多金属ZSM-5催化剂的制备及其催化氨化合成2,6-二甲基吡啶

通过掺杂制备了一系列多金属改性的ZSM-5催化剂,并用于丙酮和甲醇氨化合成2,6-二甲基吡啶的反应中.在固定床反应器上筛选出催化性能良好的催化剂6%Pb-0.5%Fe-0.5%Co/ZSM-5(200),探讨了过渡金属掺杂的促进作用,并考察了反应温度、氨醇比、酮醇比、水含量和停留时间对反应性能的影响.结果表明,该催化剂...     

甲醇芳构化反应中Ag/ZSM-5催化剂的失活特性

通过四次连续反应-再生循环实验对甲醇芳构化催化剂Ag/ZSM-5进行了失活再生研究,结果表明催化剂通过烧碳可以得到部分再生.对反应-再生后的催化剂进行了X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)表征,证实芳构化过程中催化剂的ZSM-5骨架结构保持完好,金属烧结也不严重.傅里叶红外光谱(FTIR)和氨-程序升温脱附(NH3-TPD)实验证实了反应生成的水使催化剂在475℃发生水热脱铝,进而导致Brφnsted酸流失及催化剂的芳构化反应能力不可逆下降.     

硅烷化改性对纳米ZSM-5甲醇制汽油催化剂性能的影响

对比了水热处理后微米ZSM-5和纳米ZSM-5分子筛的物化性质和催化甲醇制汽油(MTG)的反应性能,发现采用纳米ZSM-5分子筛催化剂能得到较高的汽油收率和较长的寿命,但汽油中均四甲苯含量较高.对纳米ZSM-5分子筛进行硅烷化处理,利用低温N_2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、氨气程序升温脱附(NH_3-TPD)对改性前后的样品进行表征.在温度380℃、压力2.0 MPa、空速3.0 h~(-1)的反应条件下进行MTG反应,对硅烷化改性后的催化剂进行评价.结果表明,负载SiO_2后催化剂的强酸中心降低,比表面积和孔容降低.纳米ZSM-5分子筛合适的SiO_2负载量为2%,硅改性后用于MTG反应,催化剂的寿命和汽油收率分别由改性前的144 h和33.6%显著增加到180 h和34.4%.当SiO_2负载量继续增加时,催化剂寿命和汽油收率逐渐降低.另外,随SiO_2负载量的增加,其催化MTG所得汽油产品中的异构烷烃和芳烃含量降低,烯烃和正构烷烃含量增加,均四甲苯含量显著降低,改善了油品质量.     

蜂窝催化剂上甲醇自热重整制氢的动力学研究

400 ℃～460 ℃，400 h－1～1 600 h－1，O2/CH3OH(mol ratio)=0.10～0.25,H2O/CH3OH (mol ratio) =1.0～1.8下，通过正交实验设计方法，用BSD-2A型内循环无梯度反应器研究了Zn-Cr/CeO2-ZrO2蜂窝催化剂上甲醇自热重整制氢反应的宏观动力学。以甲醇水蒸气重整反应、甲醇分解反应和甲醇完全氧化反应为独立反应进行了研究，得出了幂指数型反应速率表达式,并根据实验结果，利用最小二乘法求解了动力学参数值。F检验表明该动力学模型是高度显著的。该多重反应动力学方程的得出为蜂窝反应器的进一步模拟、优化和设计提供了数据。     

低硅铝比ZSM-5分子筛上C4烃的催化裂解反应

以低硅铝比(n(SiO2)/n(Al2O2)=20-45)的ZSM-5分子筛为催化剂,研究了混合C4烃的催化裂解反应,并对不同硅铝比的ZSM-5分子筛进行了酸性表征.混合C4烃的催化裂解反应结果表明,低硅铝比的ZSM-5分子筛具有较高的低温催化活性,高硅铝比ZSM-5分子筛催化剂上乙烯和丙烯的收率高于低硅铝比ZSM-5分子筛催化剂,低硅铝比ZSM-5分子筛上苯和甲苯的收率高于高硅铝比ZSM-5分子筛催化剂.在反应温度为625℃时,硅铝比为20的ZSM-5分子筛催化剂上乙烯、丙烯、苯和甲苯的总收率可达79.42%.酸性表征结果表明,硅铝比低的ZSM-5分子筛具有更多的Bronsted(B)酸酸量、Lewis(L)酸酸量及总酸酸量,这是低硅铝比ZSM-5分子筛具有低温高活性及高的苯和甲苯收率的原因.     

Fe-Cu/ZSM-5催化剂的NH_3-SCR脱硝性能

通过浸渍法制备了Fe和Cu含量比不同的系列Fe-Cu/ZSM-5催化剂,利用XRD、H2-TPR、NH3-TPD和原位DRIFTS等技术对催化剂进行了表征,并对其NH3-SCR脱硝性能进行了研究。结果表明,双金属改性的Fe-Cu/ZSM-5催化剂活性温度窗口拓宽,其中,Fe-Cu/ZSM-5 1∶4催化剂脱硝性能优异,250-450℃下脱硝效率均超过90%,335℃时脱硝效率达到最大值96.46%。铜和铁物种能以无定型氧化物良好分散于载体表面,双金属负载改性催化剂保留了ZSM-5的晶体结构。Fe-Cu/ZSM-5 1∶4催化剂具备丰富的酸性位、良好的氧化还原性能,一定温度条件下NH3-SCR反应过程中同时存在E-R机理和L-H机理,且E-R机理反应起始温度低于L-H机理;200℃为催化脱硝反应的起活温度。     

双金属Ce-Mn/ZSM-5催化剂的制备及NH3-SCR脱硝性能研究

采用浸渍法制备了铈锰复合氧化物分子筛催化剂(Ce-Mn/ZSM-5),在固定床反应器上考察不同Ce/Mn质量比对分子筛催化剂选择催化还原NO的影响,利用XRD、TEM、NH_3-TPD、H_2-TPR、in-situ DRIFTS等手段对催化剂进行了表征分析。结果表明,双金属改性的Ce-Mn/ZSM-5催化剂在NH_3-SCR反应中表现出较为优异的催化活性,具有较宽的活性温度窗口。当Ce/Mn质量比为0.4时,催化剂具有最佳的脱硝效率,在265-465℃脱硝率均可达到80%以上,在370℃时,NO的转化率最高可达97.28%。锰和铈物种高度分散于催化剂表面,未改变ZSM-5的晶体结构,且构成协同作用。0.4Ce-Mn/ZSM-5具备丰富的酸性位、良好的氧化还原性能,该配比有助于催化剂的催化活性和稳定性的提高,在NH_3-SCR反应过程同时遵循E-R机理和L-H机理。     

低硅铝比ZSM-5分子筛上C4烃的催化裂解反应

以低硅铝比(n(SiO2)/n(Al2O3)=20-45)的ZSM-5分子筛为催化剂, 研究了混合C4烃的催化裂解反应, 并对不同硅铝比的ZSM-5分子筛进行了酸性表征. 混合C4烃的催化裂解反应结果表明, 低硅铝比的ZSM-5分子筛具有较高的低温催化活性, 高硅铝比ZSM-5分子筛催化剂上乙烯和丙烯的收率高于低硅铝比ZSM-5分子筛催化剂, 低硅铝比ZSM-5分子筛上苯和甲苯的收率高于高硅铝比ZSM-5分子筛催化剂. 在反应温度为625 ℃时, 硅铝比为20的ZSM-5分子筛催化剂上乙烯、丙烯、苯和甲苯的总收率可达79.42%. 酸性表征结果表明, 硅铝比低的ZSM-5分子筛具有更多的Bronsted(B)酸酸量、Lewis(L)酸酸量及总酸酸量, 这是低硅铝比ZSM-5分子筛具有低温高活性及高的苯和甲苯收率的原因.     

金属氧化物和硅沉积改性 ZnO/SiO2/ZSM-5的甲醇择形芳构化反应催化研究

采用真空浸渍法对ZSM-5分子筛进行硅沉积和负载金属修饰,制备了复合改性的ZnO/SiO₂/ZSM-5催化剂,并将它应用于甲醇择形芳构化反应中。采用XRD、BET、NH₃-TPD、SEM、TEM等方法对制备的催化剂进行了物化表征。考察硅沉积次数和ZnO负载量对甲醇芳构化反应(MTA)中对二甲苯(PX)的选择性和收率的影响。结果表明,两次硅沉积改性并负载2.0%金属ZnO的ZSM-5分子筛具有较高的PX收率,在优化的反应温度420 ℃、反应压力0.2 MPa、甲醇空速WHSV为1.25 h^-1下,PX收率在28%以上。     

沸石催化甘蔗渣裂解制备多壁碳纳米管（英文）

通过催化热解农业废弃物甘蔗渣(SCB),采用两步工艺生产具有显著应用价值的碳纳米管(CNTs)。主要研究沸石催化剂(HZSM-5、HMOR和HY)、热解温度(450-700℃)和SCB/ZSM-5的比例(3-12)对SCB催化热解的影响,确定最佳工艺参数。随后,将第一步产生富含碳的热解产物用于第二步由Co-Mo/MgO催化生长CNTs。通过简单的两步工艺催化热解SCB生产CNTs。SCB的催化热解在半间歇式反应器(外径=4 cm,长度=90 cm)中进行,CNTs的生长在水平反应器(外径=2.5 cm,长度=100 cm)中进行。两个反应器通过玻璃管(直径0.6 cm,长度12 cm)连接并将热解产物从反应器I转移到反应器II。在半间歇式反应器中放入经过预处理的SCB和沸石催化剂,并以20℃/min加热到反应所需温度。随后,将0.5 g Co-Mo/MgO加入到水平反应器中作为CNTs的生长催化剂。在一个典型的实验中,将2 g沸石催化剂、24 g SCB放入半间歇式反应器,研究了不同种类沸石催化剂在500℃温度条件下对SCB热解的影响。接着,使用HZSM-5研究了不同温度(450-700℃)对SCB热解的影响。最后,研究了不同SCB/ZSM-5投料比例(SCB/ZSM-5=3、6、9、12)对SCB热解的影响。此外,水平反应器中的CNTs生长温度恒定为700℃。通过XRD、TPR和TPD进行催化剂表征。XRD谱图证实了催化剂存在MgO和Co_3O_4,以及以小尺寸颗粒形式存在的CoMoO4和MgMoO4。使用XRD数据根据Scherrer方程计算45%Co-5%Mo/MgO催化剂的平均晶粒尺寸为25.8 nm。TPR分析表明,Co-Mo/MgO催化剂是由未反应的Co_3O_4以及混合氧化物组成。使用XRD数据,计算得到HZSM-5、HMOR和HY的平均晶粒尺寸分别为43、41和51 nm。NH3-TPD分析表明沸石催化剂存在大量的酸性位点。催化热解SCB结果表明,由HY和HZSM-5催化剂在500℃得到的挥发性产品(生物油和气体)的总收率值分别为34.4%和32.8%,而使用HMOR产生的这些挥发性产品的收率值最低(28.8%)。用HZSM-5催化热解SCB获得了最高的炭产量(23.1%)。然而,使用HMOR和HY热解催化剂产生的炭产量值较低,分别为15.8%和9.8%。使用TEM表征通过两步法生产的碳纳米管,并且测量了CNTs的外径。数据显示,用HZSM-5进行SCB热解产生了直径分布范围较宽的CNTs (10-56 nm),而用HMOR和HY热解催化剂则分别获得了直径较窄的CNTs (13-44 nm,12-28 nm)。拉曼光谱分析表明,使用HZSM-5作为SCB热解的催化剂可以生产最优的CNTs。研究了不同热解温度对CNTs产量的影响。结果显示,将热解温度从450℃提高到500℃,炭产率值从6.7%达到最佳值23.1%,接着增加温度至700℃,炭产量下降至16.7%。随后对不同温度下催化热解形成的炭产品进行TEM表征,结果显示,随着温度的升高炭产品中CNTs的比例下降,CNTs的直径范围变窄。拉曼光谱分析结果表明,在500和700℃形成的CNMs具有最少的缺陷。研究了投料比例对炭产品产量的影响,结果表明,SCB/ZSM-5的比例从3提高到12,生物油和气体的总产量从36.4%下降到32.8%,而生物炭的产量分别从63.6%增加到67.2%。根据催化剂的质量计算得到炭产量的最佳值是使用SCB/ZSM-5比例为6。使用TEM表征不同投料比例生产的炭产品,分析表征结果可得SCB/ZSM-5的比例为6,是形成具有良好质量的致密CNTs的最佳选择。并且不同投料比例的拉曼光谱显示,SCB/ZSM-5比例为6可以生产最优的CNTs。沸石类型(HZSM-5、HMOR和HY)、热解温度(450-700℃)和SCB/ZSM-5比例(3-12)影响CNTs和热解产物(气体、生物油和生物炭)的产量。实验结果表明,获得最高CNTs产量的条件为:热解温度为500℃、SCB/ZSM-5比例为6;获得最高生物油和气体总产量(40%)的条件为:热解温度为700℃、SCB/ZSM-5比例为12。TEM分析表明,使用HZSM-5催化剂在热解温度450℃只生成竹节状碳纳米管(BCNTs),而CNTs和碳纳米洋葱(CNO)是在较高温度热解温度(500-700℃)下产生的。使用SCB/ZSM-5的比例为6时,生成CNTs的直径分布范围最大(7-76 nm)。拉曼光谱分析表明,使用SCB/ZSM-5的比例为6时,形成的CNTs最优。该研究显示,在半间歇式反应器中催化热解SCB是生产CNTs的有效技术,通过对工艺和反应器的优化可以达到更好的效果。     

甲醇在电结晶银催化剂上催化氧化制浓甲醛

研究了用电结晶银催化剂由甲醇催化氧化脱氢直接制备浓甲醛的最佳反应条件。结果表明,当反应温度为640℃,氧醇分子比为0.505,惰性气体量为0.6升/分(其中含N_297—95％,CO_23—5％)时,制得的浓甲醛的重量浓度大于50％,醇含量小于3％,符合用于制备聚甲醛的浓甲醛质量要求;在该反应条件下,甲醇的转化率为97.6％,甲醛产率为87.1％,反应选择性为89.2％,空速为43300小时~(-1),时空产率为0.22克分子甲醛/克催化剂·小时。根据热力学和宏观动力学的观点解释了所得的主要实验结果。     

铜基催化剂上甲醇常压分解本征动力学的研究 Ⅰ.CO-H_2-CH_3OH 系统

本文在常压下用直流管式等温积分反应器研究了C301型铜基催化剂上CO-H_2-CH_3OH 系统中甲醇分解反应本征动力学。在不同温度和组成的情况下测定了甲醇分解的速率。用非线性最小二乘法对幂函数型甲醇分解反应本征动力学模型进行了参数估值,得到甲醇分解的动力学方程为:R_m=-(dN_m)/(dW)m=0.3202×10~(10)exp(-(26610)/(R_gT))p_(H_2)~(-0.25)p_(CO)~(-0.25)p_m~(0.5)mol/(g·hr)由甲醇分解反应的活化能求得合成反应的活化能为14990 cal/mol。     

CO2加氢合成二甲醚的催化剂的制备

先采用均匀沉淀法制备出CuO—ZnO催化剂,然后以CuO—ZnO催化剂作为晶核采用水热合成法制备出CuO—ZnO／HZSM-5（氢型ZSM-5分子筛）复合催化剂．利用X射线衍射和氨程序升温脱附手段对复合催化剂进行表征,并应用于CO2催化加氢合成二甲醚的反应．研究结果表明,在相同的反应条件下,这种CuO—ZnO／HZSM-5复合催化剂与采用物理混合法制备出的复合催化剂相比具有更好的催化效果,不但提高了CO2的转化率、二甲醚的选择性以及二甲醚和甲醇的总选择性,同时还改善了催化剂的稳定性．     

甲苯/甲醇择形烷基化制备对二甲苯中高性能HZSM-5催化剂的制备及反应性能评价

对添加不同造孔剂用量挤条成型的HZSM-5分子筛,通过浸渍法制备了金属-非金属复合改性的催化剂,采用X射线衍射(XRD)、压汞法等手段对催化剂的结构进行了表征,在固定床等温反应器上考察了HZSM-5分子筛催化剂在甲苯与甲醇烷基化反应中的性能.结果表明,在温度为540℃、压力为0.5 MPa、质量空速为2 h~(-1)、n(甲醇):n(甲苯)=1:2、n(甲苯+甲醇):n(H_2O):n(H_2)=1:1.3:4的优化反应条件下,高造孔剂用量的HZSM-5分子筛催化剂上甲苯转化率达28%~34%,对二甲苯在二甲苯异构体中的选择性为92%~96%,单程稳定运行超过1200 h.活性下降的催化剂经原位再生后性能基本恢复,并通过N2吸附、热重分析(TG-DTG)、氨气-程序升温脱附(NH3-TPD)、拉曼光谱(Raman)、紫外-可见分光光谱(UV-Vis)和核磁共振(NMR)等手段对反应前后的催化剂进行了表征.     

甘油脱水合成丙烯醛ZSM-5催化剂的孔结构和酸性调控

研究了ZSM-5 孔结构和表面酸性对甘油脱水合成丙烯醛反应性能的影响. 在碱浓度为0.2 mol·L^-1的NaOH溶液中, 分别在65和85 ℃条件下对ZSM-5进行化学刻蚀, 成功地制备了含微介孔的ZSM-5催化剂, 提高了催化剂的表面强酸密度. 碱处理后的ZSM-5催化剂在甘油脱水反应中的稳定性得到显著提高, 在ZSM-5-at85 (经85 ℃碱处理的ZSM-5)催化剂上甘油转化率在反应10 h 后仍可保持95%以上, 丙烯醛选择性达到78%. 采用N₂吸附-脱附等温线、X射线粉末衍射(XRD)、²⁷Al 固体核磁共振(²⁷Al MAS-NMR)和透射电子显微镜(TEM)等手段对ZSM-5 结构和表面性质进行了表征, 实验结果表明在碱处理过程中骨架中的硅发生了溶脱现象, 在分子筛表面上形成了大量介孔, 但是ZSM-5 的MFI 拓扑结构没有发生变化, 骨架中的大部分铝得到保持. X射线光电子能谱(XPS)、X射线荧光光谱(XRF)和氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)证实了在碱处理后ZSM-5分子筛外表面的Si/Al 摩尔比低于其骨架中的比例, 由此表明脱硅现象主要发生在ZSM-5 的外表面, 在新产生的介孔区域由于Si/Al 摩尔比的降低使得强酸密度得到提高. 具有微介孔结构和较高酸密度的ZSM-5催化剂增强了反应物扩散性能和容碳能力, 这对于提高甘油脱水合成丙烯醛催化剂的活性和稳定性起到了关键作用.     

甲醇芳构化中催化剂酸性对脱烷基、烷基化和异构化反应的影响

在Zn/P/ZSM-5催化剂上研究了甲醇、二甲苯、甲苯和甲醇等不同进料下芳烃产品分布随反应积碳的变化, 发现催化剂积碳对芳构化反应、脱烷基反应和烷基化反应的影响不同. 在不同硅铝摩尔比(Si/Al 比)和Zn负载量的Zn/P/ZSM-5 催化剂上进行甲醇转化, 考察催化剂酸性位点强度、密度和类型与芳烃收率和产品分布之间的关系, 发现当强酸位点酸密度下降时, 脱烷基反应最先被抑制, 其次是芳构化反应和异构化反应, 而烷基化反应却不受影响. 在Si/Al 比为14, 3% (w) Zn 负载量的Zn/P/ZSM-5 催化剂上可得到75%左右的芳烃收率, 二甲苯收率在35%左右, 具有重要的工业应用前景.     

甲醇转化制低碳烯烃过程中MgZSM—5催化剂失活动力学的研究

用微型固定床连续反应器,考察了甲醇转化制低碳烯烃过程中MgZSM-5分子筛催化剂的失活规律。在常压下,分别测定了反应活化能、反应级数及460—500℃范围内的失活反应活化能和失活反应级数。得到的失活动力学速率式为: -γ=4.61×10~5exp(-99.71/(RT)×10~3)C·a -(da)/(dt)=2.42×10~2C~0.059exp(-63.93/(RT)×10~3)a     

改性纳米HZSM-5催化剂上甲苯与甲醇的烷基化反应

以Si,P,Mg复合改性的纳米HZSM-5为催化剂,进行了甲苯与甲醇的烷基化反应;并采用X射线衍射,NH3程序升温脱附,红外和低温N2吸附等方法研究了改性前后催化剂酸性质和孔结构的变化.在小型固定床反应器上,考察了载气量、反应温度和重时空速等反应条件对烷基化反应性能的影响.在2h-1,460℃,甲苯/甲醇比,水/烃比和...     

甲醇在几种甲醇合成催化剂上的分解

本工作考察了甲醇在Cu-Zn-Al、Zn-Cr和Pd/Al_2O_3催化剂上的分解反应。所用的条件范围是:LHSV~(?)0.3—3.Gh~(-1),温度230—100℃,压力0.5—8.0MPa。各催化剂在各自适宜的条件下都有很好的甲醇分解活性,但选择性差别较大。Cu-Zn-Al催化剂上的主要付产物是甲酸甲酯,其产量随温度和接触时间的增加而迅速下降,具有中间产物的特征。Pd/Al_2O_3明显地催化甲醇脱水,二甲醚选择性达30%以上。Zn-Cr催化剂于375℃使用时,在本工作所用的压力和空速范围内可保持99%左右的甲醇转化率,其中(H_2+CO)选择性80%以上,H_2/CO比接近2.0,付产一部分二甲醚。在三种催化剂上,CH_4及CO_2产量都很少,其顺序是Pd/Al_2O_3>Zn-Cr>Cu-Zn-Al。最后还将实验结果与用化学计最法计算的选择性作了对照验证。     

Ag(x)/ZSM-5催化剂的CH4-SCR脱硝性能

采用浸渍法制备Ag(x)/ZSM-5(x=3、6、9)催化剂。采用XRD、SEM、NH_3-TPD、Py-FTIR、XPS和NO-TPD等手段对催化剂的理化性质进行表征,在常压固定床微型反应器中评价催化剂甲烷选择性催化还原(CH_4-SCR) NO催化性能,考察Ag负载量对Ag(x)/ZSM-5催化剂CH_4-SCR脱硝性能的影响。结果表明,ZSM-5分子筛负载Ag,催化剂的酸性和酸量发生变化,改善了催化剂对NO的吸附脱附性能。随着Ag负载量增加,形成较大的Ag晶粒,有利于甲烷活化,Ag(x)/ZSM-5催化剂CH_4-SCR脱硝活性提高。Ag(9)/ZSM-5催化剂CH_4-SCR脱硝性能较好,在350℃时NO转化率为41.87%。