对称电场催化增强甲烷转化合成C_2研究(英文)

利用电场作用通过交流和直流等离子体在低温、常压和低功率下催化反应将甲烷直接转化为碳二烃（乙烷、乙烯、乙炔）。考察了在对称电场作用下催化剂的催化性能。实验结果表明,在交流电场作用下,碳二烃选择性差别不大;甲烷转化率的大小顺序为： ＭｎＯ_２／Ａｌ２Ｏ３＞Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３＞ＭｏＯ_３／Ａｌ２Ｏ３＞Ａｌ２Ｏ３＞Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３＞ＭｏＯ_３／Ａｌ２Ｏ３＞Ｎｉ／ＮａＹ＞Ｐｄ／ＺＳＭ－５＞Ｎｉ／Ｈ４Ｍｇ２Ｓｉ３Ｏ４＞Ｎｉ／ＺＳＭ－５＞Ｃｏ／ＺＳＭ－５＞无催化剂：在直流电场作用下,碳二烃选择性差别也不大（除Ｎｉ／ＮａＹ外）,甲烷转化率的大小顺序为： Ｎｉ／Ａ１２Ｏ３＞Ｎｉ／Ｈ４Ｍｇ２Ｓｉ３Ｏ４＞Ｎｉ／ＺＳＭ－５＞Ｃｏ／ＺＳＭ－５＞ＭｎＯ２／Ａ１２Ｏ３＞ＭｏＯ３／Ａ１２Ｏ３＞Ｎｉ／ＮａＹ＞无催化剂＞Ｐｄ／ＺＳＭ－５。     

超高比表面炭载钼煤气甲烷化催化剂

以沥青中间相为原料，氢氧化钾直接活化，获得了比表面达２３６３ｍ￣２／ｇ的超高比表面炭分子筛（ＣＭＳ）。分别以ＣＭＳ、ＳｉＯ＿２、活性炭和θ－Ａｌ＿２Ｏ＿３为担体，制备了负载钼催化剂，并研究其加压甲烷化反应性能，发现活性依下面顺序增加：θ－Ａｌ＿２Ｏ＿３＜ＳｉＯ＿２＜活性炭（ＡＣ）＜ＣＭＳ。还分别以钼酸铵和磷钼酸（ＨＰＭｏ）为前驱体，制备了ＣＭＳ负载钼催化剂，并考察了其煤气甲烷化活性，发现不同的催化剂前驱体对催化剂反应活性影响很大。根据产物中ＣＨ＿４／ＣＯ＿２的变化，推测ＣＯ在钼催化剂上的甲烷化反应包括如下两个步骤：（１）３Ｈ＿２＋ＣＯ→ＣＨ＿４＋Ｈ＿２Ｏ，（２）ＣＯ＋Ｈ＿２Ｏ→ＣＯ＿２＋Ｈ＿２。     

用高效SiO2载体催化剂进行乙烯气相聚合

使用球形ＳｉＯ２负载ＭｇＣｌ２－ＴｉＣｌ４高活性催化剂进行乙烯气相聚合，考察了催化剂制备条件和添加剂对催化剂的组成、催化活性以及聚合表观动力学的影响．结果表明，ＳｉＯ２热处理温度和所用的醇对Ｍｇ和Ｔｉ的负载量及乙烯聚合活性有明显的影响．催化剂制备中添加Ｌｅｗｉｓ酸ＳｉＣｌ４或ＡｌＥｔ２Ｃｌ能大幅度提高催化剂的活性，其中以ＳｉＣｌ４的效果最为明显．随着ＳｉＣｌ４用量的增加，乙烯气相聚合的活性显著提高，聚合速度随时间变化由渐升平稳型转变为衰减型     

Co－Mo／TiO_2和C0－M0／γ－Al_2O_3加氢脱硫催化剂的研究

本文考察了ＣｏＭｏ／ＴｉＯ３和ＣｏＭｏ／γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂的加氢脱硫性能及表面结构变化和预处理条件对其活性的影响．担体ＴｉＯ２（Ａ）和ＴｉＯ２（Ｂ）分别采用ＴｉＣｌ４中和法和ＴｉＯＳＯ４水解法制备．结果表明，催化剂的活性顺序为ＣｏＭｏ／ＴｉＯ２（Ａ）＞ＣｏＭｏ／ＴｉＯ２（Ｂ）＞ＣｏＭｏ／γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂的预处理条件对催化剂的加氢脱硫（ＨＤＳ）和加氢（ＨＹＤ）活性有很大影响，ＴｉＯ２担体上Ｍｏ物种主要以八面体配位构型存在，Ｍｏ６＋更易于还原成低价态．     

CH4,CO2和O2制合成气反应中载体对Ni催化剂抗氧化性能的影响

在ＣＨ４、ＣＯ２ 催化氧化制合成气反应中, Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３ 催化剂在高温下生成ＮｉＡｌ２Ｏ４ 尖晶石,是导致催化剂失活的一个重要因素． 通过向载体（Ａｌ２Ｏ３）中添加各种氧化物, 使得催化剂的抗氧化性能得到改善． 并运用ＴＰＲ、ＸＲＤ对催化剂进行表征, 发现催化剂的抗氧化性顺序为： Ｎｉ／ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３ ＞ Ｎｉ／ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３ ＞ Ｎｉ／ＣｅＯ２－Ａｌ２Ｏ３ ＞ Ｎｉ／Ｌａ２Ｏ３－Ａｌ２Ｏ３ ＞ Ｎｉ／Ｙ２Ｏ３－Ａｌ２Ｏ３ ＞ Ｎｉ／ＴｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３＞ Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３＞ Ｎｉ／Ｆｅ２Ｏ３－Ａｌ２Ｏ３．     

助剂MgO对Pd／γ—Al2O3催化剂上CO氧化反应的作用

以ＣＯ氧化为模型反应,考察了Ｐｄ／γ－ Ａｌ２Ｏ３ 体系中以不同方式加入ＭｇＯ 对催化剂性能的影响,结果证实助剂ＭｇＯ能较大幅度提高Ｐｄ／γ－ Ａｌ２Ｏ３ 对ＣＯ 氧化反应的催化活性。ＭｇＯ能均匀地分散于γ－ Ａｌ２Ｏ３ 上,使ＣＯ的起燃温度降低达４４℃。对样品的ＸＲＤ、ＴＰＲ、ＸＰＳ及氧吸附等表征结果表明,共浸型的Ｐｄ－ ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３ 体系具有最高的Ｐｄ 分散度;分浸型的Ｐｄ－ ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３ 体系Ｐｄ 分散度亦高于Ｐｄ／Ａｌ２Ｏ３ ,且能提高催化剂表面活性Ｐｄ 的含量。表面ＭｇＯ对氧的浓缩作用有利于ＣＯ 的氧化。并讨论了助剂ＭｇＯ与Ｐｄ 的协同作用对其活性的影响     

丙烷催化脱氢氧化物催化剂研究

采用ＭｏＯ３为活性组分，以ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、γ－Ａｌ２Ｏ３和ＭｇＯ为载体，对丙烷催化脱氢制丙烯进行了研究，得到了不同载体对反应活性与丙烯造反性的关系。实验发现γ－Ａｌ２Ｏ３对丙烷反应活性最高，ＭｇＯ对丙稀的选择性最好。     

Co-Mo/TiO2和Co-Mo/γ-Al2O3加氢脱硫催化剂的研究

本文考察了ＣｏＭｏ／ＴｉＯ２和ＣｏＭｏ／γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂的加氢脱硫性能及表面结构变化和处理条件对其活性的影响，担体ＴｉＯ２（Ａ）和ＴｉＯ２（Ｂ）分别采用ＴｉＯＳＯ４水解法制备，结果表明，催化剂的活性顺序为ＣｏＭｏ／ＴｉＯ２（Ａ）＞ＣｏＭｏ／ＴｉＯ２（Ｂ）＞ＣｏＭｏ／γ－Ａｌ２Ｏ３，催化剂的预处理条件对催化剂的加氢脱硫和加氢活性有很大影响，ＴｉＯ２担体上Ｍｏ物种主要以八面体配位构型存在，Ｍｏ＾－     

Ca对PtSn／MgAl2O4结构及丙烷脱氢性能的影响

比较研究了Ｃａ改性的ＰｔＳｎ／ＭｇＡｌ２Ｏ４在氮气及水蒸汽稀稀释下的丙烷脱氢性能，并利用ＴＰＲ、Ｈ２－ＴＰＤ、ＸＰＳ及脉冲氢吸附对催化剂进行了表征，结果表明，ＰｔＳｎ／ＭｇＡｌ２Ｏ４中加入０．５％的Ｃａ，增加了催化剂的丙烷脱氢活性，抑制了积炭失活，过量Ｃａ的加入则促进了催化剂中Ｓｎ组分的还原，生成了零价锡并可能与Ｐｔ形成合金，从而导致催化剂失活。在水汽中反应哩，水蒸汽一方面可调变催化剂结构，增加其     

水蒸汽对负载型催化剂丙烷脱氢性能的影响：Ⅰ.反应性能的研究

研究了ＭｇＡｌ２Ｏ４，ＺｎＡｌ２Ｏ４负载的Ｐｔ－Ｓｎ催化剂在氮气及水蒸汽中的丙烷脱氢性能。考察了还原温度，反应温度，催化剂载量对Ｐｔ－ＳＳｎ／ＭｇＡｌ２Ｏ４催化剂丙烷脱氢性能的影响。     

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．     

Mn_2O_3/SiO_2催化剂上湿天然气中乙烷氧化脱氢活化的研究(英文)

对Mn2O_3／SiO_2催化剂上湿大然气中的乙烷氧化脱氢反应进行了研究,发现Mn2O_3／SiO_2有较好的催化活性。对反应前后的催化剂进行了XRD和XPS分析,结果表明,催化剂的活性组分为Mn~3 我们认为在该催化剂上乙烷的主要活化途径是：催化剂表面的配位不饱和酸碱对（MLC~n -OLC~2-C）将吸附在它们上面的C_2H_6活化和异裂成乙基向由基,乙基自由基进一步形成C_2H_4,同时反应物O_2与催化剂作用,促使已基自由基进行脱附。     

Surface Acidity／Basicity and Catalytic Reactivity of CeO2／γ—A12O3 Catalysts for the Oxidative Dehydrogenation of Ethane with Carbon Dioxide to Ethylene

Dehydrogenation of ethane to ethylene in CO2 was investigated over CeO2/γ-Al2O3 catalysts at 700℃ in a conventional flow reactor operating at atmospheric pressure. XRD, BET and microcalorimetric adsorption techniques were used to characterize the structure and surface acidity/basicity of the CeO2/γ-Al2O3 catalysts. The results show that the surface acidity decreased while the surface basicity increased after the addition of CeO2 to γ-Al2O3. Accordingly, the activity of the hydrogenation reaction of CO2 increased, which might be responsible for the enhanced conversion in the dehydrogenation of ethane to ethylene. The highest ethane conversion obtained was about 15% for the 25?O2/γ-Al2O3. The selectivity to ethylene was high for all the CeO2, γ-Al2O3 and CeO2/γ-Al2O3 catalysts.     

Oxidative dehydrogenation of ethane over Cr/ZSM-5 catalysts using CO2 as an oxidant

Highly active catalysts for oxidative dehydrogenation of ethane with CO2 were characterized by temperature-programmed reduction (TPR), temperature-programmed oxidation (TPO), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, and X-ray absorption fine-structure (XAFS) analysis. In the active catalysts, Cr/H-ZSM-5 (SiO2/Al2O3 > 190), Cr6+ = O, or possibly Cr5+ = O was the catalytic species on the zeolite support. In contrast, little Cr6+ (or Cr5+) was detected in the less-active catalysts. The Cr6+ (or Cr5+) species was reduced to an octahedral Cr3+ species by treatment with ethane at 773 K, and the reduced Cr species was reoxidized to the Cr6+ (or Cr5+) species by treatment with CO2 at 673-773 K. The Cr redox cycle played an important role in the catalyst's high activity.     

Experimental investigation of fluidized-bed reactor performance for oxidative coupling of methane

Performance of the oxidative coupling of methane in fluidized-bed reactor was experimentally investigated using Mn-Na2WO4/SiO2,La2O3/CaO and La2O3-SrO/CaO catalysts.These catalysts were found to be stable,especially Mn-Na2WO4/SiO2 catalyst.The effect of sodium content of this catalyst was analyzed and the challenge of catalyst agglomeration was addressed using proper catalyst composition of 2%Mn2.2%Na2WO4/SiO2.For other two catalysts,the effect of Lanthanum-Strontium content was analyzed and 10%La2O 3-20%SrO/CaO catalyst was found to provide higher ethylene yield than La2O3/CaO catalyst.Furthermore,the effect of operating parameters such as temperature and methane to oxygen ratio were also reviewed.The highest ethylene and ethane (C2) yield was achieved with the lowest methane to oxygen ratio around 2.40.5% selectivity to ethylene and ethane and 41% methane conversion were achieved over La2O3-SrO/CaO catalyst while over Mn-Na2WO4 /SiO2 catalyst,40% and 48% were recorded,respectively.Moreover,the consecutive effects of nitrogen dilution,ethylene to ethane production ratio and other performance indicators on the down-stream process units were qualitatively discussed and Mn-Na2WO4/SiO2 catalyst showed a better performance in the reactor and process scale analysis.     

碱金属和氯离子对Mn_2O_3－Na_2WO_4／SiO_2催化剂甲烷氧化偶联反

本文考察了碱金属和氯离子对Ｍｎ２Ｏ３－Ｎａ２ＷＯ４／ＳｉＯ２催化剂甲烷氧化偶联反应性能的影响，结果表明，只有在氯离子和碱金属的共同作用下才能有效地提高Ｃ２烃的收率及其选择性．催化剂经ＮａＣｌ改性后，Ｃ２烃收率为２２％，并可获较高的烯烷比．在考察范围内增加接触时间（Ｗ／Ｆ），催化剂选择性保持不变，但乙烯的选择性呈上升趋势．钠盐Ｎａ２ＷＯ４、Ｎａ４Ｐ２Ｏ７、Ｎａ２ＳＯ４、Ｎａ２ＣＯ３及Ｎａ２Ｂ４Ｏ７对稳定催化剂的贡献按上述顺序逐渐减小．对ＮａＣｌ－Ｍｎ２Ｏ３－Ｎａ２ＷＯ４／ＳｉＯ２催化剂进行了稳定性考察，使用ＸＰＳ、ＸＲＤ和红外光谱对经历不同反应时间的催化剂进行了表征．     

负载型Cu-Mn-Ce催化剂燃烧VOCs反应的载体效应

以MgO,Al2O3,SiO2,TiO2和ZrO2为载体,采用浸渍法制备了负载型Cu-Mn-Ce(CMC)三元复合氧化物催化剂,并用TG,XRD,BET和H2-TPR对催化剂进行了表征,以甲苯和丙酮催化燃烧为模型反应,考察了该催化剂的催化活性。结果表明,纯CMC催化剂的铈基固溶体结构表现出优良的催化活性,当CMC负载在SiO2和Al2O3上后,其大比表面积和表面羟基均不利于CMC活性固溶体结构的形成,另外Mn,Cu等过渡金属与MgO载体发生相互作用而破坏了CMC的活性结构。TiO2和ZrO2则较好地保持了CMC活性固溶体的结构,并显著提高了CMC催化剂的高温热稳定性。     

离子交换法制备Pt-Sn_E/Mg(Al)O催化剂及其烷烃催化脱氢性能

以水滑石为载体,采用离子交换法制备了Pt-Sn_E/Mg(Al)O催化剂,并对其进行了X射线衍射、N2物理吸附、透射电镜等技术表征;考察了该离子交换法制备的Pt-SnE/Mg(Al)O催化剂对乙烷和丙烷脱氢的催化性能,并与浸渍法制备的Pt-SnI/Mg(Al)O催化剂进行了比较。结果表明,利用离子交换法制备的Pt-SnE/Mg(Al)O催化剂其反应活性和稳定性明显优于浸渍法制备Pt-SnI/Mg(Al)O催化剂的。在相同条件下反应2 h后,Pt-SnE/Mg(Al)O催化剂和Pt-SnI/Mg(Al)O催化剂的乙烷催化脱氢转化率分别为12.2%和3.1%,丙烷催化脱氢转化率分别为38.7%和26.4%。     

甲烷氧化偶联:Mn2O3-Na2WO4/SiO2催化剂的金属氧化物MOx(M=Ti,Mg,Ga,Zr)改性及掺杂效应研究

甲烷 (页岩气、天然气、可燃冰和煤层气的主要成分) 是地球上储量巨大的优质能源和高品味的碳氢资源, 我国也拥有储量居全球前列的页岩气、可燃冰和煤层气. 虽然甲烷经由合成气可以间接转化为乙烯等产品, 但工艺流程长以及合成气造气高温、高能耗和高物耗也是不争的事实, 这在一定程度上降低了间接合成路线的竞争优势. 特别是, 甲烷的间接转化需要将本应部分保留于产品的 C-H 键全部打断生成合成气, 然后再在催化剂作用下重组得到烃类产品, 故而并不完美.因此, 甲烷的直接转化一直是科学家孜孜以求的理想路径, 甲烷氧化偶联制乙烯 (OCM 反应) 也再一次引起关注.目前, Mn2O3-Na2WO4/SiO2是最富有应用前景的催化剂, 但其适宜反应温度仍高达 800 ℃ 以上, 极大地制约了其工业化应用. 为提高其低温催化性能, 本文采用金属氧化物 MOx(TiO2, MgO, Ga2O3或 ZrO2) 对 Mn2O3-Na2WO4/SiO2催化剂进行了掺杂改性, 利用扫描电子显微镜、N2吸附-脱附等温曲线、X 射线衍射、拉曼光谱、电感耦合等离子体原子发射光谱等手段对改性后的催化剂进行了系统表征. 结果表明, TiO2掺杂的 Mn2O3-Na2WO4/SiO2催化剂在 700 ℃(催化剂床层温度)下, CH4转化率可达 23%, 同时 C2-C3烃类选择性约为 73%, 且能够稳定运行 300 h 无失活迹象; MnTiO3的形成对提高OCM 反应的低温活性和选择性至关重要, 本质在于低温 (≤ 700 ℃) 化学循环"MnTiO3?Mn2O3"的形成替代了未改性催化剂的高温 (＞ 800 ℃) 化学循环"MnWO4?Mn2O3". 对于 MgO 改性的 Mn2O3-Na2WO4/SiO2催化剂, 其催化性能与未改性催化剂相当, 反应过程中 Mn2O3与 MgO 生成了新物相 Mg2MnO4; 虽然也形成了新的 MnWO4?Mg2MnO4氧化还原循环, 但是该循环与 MnWO4?Mn2O3循环类似, 需在高温下才可高效进行. 对于 Ga2O3或 ZrO2改性的催化剂, 其催化性能低于未改性催化剂, 原因在于反应过程中 Ga2O3或 ZrO2的引入促进了 MnWO4物相的生成并对其有稳定作用, 反应后的催化剂无论是体相还是表面都只能检测到 MnWO4, 推测认为α-方石英、Na2WO4和 Mn2O3的缺失是导致 Ga2O3或 ZrO2改性催化剂性能下降的主要原因.     

助剂对超细CuO－ZnO－SiO_2催化剂性质和CO_2加氢反应性能的影响

研究了９种助剂对用于ＣＯ２加氢反应的超细ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂性能的影响，并进行了ＸＲＤ和ＴＰＲ表征．结果表明，助剂影响超细催化剂的性质和催化性能，ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、ＭｇＯ和Ｌａ２Ｏ３是ＣＯ２加氢合成甲醇的超细ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂体系的优良助剂．在含有不同助剂的ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂体系内存在ＣｕＯ和ＺｎＯ晶相，但除ＣｅＯ２以外，其它的助剂都可能以微晶或无定型的形式存在．ＴＰＲ研究表明，添加的助剂除ＣｅＯ２以外，都使超细ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂的还原温度提高，而且助剂对ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂活性的影响，按照助剂对ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂还原温度的影响进行了探讨