SBA-15介孔分子筛担载的钒基氧化物催化剂对乙烷选择氧化性能

用等体积浸渍法制备了SBA-15担载的钒基(V/SBA-15)和钾修饰的钒基氧化物(K-V/SBA-15)催化剂, 使用氮气吸附、小角X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和紫外激光拉曼光谱对这些催化剂的结构进行表征, 并评价了这些催化剂对乙烷选择氧化的活性与选择性. 实验结果表明介孔结构SBA-15对乙烷选择氧化的活性优于常规的SiO2; 对于SBA-15担载的V/SBA-15和K-V/SBA-15催化剂, 极低钒担载量(nV:nSi≤0.1:100)时隔离的四配位钒氧化物是乙烷选择氧化生成醛类化合物的活性物种, 高钒担载量(nV:nSi≥2.5:100)时聚合的和微晶态的钒氧化物是乙烷氧化脱氢或深度氧化的活性物种.     

不同孔道结构的氧化硅负载钒氧化物催化丙烷氧化脱氢

采用固定床微型反应装置,结合催化剂的原位电子自旋共振光谱、程序升温表面反应和紫外漫反射光谱等技术,研究了丙烷氧化脱氢的介孔氧化硅负载钒氧化物催化剂的性能和表面氧物种的状态及其反应性.结果表明,催化剂载体孔结构是影响钒氧物种分散状态乃至催化性能的一个重要因素.SBA-15负载钒氧化物催化剂因具有较大的比表面积和较大的孔径,不仅具有较高的丙烷氧化脱氢催化活性,而且具有较高的丙烯选择性.复合型钒氧化物催化剂表面与V离子相连的晶格氧物种是丙烷氧化脱氢牛成内烯的主要活性物种,载体表面高度分散的钒氧物种具有较高的丙烷氧化脱氢催化活性.负载型钒氧化物催化剂晶格氧物种是丙烷氧化脱氢转化为丙稀的主要活性物种,CO_2分子可以再生钒氧化物催化剂的晶格氧物种,同时它对丙烯的深度氧化作用较弱,因此在负载型钒氧化物催化剂上CO_2氧化丙烷可高选择性地生成丙烯.     

TiO2和ZrO2担载的钒氧化物对柴油炭黑催化燃烧的原位紫外激光拉曼光谱研究

利用紫外激光拉曼（UV-Raman）光谱表征了担载TiO2或ZrO2表面的钒氧化物催化剂的分子结构,采用原位UV—Raman光谱考察了V4/TiO2和V4/ZrO2催化剂对柴油炭黑催化燃烧的真实反应状态．结果表明：随着反应温度的升高,TiO2发生了从锐钛矿相到金红石相的晶相转移;然而,ZrO2载体没有观察到明显的相转移过程发生．担载钒氧化物的结构也与钒的载量有关,当钒的载量m（m是每100个载体金属离子中所含的钒离子数）等于4时,钒氧化物在TiO2或ZrO2载体上达到了单层饱和分散,此时催化剂的氧化还原能力最强．所以,在TiO2或ZrO2担载的钒氧化物催化剂中,V4／TiO2和V4／ZrO2是各自系列催化剂中对炭黑燃烧活性最高的催化剂．在炭黑的催化燃烧过程中,原位UV—Raman光谱检测到表面含氧络合物（SOC）的形成,而且SOC主要以羧基功能团的形态存在．反应气体中NO的存在能够促进SOC的生成．     

丙烷氧化脱氢不同硅基载体负载钒氧化物催化剂的TPSR表征

研究了钒负载不同氧化硅载体(Silica-gel,SBA-15,MCM-41,fumed-SiO2,Nano-SiO2)的丙烷氧化脱氢(ODH)催化剂的结构特征和催化性能,结合催化剂的程序升温表面反应(TPSR)的差热热重质谱(TG-DSC-MS)和原位紫外漫反射光谱(UV-vis DRS)等技术,研究钒在载体上的分散度和晶格氧的反应性。结果表明:负载型钒氧化物催化剂的活性取决于钒在不同硅基载体上的分散度,高度分散的隔离的四配位V5+是丙烷氧化脱氢的活性位。C3H6选择性主要与催化剂的平均孔径相关联,平均孔径越小,产物C3H6越易发生深度氧化。另外,不同氧化硅载体晶格氧与钒的结合强度对C3H6的选择性也产生影响,结合力较弱的V-O-Si中的晶格氧是丙烷氧化脱氢的燃烧位,且燃烧温度随晶格氧与钒、硅结合强度的减小而降低。而与钒结合力较强的V=O和V-O-V中的晶格氧是丙烷氧化脱氢的选择氧化位。硅基载体形貌和结构的不同导致负载型钒氧化物催化剂丙烷氧化脱氢活性和选择性发生差异。     

TiO_2和ZrO_2担载的钒氧化物对柴油炭黑催化燃烧的原位紫外激光拉曼光谱研究

利用紫外激光拉曼(UV-Raman)光谱表征了担载TiO2或ZrO2表面的钒氧化物催化剂的分子结构,采用原位UV-Raman光谱考察了V4/TiO2和V4/ZrO2催化剂对柴油炭黑催化燃烧的真实反应状态.结果表明:随着反应温度的升高,TiO2发生了从锐钛矿相到金红石相的晶相转移;然而,ZrO2载体没有观察到明显的相转移过程发生.担载钒氧化物的结构也与钒的载量有关,当钒的载量m(m是每100个载体金属离子中所含的钒离子数)等于4时,钒氧化物在TiO2或ZrO2载体上达到了单层饱和分散,此时催化剂的氧化还原能力最强.所以,在TiO2或ZrO2担载的钒氧化物催化剂中,V4/TiO2和V4/ZrO2是各自系列催化剂中对炭黑燃烧活性最高的催化剂.在炭黑的催化燃烧过程中,原位UV-Raman光谱检测到表面含氧络合物(SOC)的形成,而且SOC主要以羧基功能团的形态存在.反应气体中NO的存在能够促进SOC的生成.     

SBA-15负载钒氧化物催化剂上甲烷选择氧化反应

对SBA-15负载的钒、钼、钨氧化物催化的甲烷选择氧化反应性能进行了比较,发现VO_x/SBA-15催化剂优于MoOx/SBA-15和WOx/SBA-15催化剂.针对钒氧化物催化剂,考察了不同钒源、不同载体以及少量P元素的添加对催化性能的影响,结果表明以SBA-15为载体的催化剂的性能好于MCM-41和Cab-O-Sil为载体的催化剂;与V₂O₅,VO(C₂O₄)相比,NH₄VO₃是制备性能良好的VO_x/SBA-15的钒源;在VO_x/SBA-15中,添加少量P元素后,HCHO的选择性有一定程度的提高.XRD,N₂物理吸附、UN-Raman和H₂-TPR表征结果表明,负载量低于3 wt%时,钒组分可能主要以高分散的单核的VO_x物种存在,我们推测该物种对甲烷选择氧化制甲醛起关键作用.     

负载型铼催化剂体系与甲醇选择氧化性能的关系

以铼酸铵为前驱体,制备了氧化物负载型铼催化剂并研究其甲醇选择氧化反应的催化性能.结果表明,Fe₂O₃和V₂O₅等氧化物负载型铼催化剂表现出很高的甲醇选择氧化制备二甲氧基甲烷的催化性能,选择性可达90%～94%(摩尔分数).选择氧化反应活性与铼担载量有关.在α－Fe₂O₃担载的铼催化剂中,以担载质量分数为1%～3%铼的催化剂活性最高[450mmol/(h·gRe)],而高于3%的铼担载量,单位铼催化活性逐渐下降.XRD,XPS和脉冲反应等结果表明,铼酸铰负载于α-Fe₂O₃载体上,并于He气氛中焙烧后,所得表面铼物种与担载量有关,当低于单层担载量时以Re⁶⁺占主导,而高于单层担载量时则Re⁶⁺与Re⁴⁺物种共存.     

丙烷选择氧化用BiCeVMoO复合氧化物催化剂中Ce组分的作用

 用X射线衍射（XRD）、激光拉曼光谱（LRS）、程序升温还原（TPR）、催化剂晶格氧反应性和微反测试等手段考察了BiCeVMoO复合氧化物催化剂的组成、结构、氧化－还原性质与催化丙烷选择氧化性能．结果表明，n（Ce）／n（Ce＋Bi）≤0．15时，Ce组分可能占据BiVMoO 结构中Bi离子所处的晶格位置．催化剂对丙烷选择氧化的催化性能与Ce组分的含量密切相关，随着Ce含量的增加，丙烯醛选择性显著升高，在n（Ce）／n（Ce＋Bi）＝0．15时达极大值．随着Ce含量的进一步增加，丙烯醛选择性下降，完全氧化产物COx选择性上升．可以认为，适量Ce组分的引入提高了催化剂晶格氧物种的反应活性，从而改善了催化剂对丙烷选择氧化的催化性能．     

负载型钒基催化剂上丙烷的氧化脱氢──酸碱性及氧化还原性质对催化性能的影响

用乙酰丙酮络钒法制备了两组不同氧化物和磷酸盐载体负载的钒载量为５％Ｖ２Ｏ５的催化剂．ＸＲＤ和Ｒａｍａｎ光谱表征结果表明，钒氧化物在载体ＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３，Ｍｇ３（ＰＯ４）２，ＡｌＰＯ４和Ｚｒ３（ＰＯ４）４上是高度分散的，没有生成明显的Ｖ２Ｏ５晶相；催化剂的可还原性与其氧化物或磷酸盐载体的金属还原电位序有较好的对应关系，与其丙烷氧化脱氢活性也存在较好的平行关系，表明钒氧化物与载体的阳离子形成了Ｖ—Ｏ—Ｍ桥键，该桥键氧较易移去，可能是丙烷氧化脱氢的活性氧物种；催化剂表面酸性位有利于丙烷Ｃ—Ｈ键的活化，但导致深度氧化产物增多．     

铋钒钼复合氧化物催化剂结构与丙烷选择氧化催化性能

用X射线衍射（XRD）、激光拉曼光谱（LRS）、程序升温还原（TPR）和微型反 应测试等手段研究了Bi-V-Mo-O复合氧化物催化剂组成、结构与丙烷选择性氧化催 化性能。结果表明不同组成的Bi-V-Mo-O复合氧化物催化剂可形成白钨矿型晶体结 构，丙烷选择氧化催化性能与催化剂组成和结构密切相关。Mo组分的引入使催化剂 的丙烷安全氧化催化性能受到抑制，丙烯醛选择性增加且在Mo/（V+Mo）原子比为 0.45时达极大值。Mo含量进一步增加，催化剂的丙烯选择性增加而丙烯醛选择性下 降。LRS和TPR结果表明，不同组成的Bi-V-Mo-O复合氧化物催化剂的丙烷选择氧化 催化性能与催化剂的金属氧物种性质相关联。     

Hydrogen production through glycerol steam reforming using Co catalysts supported on SBA-15 doped with Zr,Ce and La

The steam reforming of glycerol has been studied at 500 and 600 oC using Co/SBA-15 and Co/M/SBA-15(M: Zr, Ce, or La) promoted catalysts. The prepared materials were characterized by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy(ICP-AES), X-ray powder diffraction(XRD), hydrogen temperatureprogramed reduction(H_2-TPR), ammonia temperature-programed desorption(NH_3-TPD), nitrogen physisorption analysis(N_2-BET), transmission electron microscopy(TEM) and thermogravimetric analysis(TGA). The incorporation of promoters like Zr, Ce and La on SBA-15 support and successive Co impregnation leaded to smaller cobalt crystallites improving metaldispersion. Besides, stronger metal-support interactions between Co species and M/SBA-15 supports were observed. Thanks to the incorporation of Zr, La and mainly Ce, promoted catalysts present higher glycerol conversion than Co/SBA-15 along 5 h of time on stream. Besides, at 600 oC, Co/M/SBA-15(M: Zr, Ce, or La) catalysts produce higher hydrogen amounts than Co/SBA-15.     

Ni2P/SBA-15催化剂的结构及加氢脱硫性能

以硝酸镍为镍源, 磷酸氢二铵为磷源, 介孔分子筛SBA-15为载体, 用共浸渍法制备了含磷化镍前驱体的样品, 然后在氢气流中采用程序升温还原法, 制备了Ni2P质量分数为5%-40%的Ni2P/SBA-15催化剂. 用X射线衍射(XRD)、N2吸附脱附、透射电子显微镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)等分析测试技术对催化剂的结构进行了表征, 以噻吩和二苯并噻吩(DBT)为模型化合物, 在微型固定床反应器上对催化剂的加氢脱硫(HDS)性能进行了评价. 结果表明, Ni2P/SBA-15催化剂中SBA-15 的介孔结构依然存在, 活性组分Ni2P具有良好的分散性, 但随Ni2P含量的增加, 催化剂的比表面积、孔容和孔径均有明显减小. 当反应温度为320 ℃时, Ni2P含量为15%-25%(w)的催化剂就具有很好的加氢脱硫催化性能; 反应温度在360 ℃以上时, 所有催化剂都具有优异的深度脱硫催化性能. Ni2P/SBA-15催化剂对二苯并噻吩的加氢脱硫(HDS)主要以直接脱硫机理(DDS)进行.     

不同助剂对CuO-ZnO/SBA-15催化CO_2加氢制甲醇性能影响的研究

以硅质骨架结构介孔分子筛SBA-15为载体,采用浸渍法合成CuO-ZnO/SBA-15(CZ/SBA-15)、CuO-ZnO-MnO_2/SBA-15(CZM/SBA-15)、CuO-ZnO-ZrO_2/SBA-15(CZZ/SBA-15)三组多孔催化剂,在固定床反应器上评价了各组催化剂催化CO_2加氢合成甲醇的性能,同时结合N_2吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、程序升温脱附(H_2-TPD、CO_2-TPD)、N_2O滴定、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)等表征研究了不同助剂对CO_2催化加氢制甲醇的影响。结果表明,催化剂中的金属氧化物改变了SBA-15分子筛载体的孔径大小和比表面积;催化剂CuO-ZnO-MnO_2/SBA-15、CuO-Zn O-ZrO_2/SBA-15中铜的分散度(D_(Cu))和比表面积(A_(Cu))更大,表面CuO粒径更小,更易被还原;相比Mn-O簇,Zr-O簇为增强了碱性位点,提高了甲醇选择性。此外,CuO-ZnO-ZrO_2/SBA-15具有更高的氧空位浓度,催化活性更好,其甲醇选择性为25.02%,与CuO-ZnO/SBA-15、CuO-ZnO-Mn O_2/SBA-15相比分别提高了28%和136.9%,催化效果最好。     

Effect of aluminum modification on catalytic properties of PtSn-based catalysts supported on SBA-15 for propane dehydrogenation

The catalytic properties of PtSn-based catalysts supported on siliceous SBA-15 and Al-modified SBA-15, such as Al-incorporated SBA-15 (AlSBA-15) and alumina-modified SBA-15 (Al2O3/SBA-15), for propane dehydrogenation were investigated. Al2O3/SBA-15 was prepared either by an impregnation method using aluminum nitrate aqueous solution, or by the treatment of SBA-15 with a Al(OC3H7)3 solution in anhydrous toluene. N2-physisorption, FT-IR spectroscopy, solid-state 27Al MAS NMR spectroscopy, hydrogen chemisorption, XRF, NH3 temperature-programmed desorption, X-ray photoelectron spectroscopy and TPO were used to characterize these samples. Among these catalysts, the PtSn-based catalyst supported on Al2O3/SBA-15, which was grafted with Al(OC3H7)3, exhibited the best catalytic performance in terms of activity and stability The possible reason was due to the high Pt metal dispersion and/or the strong interactions among Pt, Sn, and the support.     

Mo-Ni2P/SBA-15催化剂的制备、表征及加氢脱硫催化性能

以介孔分子筛SBA-15 为载体, 通过分步浸渍硝酸镍、磷酸氢二铵、钼酸铵, 然后在H₂气流下程序升温还原(H₂-TPR), 制备了一系列不同Mo 含量的Mo-Ni₂P/SBA-15 催化剂. 采用X 射线衍射(XRD)、氮气吸脱附(BET)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂的结构进行了表征, 评价了催化剂对二苯并噻吩(DBT)的加氢脱硫(HDS)活性. 结果表明, Mo-Ni₂P/SBA-15 催化剂仍然保留有介孔结构, 催化剂的物相主要是Ni₂P. 催化剂表面的Ni 以Ni^δ+和Ni²⁺形式存在; P以P^δ-和P⁵⁺形式存在; Mo以Mo^δ+和Mo⁶⁺形式存在. Mo能促进催化性能的提高, 其中Mo含量为1% (w, 质量分数)的Mo-Ni₂P/SBA-15 催化剂具有最好的二苯并噻吩加氢脱硫催化活性, 在反应温度为380 ℃, 反应压力为3.0 MPa的条件下, 二苯并噻吩的转化率可达99.03%, 所有考察的Mo-Ni₂P/SBA-15都以直接加氢脱硫(DDS)途径为主.     

Co-Ni2P/SBA-15/Cordierite整体式催化剂的制备及其二苯并噻吩加氢脱硫性能

用共浸渍法制备了Co-Ni2P/SBA-15前躯体,将其调制成活性胶后均匀涂覆到预处理后的堇青石载体上,程序升温还原后制备了一系列Co-Ni2P/SBA-15/堇青石整体式催化剂。采用XRD、N2吸脱附和XPS等对催化剂进行了表征,以1 wt%二苯并噻吩(DBT)/十氢萘溶液为模型化合物,在微型固定床反应器上对催化剂的加氢脱硫(HDS)性能进行了评价。结果表明,不同Co含量的Co-Ni2P/SBA-15/堇青石整体式催化剂中都形成了Ni2P相。Co的加入提高Ni2P/SBA-15/堇青石催化剂的比表面积和孔体积。Co含量为0.55wt%的Co-Ni2P/SBA-15/堇青石整体式催化剂有最好的二苯并噻吩加氢脱硫活性,在380℃,二苯并噻吩转化率能够达到98.8%。Co的加入能够提高二苯并噻吩直接加氢脱硫产物联苯的选择性。     

Influence of the pore structure of MCM-41 and SBA-15 silica fibers on atomic layer chemical vapor deposition of cobalt carbonyl

Mesoporous high surface area MCM-41 and SBA-15 type silica materials with fibrous morphology were synthesized and used as support materials for the ALCVD (atomic layer chemical vapor deposition) preparation of Co/MCM-41 and Co/SBA-15 catalysts. Co/MCM-41 and Co/SBA-15 catalysts were prepared by deposition of Co2(CO)8 from the gas phase onto the surfaces of preheated support materials in a fluidized bed reactor. For both silica materials, two different kinds of preparation methods, direct deposition and a pulse deposition method, were used. Pure silica supports as well as supported cobalt catalysts were characterized by various spectroscopic (IR) and analytical (X-ray diffraction, Brunauer-Emmett-Teller, elemental analysis) methods. MCM-41 and SBA-15 fibers showed considerable ability to adsorb Co2(CO)8 from the gas phase. For MCM-41 and SBA-15 silicas, cobalt loadings of 13.7 and 12.1 wt % were obtained using the direct deposition method. The cobalt loadings increased to 23.0 and 20.7 wt % for MCM-41 and SBA-15 silicas, respectively, when the pulse deposition method was used. The reduction behavior of silica-supported cobalt catalysts was found to depend on the catalyst preparation method and on the mesoporous structure of the support material. Almost identical reduction properties of SBA-15-supported catalysts prepared by different deposition methods are explained by the structural properties of the mesoporous support and, in particular, by the chemical structure of the inner surfaces and walls of the mesopores. Pulse O2/H2 chemisorption experiments showed catalytically promising redox properties and surface stability of the prepared MCM-41- and SBA-15-supported cobalt catalysts.     

Effect of Ni Loading and CexZr1-xO2 Promoter on Ni-Based SBA-15 Catalysts for Steam Reforming of Methane

A series of Ni/SBA-15 catalysts with Ni contents ranging from 5wt% to 20wt% as well as 10wt%Ni/10wt?xZn-xO2/SBA-15 (z=0, 0.5, 1) were prepared. The structures of the catalysts were characterized using XRD, TPR, TEM and BET techniques. The catalytic activities of the catalysts for steam reforming of methane were evaluated in a continuous flow microreactor. The results indicated that both the Ni/SBA-15 and the Ni/CexZr1-xO2/SBA-15 catalysts had good catalytic activities at atmospheric pressure. The 10wt%Ni/SBA-15 catalyst exhibited excellent stability at 800癈 for time on stream of 740 h. After the reaction, carbon deposits were not formed on the surface of the catalyst. There existed a regular hexagonal mesoporous structure in the Ni/SBA-15 and the Ni/CexZr1-xO2/SBA-15 catalysts. The nickel species and the CexZr1-xO2 component were all confined in the SBA-15 mesopores. The CexZr1-xO2 could promote dispersion of the nickel species in the Ni/CexZr1-xO2/SBA-15 catalysts.     

柠檬酸络合法制备Ni2P/SBA-15催化剂及加氢脱硫性能

以介孔分子筛SBA-15为载体,Ni组分采用柠檬酸(CA)配合法,制备了Ni2P质量含量为25%～45%、P/Ni为0.8、CA/Ni为0～1.5的一系列CA-Ni2P/SBA-15催化剂.利用XRD和N2吸脱附表征了催化剂结构,以二苯并噻吩(DBT)为模型硫合物,对催化剂加氢脱硫(HDS)性能进行了评价,考察了CA/Ni比对催化剂结构和反应性能的影响.结果表明,催化剂仍然保持有介孔结构,催化活性物相为Ni2P.反应温度为300～340℃时,Ni2P含量和CA/Ni比都对催化剂的性能有一定的影响,反应温度在360℃以上时,Ni2P含量和CA/Ni比对催化剂性能的影响不明显.Ni2P含量为35%、CA/Ni比为1.0的催化剂具有最好的HDS活性,DBT的转化率可达98%.