Rh／L和Rh－Zn／L分子筛催化剂上乙烯的氢甲酰化反应

Ｒｈ／Ｌ和Ｒｈ－Ｚｎ／Ｌ分子筛催化剂上乙烯的氢甲酰化反应董永治，徐奕德，刘安明，李大明，黄林（中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室，大连１１６０２３）关键词Ｒｈ／Ｌ分子筛催化剂，Ｒｈ－Ｚｎ／Ｌ分子筛催化剂，氢甲酰化反应，乙烯近年来，氢甲...     

Rh/Ph3PO催化剂体系的辛烯氢甲酰化反应性能考察和原位红外表征

考察了反应温度,ＣＯ／Ｈ２压力和Ｐ／Ｒｈ比等因素,对Ｒｈ／Ｐｈ３ＰＯ催化剂催化混合辛烷氢甲酰化反应活性的影响,优化出最佳反应条件,并采用加热加压的原位红外表征方法,跟踪了在１－辛烯反应中Ｒｈ／Ｐｈ３ＰＯ催化剂的活化、中间活性物种的产生和分解消失等瞬态变化情况。     

CO和NO在Rh-V/SiO2上吸附的红外光谱研究

应用原位红外光谱研究了ＣＯ和ＮＯ在还原态Ｒｈ／ＳｉＯ２，Ｒｈ－Ｖ／ＳｉＯ２催化剂上的化学吸附。５７３Ｋ氢还原后，Ｒｈ／ＳｉＯ２上的部分Ｒｈ中心处于Ｒｈ＾０和Ｒｈ＾δ＋（δ≤１）两种状态。加入助剂Ｖ后，Ｒｈ与Ｖ之间发生了某种化学作用，这种作用有利于Ｒｈ金属向钒离子转移电子生成Ｒｈ＾δ＋中心。由ＣＯ和ＮＯ共吸附结果可得：ＮＯ对ＣＯ吸附具有两种影响，一是取代ＣＯ，二是使Ｒｈ＾０中心部分氧化生成Ｒｈ＾δ＋     

Rh—V／SiO2上H2的化学吸附方式

ＣＯ加氢反应机理是许多研究者感兴趣的课题．负载的Ｒｈ是ＣＯ加氢反应的优良催化剂．ＣＯ在Ｒｈ上吸附态的研究已有许多报道［１～７］,而对Ｈ２有关的吸附态的研究却少见报道．Ｗｏｒｌｅｙ等［８］利用高压超纯Ｈ２在２．２％Ｒｈ／Ａｌ２Ｏ３膜上首次观测到Ｒｈ—Ｈ...     

Hydroformylation of methyl-3-pentenoate over a phosphite ligand modified Rh/SiO2 catalyst

A phosphite ligand modified Rh/SiO2 catalyst has been developed for hydroformylation of internal olefins to linear aldehydes, which showed high activity and regioselectivity and could be separated easily by filtration after reaction in an autoclave. Effects of reaction temperature and syngas pressure on the performances of the catalyst in the reaction were also investigated.     

Product oriented oxidative bromination of methane over Rh/SiO2 catalysts

Rh/SiO2 was prepared for the oxidative bromination of methane. The catalyst was prepared by calcination at different temperatures and for different times to obtain catalysts with different specific surface areas for the purposes of producing either CH3Br or CH3Br and CO. It was found that the catalyst having a low specific surface area (calcined at relatively high temperature) favors the selective oxidation of methane to prepare CH3Br, while the catalyst having a high specific surface area favors the deeper partial oxidation of methane, which is good for CH3Br and CO preparation. The 650 h on stream life-time test revealed that the catalytic performance of the 0.4Rh/SiO2--900-10 catalyst was excellent. Both methane conversion and CH3Br selectivity kept increasing trends during the life-time test. No matter how serious was the Rh leaching during the reaction, the 0.4Rh/SiO2--900-10 catalyst did not deactivate at all.     

CO在Sm/Rh(100)模型表面上的吸附与反应

应用AES,LEED,XPS和TDS研究了Rh(100)上Sm膜和Sm/Rh表面合金以及CO在这两类模型表面的吸附与反应.室温下Sm在Rh(100)上的生长遵从SK模式,Sm膜经900K高温退火后可形成有序表面合金.在室温制备的Sm膜/Rh(100)表面上,室温下CO在Sm上的吸附改变了表面结构,生成SmOx和表面碳.随着Sm覆盖度的增加,低温脱附峰(α-CO)面积迅速下降,且峰温向高温方向位移;表明Sm的空间位阻和电子效应同时起作用.在Sm/Rh合金表面上,CO在约590K出现新的脱附峰,可归属为受Sm电正性修饰的Rh原子上的CO脱附峰