有机-无机骨架杂化酸碱双功能高硅Y型沸石的制备和结构表征

以甲胺水溶液为改性剂, 高硅Y型沸石可在常温下吸附甲胺(MA)制备有机-无机杂化酸碱双功能高硅Y型沸石材料. X 射线粉末衍射(XRD), 固体²⁹Si魔角核磁共振(¹³C及²⁹Si MAS NMR)表征表明甲胺分子与高硅Y型沸石骨架相互作用导致沸石结构发生变化, 骨架上生成新的Si—N键及Si—OH. 以热重分析(TG/DTG), NH₃, CO₂程序升温脱附(NH₃-TPD和CO₂-TPD)研究杂化Y型沸石的酸碱性质及其经不同温度焙烧后的变化, 结果表明, 杂化后沸石的酸/碱量, 尤其是后者明显增大, 其原因是骨架上生成了新的Si—OH及Si—N键.     

碱土金属对MnOx-CeO2/ZrO2-PILC催化剂SCR活性影响研究

采用浸渍法模拟低温选择性催化还原(SCR)催化剂MnO_x-CeO₂/ZrO₂-PILC的碱土金属中毒特性,研究了碱土金属及其负载量对中毒程度的影响。实验表明,钙/镁的添加会引起催化剂中毒,催化剂中毒失活程度与碱土金属的负载量有关。运用 X射线衍射(XRD)、H₂程序升温还原( H₂-TPR)、氮气吸脱附及 NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)对新鲜催化剂以及碱土金属中毒后的催化剂进行了表征。结果表明,钙/镁中毒后催化剂的比表面积降低、催化剂氧化还原性和表面酸性减少,进而造成催化剂失活。     

催化剂Zn-Sr-SiO2的制备及其 对甲醇脱氢制备无水甲醛的催化性能

采用溶胶凝胶法制备了催化剂Zn-Sr-SiO₂，其结构经SEM、 XRD、 N₂吸附/脱附、NH₃-TPD和CO₂-TPD表征。利用固定床反应器评价了Zn Sr SiO2对甲醇脱氢制备无水甲醛反应的催化性能。研究了焙烧温度，Zn负载量，Zn/Sr摩尔比，载气流量，质量空速等因素对催化性能的影响，以及催化剂的寿命、失活与再生。结果表明：制备催化剂的最佳条件为焙烧温度700 ℃， Zn负载量为15%， Zn/Sr为5/1。反应温度为600 ℃，甲醇的质量空速为4.47 h^-1时，甲醇的转化率为25.35%，甲醛的选择性为91.98%。催化剂寿命为33 h。再生后，催化剂的中强碱性位得到了再生。     

MnOx/SAPO-11催化剂的制备、表征及其低温NH3-SCR活性

分别采用浸渍法、柠檬酸络合法以及沉淀法在SAPO-11分子筛上负载MnO_x,制备了一系列MnO_x/SAPO-11催化剂。考察了催化剂的低温NH₃选择性催化还原(SCR) (NH₃-SCR) NO_x的性能。结果表明,沉淀法制备的负载量为20%(w)的MnO_x/SAPO-11催化剂表现出最优异的低温NH₃-SCR性能及N₂选择性。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能量散射谱(EDS)、原子吸收光谱(AAS)、N₂吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)以及NO/O₂程序升温脱附-质谱(NO/O₂-TPD-MS)等多种表征手段对催化剂的结构及表面性质进行分析。表征结果显示,采用不同方法制备催化剂时,其表面MnO_x的存在形式和晶相结构不同。沉淀法制备的催化剂表面存在无定型态MnO_x以及MnO₂晶型,具有较大的介孔及外表面积、更多比例的Mn⁴⁺和化学吸附氧,同时表面存在对反应有利的中强酸以及强酸。因此,催化剂在低温SCR反应阶段能够生成重要中间产物NO₂,从而表现出最佳低温活性。同时,三种制备方法均能使MnO_x相对均匀分散在SAPO-11表面。SAPO-11对催化剂表面MnO_x物种的形成具有一定的影响,从而影响催化剂的酸性,拓宽了MnO_x的活性温度窗口,提高了催化剂的N₂选择性。     

Cu/Hβ催化剂NH3选择性催化还原NO性能研究

采用浸渍法制备了以Hβ分子筛为载体的负载氧化铜催化剂,考察了Cu负载量对催化剂NH₃选择性催化还原NO反应(NH₃-SCR)性能的影响,通过XRD、N₂吸附-脱附、NH₃-TPD、NO-TPD、H₂-TPR、EDS和XPS等表征技术研究了催化剂的物理化学性质和SO₂存在条件下催化剂活性降低的原因。结果表明,反应气体不含SO₂,Cu负载量为3%,即Cu(3)/Hβ催化剂有较高的反应活性,t₉₅为169℃;反应气体含SO₂,Cu负载量为2%时,即Cu(2)/Hβ催化剂的反应活性较好,t₉₅为225℃。反应前后催化剂的分析结果表明,SO₂存在条件下催化剂活性降低的主要原因是在低温条件下,SO₂与NH₃反应生成的硫铵盐覆盖了催化剂活性中心。     

CTAB-P123辅助制备有序介孔KF/Al-Ce-SBA-15固体碱及其催化性能

为了缩短有序介孔氧化硅(SBA-15)基固体碱催化剂的工艺流程,制备长程有序介孔固体碱,本文以十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)-三嵌段表面活性剂P123为模板剂,以KF为改性剂,两步法合成有序介孔KF/Al-Ce-SBA-15(KF/ACS)固体碱催化剂,采用小角X射线衍射(小角XRD)、N₂吸附-脱附曲线、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、CO₂程序升温脱附(CO₂-TPD)等手段,对催化剂的结构与性能进行表征,并研究了其在合成丙二醇甲醚(PM)中的催化性能。 当n(Al)/n(Ce)=0.12,KF的质量分数为10%时,KF/ACS催化剂不仅能够保持长程有序介孔结构,并且显示出强碱性能。 在催化甲醇与环氧丙烷(PO)合成PM的反应中,PM的收率达到92.0%,1-甲氧基-2-丙醇(PPM)选择性达到96.1%以上,并能有效抑制二丙二醇甲醚等副产物。     

载体效应与镍晶粒尺寸对CO2甲烷化低温催化性能的影响

采用等体积浸渍法制备MgO和CeO₂负载的一系列不同镍含量催化剂，对其进行了二氧化碳甲烷化催化性能评价。研究结果表明NiO/CeO₂基催化剂具有优异的低温催化活性，其中80%NiO/CeO₂催化剂，在18 L/(g·h)、H₂/CO₂=4和350℃反应条件下甲烷产率为67%。探究了镍含量对NiO/MgO和NiO/CeO₂催化剂活性的影响，结果表明，随着镍含量增加，二氧化碳转化率、甲烷产率升高，在镍负载量为50%～80%时催化性能最佳。通过X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H₂-TPR)、拉曼(Raman)、CO₂-TPD表征探究不同载体和Ni晶粒大小对NiO/MgO,NiO/CeO₂催化剂催化活性的影响。本研究可为设计具有优异低温催化性能的二氧化碳甲烷化催化剂提供参考。     

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.     

二氧化锰在低温NH3-SCR催化反应上的形貌效应

利用水热法制备了三种不同形貌的MnO₂催化剂,分别为α-MnO₂纳米棒,γ-MnO₂纳米片和δ-MnO₂纳米薄膜组装的微球,考察了纳米材料的形貌结构对催化剂低温选择性催化还原(SCR)反应性能的影响,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、N₂吸附-脱附、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)以及拉曼(Raman)光谱等表征手段对催化剂的结构进行了分析。结果表明,在50-250 ℃的温度范围内,γ-MnO₂纳米片表现出最优的SCR催化性能,不仅NOx转化率最高而且N₂选择性也最好。表征结果表明,比表面积并不是影响MnO₂催化性能的主导因素,纳米材料的晶型结构与表面暴露的活性晶面共同决定着催化剂的SCR性能。γ-MnO₂纳米片表面暴露的(131)晶面上不仅存在着大量的配位不饱和Mn离子,从而形成了较多的强酸性位点;而且还存在着较多的活性氧物种。这些活性位点可以使得NH₃和NO_x的活化过程在较低温度下进行。高浓度的流动性氧以及高价态的Mn₃₊和Mn⁴⁺也使得催化剂的氧化还原反应更易发生。     

基于钛锡载体的SCR低温脱硝催化剂的表面性质研究

采用共沉淀法制备TiO₂-SnO₂固溶体,浸渍法负载CeO₂得到一系列xCeO₂/TiO₂-SnO₂负载型催化剂,在模拟NH₃选择性催化还原NO_x(NH₃-SCR)反应条件下考察催化剂低温脱硝活性。通过X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、程序升温还原(H₂-TPR)、程序升温脱附(NH₃-TPD)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、原位漫反射傅里叶变换红外光谱(in situ DRIFTS)等表征技术,研究了氧化铈负载后催化剂的微观结构、表面物种的存在状态、表面酸位等表面性质及NH₃吸附特性。结果表明,Ce:Ti物质的量比为0.1时,催化剂催化脱硝反应活性最高,同时具有较宽的温度窗口(250~300℃)和热稳定性;铈的过量负载会导致催化剂比表面积减小、活性窗口变窄,同时其氧化还原能力和NH₃吸附能力也减弱。NH₃-TPD结果显示,CeO₂的负载导致催化剂NH₃在弱酸及中等酸位的吸附显著增强,与催化剂NH₃-SCR最佳反应物温度降低有关。in situ DRIFTS表明,xCeO₂/TiO₂-SnO₂催化剂的Lewis酸位和Brønsted酸位强度均明显增强,同时,在1657~1666cm^-1处出现新的Brønsted酸位,参与SCR反应的主要物质是NH₄⁺分子。     

New ZnCe catalyst encapsulated in SBA-15 in the production of 1,3-butadiene from ethanol

ZnO-CeO2/SBA-15 catalysts were prepared by two kinds of solid-state grinding method and used for the production of 1,3-butadiene(1,3-BD) from ethanol.A mixture of SBA-15(with or without organic template) and metal precursors were ground in solid-state.The obtained catalysts were characterized by TG,N2 adsorption-desorption,TEM,XRD,Py-FTIR and NH_3-TPD techniques.Superior dispersion of metal oxides and more exposed acid sites were achieved on the catalyst lOZn_1Ce_5-AS with the presence of organic template in SBA-15 during the solid-state grinding process.The catalytic performance was evaluated in a fixed-bed reactor and a 1,3-butadiene selectivity of as high as 45% is achieved.This is attributed to the coupling effect of Zn and Ce species in the mesopores of SBA-15,in which Zn promotes ethanol dehydrogenation and Ce enhances aldol-condensation,respectively.Additionally,solvent-free method inspires new catalyst synthesis strategy for the production of 1,3-butadiene from ethanol.     

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。     

由不同镍盐前体制备高分散Ni/SBA-15催化剂：活化氛围的影响

以硝酸镍和乙酸镍为镍前体,用浸渍法分别在空气和氢气氛围活化制得系列Ni/SBA-15催化剂,通过XRD、H₂-TPD、N₂物理吸附和在线质谱等物理化学手段对催化剂进行了表征,并结合微型高压反应釜萘加氢反应,评价了催化剂的加氢性能。结果表明,氢气氛围活化对硝酸镍为镍前体所制Ni/SBA-15催化剂的镍分散度和活性有显著促进作用,而空气氛围活化对乙酸镍为镍前体所制催化剂有明显促进作用。根据催化剂前体在不同氛围活化时的热分解产物,提出了活化氛围对不同镍前体制得Ni/SBA-15催化剂所产生的作用机理。     

钾调变Mo/SBA-15催化剂用于乙烷选择氧化制乙醛(英文)

采用两步浸渍法制备钾改性的Mo/SBA-15催化剂.采用N2吸附,X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱,拉曼(Raman)光谱,NH3程序升温脱附(NH3-TPD),CO2程序升温脱附(CO2-TPD),H2程序升温还原(H2-TPR)等手段表征催化剂的物理化学性质.研究结果表明,在Mo0.75/SBA-15中添加K之后,有新物种钾钼酸盐生成,并且当K/Mo的摩尔比不同时,钼物种的存在状态也不同.添加钾之后,催化剂的活性和总醛(甲醛、乙醛、丙烯醛)的选择性均有所提高,并且受钾的添加量影响.在575°C时,在K0.25-Mo0.75/SBA-15催化剂上醛的收率可高达8.5%(摩尔分数).     

Oxidative Dehydrogenation of 1-Butene to 1,3-Butadiene Using CO2 over Cr-SiO2 Catalysts Prepared by Sol-gel Method

A series of Cr-SiO₂ catalysts with a Cr content(mass fraction) ranging from 0.5% to 9% was prepared by a sol-gel method. The catalysts were characterized by XRD, N₂ adsorption, EDX elemental mapping, Raman spectroscopy, UV-Vis spectroscopy, XPS and H₂-TPR, and their catalytic behavior in the dehydrogenation of 1-butene to 1,3-butadiene(BD) using CO₂ as a soft oxidant was studied. The initial BD yield is well correlated with the amount of Cr⁶⁺ in the fresh catalysts. The highest BD yield of ca. 34% is achieved on the catalysts with 5%-9% Cr at 600℃ and weight hourly space velocity(WHSV) of 4.5 g·g_cat^-1·h^-1. The promoting effect of CO₂ on the BD yield was observed, which can be attributed to the reaction coupling between a simple dehydrogenation of 1-butene and the reverse water-gas shift reaction as well as regaining the oxidation state(lattice oxygen) of reduced Cr³⁺ species due to the mild oxidation ability of CO₂. The Cr-SiO₂ catalyst exhibits higher BD yield than the Cr catalyst supported on SBA-15, which is attributed to the higher amount of Cr⁶⁺ present on the former catalyst.     

MoO3/Al-SBA-15改性催化剂及其在煤焦油加氢裂化中的应用

利用蒸发诱导法制备了HCl改性的MoO₃/Al-SBA-15系列催化剂，采用XRD、BET、TEM、NH₃-TPD进行了表征。结果表明，改性后的催化剂保留着SBA-15的六角结构，孔道结构保持有序状态，改性后样品的孔径8 nm左右，壁厚4 nm左右，属于典型的介孔分子筛，活性组分在载体中分布良好。以预加氢后的中低温煤焦油为原料，采用固定床加氢裂化对催化剂进行了评价，结果表明，经过预硫化之后，负载了MoO₃的Al-SBA-15具有良好的加氢裂化活性，MoO₃负载量14.9%的情况下，65-145℃石脑油和145-280℃航煤馏分两种较轻组分合计收率为79.21%，其中，石脑油具备很高的芳潜值，最高可达72.4，是优良的重整制取芳烃的原料，裂化后的尾油BMCI值过高，不适宜作为裂化乙烯的原料。     

铝修饰改性对SBA-15分子筛性质及催化剂性能的影响

分别采用调变pH值合成法和后处理嫁接法制备了铝修饰改性的SBA-15分子筛,通过XRD、Al核磁、N₂吸附脱附、NH₃-TPD等方法对改性分子筛的理化性质进行了分析表征,考察了不同的Al修饰改性方法对分子筛性质和加氢裂化催化剂性能的影响。结果表明,调变pH值合成法能够有效地对SBA-15进行Al改性,得到的Al-SBA-15分子筛具有高度有序的六方孔道结构,较好的水热稳定性。Al的引入提高了SBA-15的表面酸性,并使其在加氢裂化反应中表现出较好的中油选择性。     

Nb-P/SBA-15催化剂的制备及其对果糖水解制5-羟甲基糠醛的催化性能

果糖催化脱水制5-羟甲基糠醛（5-HMF）是生物质转化制高附加值化合物过程中的一个重要反应。采用自制的介孔SBA-15,浸渍法制备了Nb/SBA-15催化剂,再经磷酸化处理制得Nb-P/SBA-15催化剂,研究了该催化剂在果糖脱水制5-HMF反应中的性能。SEM、TEM、BET和XRD表征结果表明,Nb/SBA-15和Nb-P/SBA-15完好地保留了SBA-15的微观结构,其内孔道直径为10 nm,铌酸在孔内表面分布均匀;负载铌和磷酸化后,孔壁变薄。NH₃-TPD结果显示,Nb/SBA-15经磷酸预处理后,不仅弱酸性位有所增加,而且产生了中强酸和强酸性位,使得在含水两相体系果糖脱水反应中,Nb-P/SBA-15比Nb/SBA-15具有更高的催化活性和5-HMF选择性。同时考察了反应温度、溶剂比例、反应时间对果糖脱水的影响,结果表明,以水/MIBK（V/V=1/2）为溶剂时,160 ℃下反应1.5 h,果糖转化率和5-HMF收率分别高达96.1%和92.6%。Nb-P/SBA-15经循环使用四次后仍具有较好的催化活性,表明该催化剂具有较高的耐水稳定性。     

高活性Pd/MgO催化剂的制备及其CO氧化偶联制草酸二甲酯催化反应

利用溶液法结合高温煅烧处理合成MgO载体,通过浸渍法制备Pd/MgO催化剂并对其进行CO氧化偶联制草酸二甲酯催化性能研究。通过X射线粉末衍射、CO2程序升温脱附、比表面仪、热重分析、扫描电镜、透射电镜和微型催化评价装置对合成的样品进行结构和性能表征。结果表明,合成的MgO载体是一种Lewis碱性很强的纳米片结构,Pd纳米颗粒高度分散在MgO载体上,粒径小且分布均一。此MgO纳米片作为载体制备的Pd/MgO催化剂在较低的Pd负载量(0.5%)下表现出优异的CO氧化偶联催化性能,在反应温度130℃时CO单程转化率高达65%,草酸二甲酯选择性96%,稳定性超过100 h,明显越于工业催化剂(Pd/α-Al2O3),具有潜在的工业应用前景。     

Effect of MgO promoter on Ni-based SBA-15 catalysts for combined steam and carbon dioxide reforming of methane

A series of Ni/SBA-15 catalysts with Ni contents ranging from 5 wt% to 15 wt%, as well as another series of 10%Ni/MgO/SBA-15 catalysts, in which the range of the MgO content was from 1 wt% to 7 wt%, were prepared, and their catalytic performances for the reaction of combined steam and carbon dioxide reforming of methane were investigated in a continuous flow microreactor. The structures of the catalysts were characterized using the XRD, H2-TPR and CO2-TPD techniques. The results indicated that the CO selectivity for this reaction was very close to 100%, and the H2/CO ratio of the product gas could be controlled by changing the H2O/CO2 molar ratio of the feed gas. The simultaneous and plentiful existing of steam and CO2 had a significant influence on the catalytic performance of the 10%Ni/SBA-15 catalyst without modification. After reacting at 850 °C for 120 h over this catalyst, the CH4 conversion dropped from 98% to 85%, and the CO2 conversion decreased from 86% to 53%. However, the 10%Ni/3%MgO/SBA-15 catalyst exhibited a much better catalytic performance, and after reacting for 620 h, the CO2 conversion over this catalyst dropped from 92% to around 77%, while the CH4 conversion was not decreased. Oxidation of the Ni0 species as well as carbon deposition during the reaction were the main reasons for the deactivation of the catalyst without modification. On the other hand, modification by the MgO promoter improved the dispersion of the Ni0 species, and enhanced the CO2 adsorption affinity which in turn depressed the occurring of carbon deposition, and thus retarded the deactivation process.