钒改性六方介孔硅分子筛催化苯羟基化制苯酚

以偏钒酸铵为钒源,采用溶胶-凝胶法合成了不同钒含量的六方介孔硅（V-HMS）分子筛,利用X射线衍射、N2吸附-脱附和程序升温还原(H2-TPR)对合成的催化剂进行了表征,考察了V-HMS对苯羟基化反应的影响。 结果表明,钒进入了分子筛骨架,并且在HMS分子筛上具有较好的分散性。 V-HMS对苯羟基化反应具有良好的催化活性;高分散的钒氧物种有利于提高苯的羟基化反应性能,溶剂乙腈对反应促进作用明显。 乙腈为溶剂,w(V(5.8)-HMS)=2%,60 ℃反应5 h,苯酚收率达到18.55%,选择性达到100%。     

置换反应制备Pd-Fe双金属催化剂及其催化加氢性能

以Fe(CO)5为前体采用超声法合成纳米Fe胶体粒子,通过Fe胶体与PdCl2发生金属置换反应制备出活性炭负载Pd-Fe双金属催化剂.研究了表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮对制备负载型催化剂的影响.采用XRD、H2程序升温还原(H2-TPR)、TEM、EDX等表征手段对催化剂进行表征,以苯乙炔加氢反应为探针反应考察了Fe含量对于催化剂催化性能的影响.结果表明加氢催化活性较差的金属组分Fe在合适的比例下可以促进Pd基催化剂的加氢催化活性和选择性,然而,过多的Fe也会降低其催化活性.     

置换反应制备Pd-Fe双金属催化剂及其催化加氢性能

以Fe(CO)5为前体采用超声法合成纳米Fe胶体粒子,通过Fe胶体与PdCl2发生金属置换反应制备出活性炭负载Pd-Fe双金属催化剂。研究了表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮对制备负载型催化剂的影响。采用XRD、H2程序升温还原（H2-TPR）、TEM、EDX等表征手段对催化剂进行表征,以苯乙炔加氢反应为探针反应考察了Fe含量对于催化剂催化性能的影响。结果表明加氢催化活性较差的金属组分Fe在合适的比例下可以促进Pd基催化剂的加氢催化活性和选择性,然而,过多的Fe也会降低其催化活性。     

纳米孔Pt-(Re,Sn)/HZSM5-HMS催化剂上正庚烷异构化反应的实验和动力学研究

在200-350℃考察了Pt-(Sn,Re)/HZSM5-HMS催化剂上正庚烷异构化反应.采用X射线衍射、X射线荧光光谱、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见光谱、H2程序升温还原、NH3程序升温脱附、吸附吡啶红外光谱、H2化学吸附、N2吸附-脱附、扫描电镜和热重等技术对催化剂进行了表征.在不同的H2和正庚烷分压条件下考察了正庚烷异构化反应动力学,研究了反应条件对催化性能的影响.结果表明,双金属催化剂和三金属催化剂表现出比单金属催化剂更高的催化性能.200℃时Pt-Sn/HZSM5-HMS催化剂表现出最高的异庚烷选择性(＞74％)和多支链异构体选择性(40％).     

Cu掺杂对介孔VOx-TiO2催化苯羟基化制苯酚的影响

将Cu作为第二金属,制备了不同Cu掺杂量的和不同温度下焙烧的双金属改性的Cu/VOx-TiO2复合催化剂,并用于液相苯直接羟基化制苯酚反应中.固定钒的含量为4.3%,合成了一系列不同Cu掺杂量(w=0.29%~2.5%)的催化剂,并在不同的温度下(350~650°C)进行了焙烧.利用X射线衍射、N2吸附-脱附、扫描电镜、透射电镜、H2程序升温还原以及X射线光电子能谱对催化剂进行了表征.结果表明,加入Cu后催化剂仍保持有序的介孔结构,并且有效地促进了VOx物种在载体TiO2上的分散和VOx物种的还原,同时提高了催化剂的热稳定性,其中Cu以+2价的形态存在于催化剂中.另外,考察了催化剂用量,反应温度等对苯羟基化反应性能的影响.     

纳米孔Pt-(Re,Sn)/HZSM5-HMS催化剂上正庚烷异构化反应的实验和动力学研究（英文）

在200–350°C考察了Pt-(Sn,Re)/HZSM 5-HMS催化剂上正庚烷异构化反应.采用X射线衍射、X射线荧光光谱、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见光谱、H2程序升温还原、NH_3程序升温脱附、吸附吡啶红外光谱、H_2化学吸附、N_2吸附-脱附、扫描电镜和热重等技术对催化剂进行了表征.在不同的H_2和正庚烷分压条件下考察了正庚烷异构化反应动力学,研究了反应条件对催化性能的影响.结果表明,双金属催化剂和三金属催化剂表现出比单金属催化剂更高的催化性能.200 oC时Pt-Sn/HZSM 5-HMS催化剂表现出最高的异庚烷选择性(74%)和多支链异构体选择性(40%).     

铁系催化剂上乙苯与CO2氧化脱氢反应

采用浸渍法和溶胶-凝胶法制备了三种含Mg,Fe和Al量相同的Fe2O3-MgO/γ-Al2O3,Fe2O3/MgAl2O4和MgFe0.1Al1.9O4催化剂,在580°C考察了它们催化乙苯与CO2氧化脱氢反应性能,并采用X射线衍射,表面元素分析,H2-程序升温还原和CO2-程序升温脱附等技术对催化剂体相及表面性质进行了表征.结果表明,催化剂制备方法影响Fe物种的存在形态,进而影响催化剂的稳定性和活性.采用浸渍法制备的Fe2O3/MgAl2O4催化剂含有高度分散的Fe2O3活性物种,该物种具有较好的初活性,但是稳定性较差;而采用溶胶-凝胶法制备的MgFe0.1Al1.9O4催化剂中,Fe物种主要以同晶取代的形式存在于尖晶石骨架中,因而具有较高的乙苯与CO2氧化脱氢催化活性和稳定性.     

CuO-Bi2O3/SiO2-MgO催化剂的制备及炔化性能

采用浸渍法、沉积-沉淀法、共沉淀法制备了CuO-Bi2O3/SiO2-MgO催化剂,利用低温N2物理吸-脱附、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、傅里叶红外(FT-IR)等技术对其进行了表征,并考察了催化剂在甲醛乙炔化合成1,4-丁炔二醇反应中的催化性能.结果表明,制备方法对催化剂中活性组分分散度及还原性能有较大影响,进而在甲醛乙炔化合成1,4-丁炔二醇反应中表现出不同的催化活性.采用共沉淀法制备的催化剂中活性物种CuO具有高的分散度与较好的还原能力,经活化后可生成数量较多的炔铜配合物活性中心,表现出最佳的炔化反应活性与丁炔二醇选择性.     

铌改性的Pd/Al_2O_3催化剂催化苯燃烧反应

采用浸渍法制备了Nb改性的Pd/Al2O3催化剂,考察了该催化剂催化苯燃烧反应性能,并研究了催化剂的稳定性.结果表明,Nb的添加明显提高了Pd/Al2O3催化剂性能,在195℃时苯转化率达到90%,苯的完全燃烧温度降低了40℃.采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、H2程序升温还原(H2-TPR)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)和氮气吸附等手段对催化剂进行了表征,结果表明,Nb的加入不仅提高了Pd物种的分散度,同时改变了部分Pd的价态,形成适宜反应的PdO-Pd物种,并促进了催化剂表面氧浓度的增加,使氧物种氧化能力增强,从而提高了催化性能.1%Pd-5%Nb/Al2O3催化剂的催化活性高于2.0%Pd/Al2O3催化剂.     

铌改性的Pd/Al2O3催化剂催化苯燃烧反应简

采用浸渍法制备了Nb改性的Pd/Al2O3催化剂,考察了该催化剂催化苯燃烧反应性能,并研究了催化剂的稳定性. 结果表明,Nb的添加明显提高了Pd/Al2O3催化剂性能,在195 ℃时苯转化率达到90%,苯的完全燃烧温度降低了40 ℃. 采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、H2 程序升温还原(H2-TPR)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)和氮气吸附等手段对催化剂进行了表征,结果表明,Nb的加入不仅提高了Pd物种的分散度,同时改变了部分Pd的价态,形成适宜反应的PdO-Pd物种,并促进了催化剂表面氧浓度的增加,使氧物种氧化能力增强,从而提高了催化性能. 1%Pd-5%Nb/Al2O3催化剂的催化活性高于2.0%Pd/Al2O3催化剂.     

氧化钛负载脱硝催化剂的碱中毒过程：氧化钒的保留和氧化钨的牺牲

V2O5-WO3/TiO2催化剂目前已广泛用于电厂和工业锅炉燃烧废气脱硝,但燃烧原料煤及石油中含有的杂质元素碱金属与碱土金属元素可吸附在催化剂上,不仅会减少催化剂酸性位的数量,还会与催化活性元素结合生成惰性物种,导致催化剂失活。因此,已有许多有关钒钨钛催化剂碱中毒的研究,从催化剂的氧化还原能力、酸性位损失及表面孔结构等方面进行了讨论。但这些研究大多集中在碱中毒对活性组分V2O5的影响及中毒催化剂的活性变化,很少涉及催化剂中WO3的作用,也缺乏有关不同活性元素与钾盐反应的实验证据。本文采用过量浸渍法制备了不同钒和钨含量的钒钨钛催化剂,研究了氯化钾对其氨法选择性催化还原(NH3-SCR)活性的失活效应。利用感应耦合等离子体、N2吸附、拉曼光谱、H2程序升温还原、NH3吸附红外光谱和NH3氧化活性等手段对新鲜和中毒催化剂的性质进行了表征,特别探讨了V2O5和WO3对催化剂抗碱中毒能力的贡献。
　　催化剂活性测试结果表明, V2O5含量越高,活性温度窗口越宽,而且含有WO3的三元催化剂活性高于V2O5/TiO2二元催化剂。催化剂的BET比表面积和孔结构取决于TiO2载体,随活性组分配比变化不大,说明催化剂物理结构性质并非影响活性的主要因素。原位红外光谱及H2程序升温还原测试结果表明,随V2O5含量提高,催化剂表面Br?nsted酸性位数量及氧化还原能力提高。作为反应的主要活性物种, V2O5在碱中毒处理后变成惰性的偏钒酸钾KVO3,使催化剂中Br?nsted酸性位减少,热稳定性下降,并削弱了催化剂的氧化还原能力,因此低钒含量的催化剂容易严重中毒失活。在高钒负载量(3%)时,部分V2O5在碱中毒后得以保留,从而使催化剂保持了一定的脱硝催化活性。
　　另外, WO3能给催化剂表面提供热稳定的酸性位,虽然WO3自身的氧化还原能力差,但其能改善V2O5的分散性,从而提高V2O5-WO3/TiO2催化剂的活性。除此之外, WO3在催化剂碱中毒过程中还能扮演牺牲剂,与钾反应生成钨酸钾(K2WO4),即在V2O5与钾离子结合形成KVO3的同时,部分WO3也会与钾反应形成K2WO4,可以使三元催化剂保留更多的活性V物种。因此,在所研究的催化剂中,高钒负载量的V2O5-WO3/TiO2催化剂表现出最好的抗碱中毒能力。
　　活性影响因素分析表明,对于新鲜催化剂,其表面吸附的NH3量足够多,催化剂活性与表面酸性相关度不大,脱硝效率主要取决于催化剂的氧化还原能力。但是,对于碱中毒处理后的催化剂,其表面吸附NH3的能力大大削弱,这时脱硝效率除了受催化剂氧化还原能力影响,在很大程度上也依赖于催化剂的表面酸性。     

Cr改性钒基催化剂对NH3低温选择性催化还原NOx的影响

火电厂和机动车辆等的NOx排放量与日俱增, NOx的治理已成为环境保护的重要组成部分.以NH3作为还原剂的选择性催化还原(SCR)技术是目前消除NOx最为高效的方法之一.该反应最为典型的催化剂是V2O5–WO3(MoO3)/TiO2,催化活性窗口为250–400 oC.国外通常将SCR系统置于省煤器之后,此时烟气温度在300 oC以上,催化剂能保持较高的活性,但易受到烟气中高浓度烟尘、SO2和碱金属等的影响,寿命相对较短.此外,高温工艺中副产物硫酸铵的堵塞也是一个不可忽视的问题.因此,将SCR脱硝装置设在脱硫除尘之后成为一种优选技术之一,但烟气温度会降至250 oC以下,而常规的钒基催化剂不能满足低温活性要求.通过添加助剂或改变载体可改善钒基催化剂的低温活性,同时保持其高效的抗硫能力.
　　本文以Cr和V为活性组分, TiO2为载体,采用浸渍法制备了铬钒钛(Cr–VOx/TiO2)系列催化剂,考察了它们的低温脱硝活性和抗水抗硫性,并通过N2吸附-脱附、X射线衍射、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、H2程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱等手段对催化剂进行了表征,分析了Cr–V催化剂的作用机制.
　　结果显示,当n(Cr)：n(V)为0.2：0.8,活性组分负载量为10 wt%时, Cr–VOx/TiO2催化剂表现出最佳的低温催化活性;当反应温度为160°C时, NOx转化率达到90%以上,明显优于其他催化剂,同时活性窗口(160–300°C)得到拓宽. NH3-TPD结果表明, VOx/TiO2催化剂表面呈中弱酸性,随着Cr的添加,钒基催化剂的NH3脱附峰向高温拓宽,说明其表面强酸量有所增加, Cr0.2–V0.8/TiO2在160–300°C范围内均出现了NH3的脱附峰,此时催化剂表面弱酸量最大.当n(Cr)：n(V)大于0.2：0.8时,催化剂表面出现强酸位,这种强酸位不利于NH3脱附,从而不利于SCR反应的进行.因此适量Cr的添加有助于提高钒基催化剂表面弱酸及中性酸量. H2-TPR结果发现,助剂Cr的添加使得催化剂表面氧量增加,这可能是由于Cr的添加形成了较多的氧空穴和未饱和的化学键.催化剂表面化学吸附氧是氧化还原反应最活跃的氧物种,在SCR反应中,表面氧可作为NO的吸附介质参与到催化剂表面反应中,可有效提高SCR反应速率.通过考察活性组分负载量对催化剂活性的影响,发现不同负载量催化剂的催化活性依次为10 wt%>20 wt%>50 wt%>5 wt%. XPS分析发现,当负载量为10 wt%时,催化剂表面非计量的钒离子和化学性质活跃的自由电子最多,因此表现出最佳的SCR活性;当负载量过高时,大量氧化物堆积烧结形成V2O5和Cr2V4O13,覆盖了钒离子活性位点,降低了催化剂脱硝效率.
　　催化剂在220°C表现出良好的抗硫性,在通入100 ppm SO212 h后NOx的转化率仍可达99%以上,并未出现硫中毒现象.同时该催化剂也表现出较好的抗水性,在通入10 vol%水蒸气12 h后, NOx转化率仍能达85%以上.     

用于苯与分子氧羟基化制苯酚的长链脂肪胺修饰的杂多酸催化剂

 将十二胺或十八胺与磷钼钒杂多酸结合, 制备了有机-无机杂化催化剂, 并在高压釜中考察了它们在苯与分子氧羟基化制苯酚反应中的催化性能. 结果表明, 当十二胺与杂多酸的摩尔比为 4:1 时, 所制备的杂化催化剂上苯酚产率为 11.5%, 大大高于纯杂多酸催化剂上的 3.9%. 结合长链脂肪胺与杂多酸之间的相互作用, 以及杂多酸的“假液相”特性, 初步讨论了长链脂肪胺的促进作用.     

铁前驱体对Fe/β催化NH3-SCR反应性能的影响

以硝酸铁、氯化铁和二茂铁等为前驱体,采用液相浸渍法制备了Fe/β催化剂,并将其用于氨选择性催化还原脱硝反应.并采用X射线衍射、透射电镜、N2吸附-脱附、H2程序升温还原以及NH3程序升温脱附等手段对催化剂进行了表征.结果表明,以二茂铁为前驱体制得的催化剂的活性明显优于其它两种前驱体.在60000h–1空速条件下,150oC时NOx转化率即可达到50%,260oC可实现完全转化.这是由于二茂铁的应用改善了铁活性物种在β分子筛上的分散度、颗粒尺寸和颗粒分布以及氧化还原性能.     

Preparation of Fe@Cu‐BDC and its catalytic performance for benzene hydroxylation

Novel Fe@Cu‐BDC catalysts were synthesized by adsorbing various contents of Fe ions on the surface and into the channels of Cu‐BDC support through an in situ method under ultrasonication. The structure of the catalysts was characterized using X‐ray diffraction, scanning electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, energy‐dispersive X‐ray spectrometry, X‐ray photoelectron spectroscopy and thermogravimetric analysis. The catalytic activity of catalysts for benzene hydroxylation was evaluated. The results showed that the Fe@Cu‐BDC catalysts had favorable catalytic activity for benzene hydroxylation. The yield of products can reach ca 37% and the selectivity of phenol can reach ca 62% over the 6% Fe@Cu‐BDC catalyst at 60°C in a reaction time of 75 min. Furthermore, the contents of Fe and solvent played a key role in benzene hydroxylation. After the reaction, the catalyst could be easily separated from the reaction mixture by centrifugation and reused for five times without significant decrease in activity.     

Oxidation of propane to acrylic acid and acetic acid over alkaline earth-doped Mo-V-Sb-Ox catalysts

Alkaline earth metal (Mg, Ca, Sr and Ba)-doped Mo-V-Sb-Ox catalysts, prepared by a dry-up method, have been investigated for their catalytic performance in the oxidation of propane under different reaction conditions. The catalysts have been characterized by N2 adsorption-desorption, temperature-programmed desorption (TPD) of NH3, SEM and XRD. Influence of water vapor on the catalytic performance, particularly on the selectivities to acetic acid and acrylic acid, has also been studied. The selectivity to acrylic acid was improved significantly by the doping of alkaline earth metals to Mo-V-Sb-Ox catalysts. The surface acidic sites of the catalyst decreased with the doping of the catalyst with alkaline earth metals, which ultimately was found to be beneficial for obtaining high selectivity to acrylic acid. The catalytic activity and product selectivities were found to be influenced by the reaction temperature, C3H8/O2 ratio and space velocity. A significant improvement in the selectivity to acrylic acid has also been observed by the addition of water vapor in the feed of propane and oxygen in the oxidation of propane.     

Oxidation of propane to acrylic acid and acetic acid over alkaline earth-doped Mo-V-Sb-O_x catalysts

Alkaline earth metal (Mg,Ca,Sr and Ba)-doped Mo-V-Sb-O x catalysts,prepared by a dry-up method,have been investigated for their catalytic performance in the oxidation of propane under different reaction conditions.The catalysts have been characterized by N2 adsorption-desorption,temperature-programmed desorption (TPD) of NH3,SEM and XRD.Influence of water vapor on the catalytic performance,particularly on the selectivities to acetic acid and acrylic acid,has also been studied.The selectivity to acrylic acid was improved significantly by the doping of alkaline earth metals to Mo-V-Sb-O x catalysts.The surface acidic sites of the catalyst decreased with the doping of the catalyst with alkaline earth metals,which ultimately was found to be beneficial for obtaining high selectivity to acrylic acid.The catalytic activity and product selectivities were found to be influenced by the reaction temperature,C3H8/O2 ratio and space velocity.A significant improvement in the selectivity to acrylic acid has also been observed by the addition of water vapor in the feed of propane and oxygen in the oxidation of propane.     

钒钼磷杂多酸催化苯直接羟化为苯酚的动力学研究

以钒钼磷杂多酸作为催化剂,用紫外可见分光光度法研究了过氧化氢直接将苯氧化羟基化为苯酚反应的动力学行为。结果表明,该氧化羟化反应速率对底物苯、氧化剂和催化剂都是一级反应,反应的活化能为57.73kJ.mol-1。本文推测了杂多酸配合物催化苯氧化羟化为苯酚反应的过程,建立了该反应动力学数学模型,模型很好地解释了实验结果。