SiO2负载Au-Pd双金属纳米颗粒催化甲醇选择性氧化合成甲酸甲酯

甲醇选择氧化制备甲酸甲酯（MF）是延伸甲醇产业链、开发高附加值下游产品的有效途径之一,负载型Au及Pd催化剂在这一反应中表现出优异的低温催化性能。为探索实用、高效和易再生的甲醇选择氧化催化剂,同时揭示双金属颗粒中Au和Pd的协同效应及甲醇氧化反应机理,本研究制备了一系列二氧化硅负载的Au-Pd催化剂（Au-Pd/SiO₂）,详细研究了其对甲醇选择氧化制甲酸甲酯的催化性能。结果表明,Au和Pd总负载量为0.6%、且Au/Pd质量比为2时,所制备的Au₂-Pd₁/SiO₂催化剂表现出优异的甲醇氧化催化性能;在130℃下,甲醇转化率达到57.0%,MF选择性为72.7%。多种表征结果显示,Au-Pd双金属纳米颗粒粒径为2-4 nm,高度分散于SiO₂载体表面,倾向于生成孪晶结构并暴露（111）晶面,这些因素是Au-Pd/SiO₂具有优异催化性能的主要原因。通过DRIFTS表征研究,提出了一个可能的MF生成机理：即甲醇首先与处于Au-Pd纳米粒子界面的表面氧作用,生成化学吸附的甲氧基;随后,甲氧基经去质子作用生成吸附的甲醛物种,后者与相邻的甲氧基物种亲核反应,并经β-H消除后得到目标产物MF。     

第二组分对Au/CeO2催化剂甲醇部分氧化性能的影响

本文研究了Pd、Pt、Ru和Ag对Au/CeO2催化剂以及Pd含量对Au-Pd/CeO2催化剂甲醇部分氧化性能的影响,并运用XRD、TPD和TPR等手段对Au/CeO2和Au-Pd/CeO2催化剂进行了表征.结果表明,Pd和Pt的加入能提高Au/CeO2催化剂的活性,而Ru和Ag的加入效果正好相反.不同的Au/Pd比对Au-Pd/CeO2催化剂的活性和H2选择性的影响不同,其中Au/Pd=60:40的效果最好,因为Au60Pd40/CeO2催化剂形成的富Au型AuxPdy较多,甲醇的吸附温度较低和对反应产物H2的吸附较少.     

SiO_2负载Au-Pd双金属纳米颗粒催化甲醇选择性氧化合成甲酸甲酯（英文）

甲醇选择氧化制备甲酸甲酯(MF)是延伸甲醇产业链、开发高附加值下游产品的有效途径之一,负载型Au及Pd催化剂在这一反应中表现出优异的低温催化性能。为探索实用、高效和易再生的甲醇选择氧化催化剂,同时揭示双金属颗粒中Au和Pd的协同效应及甲醇氧化反应机理,本研究制备了一系列二氧化硅负载的Au-Pd催化剂(Au-Pd/SiO2),详细研究了其对甲醇选择氧化制甲酸甲酯的催化性能。结果表明,Au和Pd总负载量为0.6%、且Au/Pd质量比为2时,所制备的Au2-Pd1/SiO2催化剂表现出优异的甲醇氧化催化性能;在130℃下,甲醇转化率达到57.0%,MF选择性为72.7%。多种表征结果显示,Au-Pd双金属纳米颗粒粒径为2-4 nm,高度分散于SiO2载体表面,倾向于生成孪晶结构并暴露(111)晶面,这些因素是AuPd/SiO2具有优异催化性能的主要原因。通过DRIFTS表征研究,提出了一个可能的MF生成机理:即甲醇首先与处于Au-Pd纳米粒子界面的表面氧作用,生成化学吸附的甲氧基;随后,甲氧基经去质子作用生成吸附的甲醛物种,后者与相邻的甲氧基物种亲核反应,并经β-H消除后得到目标产物MF。     

Cu+/SiO2-ZrO2催化剂的制备及其催化甲醇氧化羰基化性能

采用溶胶-凝胶法制备了SiO₂-ZrO₂复合氧化物载体,通过和CuCl₂进行离子交换制备了Cu⁺/SiO₂-ZrO₂催化剂,并研究其催化甲醇液相氧化羰基化合成碳酸二甲酯性能。结果表明,Zr以离子形式进入无定型SiO₂骨架结构中形成Si－O－Zr键,同时产生较强的B酸中心。CuCl₂通过热处理自还原为CuCl分散在SiO₂-ZrO₂载体表面,并与载体表面B酸发生离子交换形成Cu⁺物种,从而保留了活性金属组分Cu,脱除大部分的Cl元素,改善催化剂失活和设备腐蚀等问题。当焙烧温度为450℃时,催化剂表现出良好的催化活性,CH₃OH转化率、DMC选择性和时空收率分别达到10.0%、79.4%和1.45g/(g·h)。
     

焙烧温度对Pt-FeOx/γ-Al2O3催化剂催化甲醛氧化性能的影响

采用胶体沉积法制备了Pt-FeO_x/γ-Al₂O₃催化剂,通过XRD、TEM、BET、XPS、H₂-TPR和FT-IR等技术对催化剂进行了表征,考察了焙烧温度对Pt-FeO_x/γ-Al₂O₃催化剂表面结构及其催化甲醛氧化性能的影响。结果表明,焙烧温度对Pt-FeO_x/γ-Al₂O₃催化剂的氧化还原性能、Pt物种的化学状态以及表面羟基的数量有较大的影响。在室温下,所有Pt-FeO_x/γ-Al₂O₃催化剂均表现出催化氧化活性,其中,200℃焙烧的Pt-FeO_x/γ-Al₂O₃催化剂表现出最好的催化性能,可以将甲醛100%转化为CO₂和H₂O。较低温度焙烧的Pt-FeO_x/γ-Al₂O₃催化剂表面Pt物种具有较好的价态分布以及更多的界面活性位,如Pt-O-Fe物种,因而在温和条件下对甲醛的催化氧化活性较高。     

硅源对蒸氨法制备Cu/SiO2催化剂催化甲醇裂解制氢的影响

采用蒸氨法制备Cu/SiO₂催化剂,分别考察气相二氧化硅（SiO₂-aer）、硅胶（SiO₂-gel）和碱性硅溶胶（SiO₂-sol）对Cu/SiO₂催化剂催化甲醇裂解制氢性能的影响,并采用N₂吸附-脱附、N₂O化学吸附、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）、X射线衍射（XRD）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、透射电子显微镜（TEM）和X射线光电子能谱（XPS）等方法对催化剂进行表征。结果表明,硅源对Cu/SiO₂催化剂的活性具有较大影响。以碱性硅溶胶作为硅源制得的Cu/SiO₂-sol催化剂比表面积较大,活性中心粒径较小且分散均匀,这些使得其制氢性能优于其他两种硅源为载体所制备的催化剂。在反应温度280 ℃,反应压力1 MPa,甲醇质量空速0.6 h^-1的条件下,相较于Cu/SiO₂-aer和Cu/SiO₂-gel催化剂,Cu/SiO₂-sol催化剂的甲醇转化率分别提高10％和7％,气相副产物CH₄和CO₂浓度也有所降低,该催化剂上的甲醇转化率和气体收率分别达到98.4%和96.7%。     

气相法合成偏二氯乙烯的高稳定CsNO3/SiO2催化剂

用浸渍法制备CsNO₃/SiO₂催化剂,用于气相催化裂解1, 1, 2-三氯乙烷(TCE)制偏二氯乙烯(VDC)反应,考察了反应温度对CsNO₃/SiO₂催化剂失活的影响。研究发现,在较低反应温度( < 350 ℃)时, CsNO₃/SiO₂催化剂容易失活,在较高反应温度(> 400 ℃)时催化剂的活性较高且不易失活。反应后CsNO₃/SiO₂催化剂中CsNO₃物种转变为CsCl,催化剂表面存在积炭。导致催化剂失活的主要原因不是Cs物种转变和积炭,而是含氯反应产物在低温反应时难以从催化剂表面脱附。这些含氯反应产物能够高温脱附,从而使低温反应失活的催化剂再生。CsNO₃/SiO₂催化剂在400 ℃下100 h寿命实验中, TCE转化率和VDC选择性分别稳定为98%和78%,具有较好的工业应用前景。     

表面含氧基团对AuCl3-CuCl2/C双组分非汞催化剂催化性能的影响

采用HNO₃氧化及在He气氛围经不同温度焙烧处理椰壳活性炭, 以此活性炭为载体, 通过浸渍法制得AuCl₃-CuCl₂/C双组分非汞催化剂, 并用于乙炔氢氯化反应评价. 结果表明, 分别以HNO₃处理、 未处理和400 ℃焙烧处理活性炭为载体的催化剂乙炔转化率最高分别可达98%, 96%和90%; 而以700和1000 ℃焙烧的活性炭为载体的催化剂反应4 h后乙炔转化率急剧下降为30%. 考察了活性炭表面的含氧基团(尤其是羟基)对Au基催化剂的催化性能的影响.     

ZnO对Au-Pd/CeO_2催化剂甲醇部分氧化制氢性能的影响

采用沉积沉淀法制备了Au-Pd双金属催化剂, 研究了ZnO对Au-Pd/CeO_2催化剂甲醇部分氧化性能的影响, 并运用N_2吸附、 XRD、 UV-Vis、 TPR、 H2-TPD和CO-IR等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, ZnO的引入减少了Pd活性中心, 降低了催化剂的活性, 但提高了催化剂H2选择性和降低了CO选择性. Au-Pd/ZnO-CeO_2催化剂的TPR表明, 在约200℃时开始有部分ZnO被还原, CO-IR显示CO吸收峰移向低频, 这些结果表明Au-Pd/ZnO-CeO_2催化剂中Pd和Zn之间发生了相互作用. Pd和Zn之间相互作用抑制了Pd的甲醇分解活性, 有利于H2和CO_2的生成, 使Au-Pd/ZnO-CeO_2催化剂表现出较高的H2选择性和较低的CO选择性.     

焙烧温度对CeO2改性Pd/Al2O3甲醇分解催化剂性能的影响

考察了焙烧温度对Pd/Al2O3和CeO2改性Pd/Al2O3甲醇分解催化剂反应性能的影响.在300℃～700℃范围内焙烧,Pd/Al2O3和Pd/CeO2/Al2O3催化剂的活性都呈现出先升高后降低的趋势.XRD结果表明高温焙烧时活性组分Pd在γ-Al2O3载体表面发生聚集是Pd/Al2O3催化剂活性降低的原因,而XPS结果却表明,Pd在CeO2改性γ-Al2O3载体表面的浓度与Pd/CeO2/Al2O3催化剂的活性变化并非呈现一致关系,TPR表明活性组分Pd和助剂CeO2在γ-Al2O3上产生了一定的相互作用.从而认为Pd的分散度以及Pd和CeO2之间的相互作用共同决定催化剂的甲醇分解性能.     

还原剂对Au-Pd/CeO2催化剂甲醇部分氧化性能的影响

以PVP为保护剂,乙醇(ER)、乙二醇(GR)和水合肼(HR)为还原剂制备了一系列Au-Pd/CeO2催化剂,考察了还原剂对甲醇部分氧化性能的影响,并运用XRD、TPD和TPR等手段对催化剂进行了表征。结果表明,Au-Pd/CeO2(ER)催化剂具有较大的比表面积,形成的AuxPdy量较多、粒径较小、分散度较高、活性组分与载体的相互作用较强,同时对甲醇的吸附量较大和吸附温度较低。因此,该催化剂具有较高的催化活性和氢气选择性以及较低的CO质量分数。     

负载型Au-Pd双金属催化剂的制备及其对CO氧化的催化活性

采用改性的等体积浸渍法制备了SiO2负载的Au-Pd双金属催化剂,考察了催化剂的焙烧温度对CO氧化反应活性的影响.与623,723和773K的条件下焙烧的催化剂相比,673K焙烧的催化剂具有良好的催化CO氧化活性,CO完全转化温度低于398K.应用N2物理吸附、X射线衍射、程序升温还原、CO程序升温脱附及X射线光电子能谱等技术对催化剂进行了表征.结果表明,673K焙烧的催化剂具有最大的比表面积和最小的孔径,存在Au0,Pd0和PdO相,AuxPdy合金相很少;而773K焙烧的催化剂上除了含有Au0,Pd0和PdO相外,还存在明显的AuxPdy合金相.具有大比表面积,小孔径,Au0,Pd0和PdO多相共存的催化剂可使CO的吸附量增加,催化活性提高;而AuxPdy合金相的生成并不能提高催化剂的催化活性.     

金前驱液pH值对Au-Pd/SiO2催化剂上噻吩加氢脱硫活性的影响

考察了金前驱液的pH值对Au-Pd/SiO2双金属催化剂用于噻吩加氢脱硫反应活性的影响,应用N2吸附,X-光粉末衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)等技术对该催化剂的物性与结构进行了表征.发现当金前驱液的pH值为7时制得的双金属催化剂具有较好的加氢脱硫活性,并具有最小的孔径,该催化剂以PdO相与Au0相共存.与Pd/SiO2催化剂相比,Au-Pd/SiO2催化剂的稳定性明显提高.虽然AuxPdy合金相的生成对提高双金属催化剂的脱硫活性不利,但能明显改善催化剂的抗硫中毒能力.     

AuPd/SiO_2催化剂用于无溶剂条件下分子氧液相氧化甲苯

采用浸渍法和溶胶负载法制备了一系列Au-Pd双金属催化剂,用氮吸附法,X光粉末衍射(XRD)、程序升温还原(TPR),扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征.以分子氧为氧化剂,在无任何其它溶剂存在的条件下,考察了催化剂制备方法、不同类型载体、Au/Pd原子比、浸渍顺序、活化温度、催化剂用量及反应时间等多种因素对甲苯选择氧化反应的影响.实验结果表明:对SiO_2载体,以共浸渍法制备的催化剂活性和选择性最好;TiO_2载体,以溶胶负载法制备的催化剂活性和选择性较好;Au Pd双金属催化剂比单金或者单钯催化剂具有更好的催化活性.其中Au Pd/SiO_2-I催化剂使甲苯转化率达到56.8%,苯甲酸苄酯的选择性为9 1.3%,TON值为3692.Au Pd/SiO_2-I催化剂中氧化态的钯和零价金更利于催化剂中的电子传递从而利于催化氧化反应的进行.     

Catalytic Oxidation of Dimethyl Ether to Hydrocarbons over SnO2/MgO and SnO2/CaO Catalysts

A novel reverse microemulsion method was used to prepare SnO2/MgO and SnO2/CaO catalysts. It was found that both the catalysts were active for the reaction of catalytic oxidation of dimethyl ether (DME) in the temperature range of 275 to 300℃. SnO2/CaO catalyst exhibits much higher activity than SnO2/MgO. On SnO2/CaO catalyst, DME conversion of 21.8% was obtained at 300℃, while selectivities to methyl formate (MF) and dimethoxyethane (DMET) of 19.1% and 59.0% respectively were obtained at 275℃.     

反应气中的湿度对Au/Co_3O_4室温催化氧化甲醛的影响

采用共沉淀法制备了Au/Co_3O_4催化剂,通过TG-DSC、XRD、BET、XPS等技术对其进行了表征,并考察了其室温下催化氧化甲醛的性能.结果表明,Au的负载降低了Co3O4催化氧化甲醛的反应温度,在25℃具有60%的催化去除效率(RH 0%,GHSV 80 000 h-1)和100%的CO2选择性;室内环境湿度水平的水汽能显著提高其催化活性,在25℃达到了95%以上的甲醛去除效率(RH 50%,GHSV 80 000 h~(-1))和100%的CO_2选择性,活性持续2 0 h以上未见降低.XPS结果表明,Au在Co_3O_4表面主要以金属单质形式存在,其引入提高了催化剂表面的Oads/Olatt比.原位红外(In situ DRIFTS)分析结果表明,甲酸盐和二氧亚甲基(DOM)是催化反应过程中的主要中间物种,水汽的引入有利于促进甲酸盐的生成、中间产物的氧化分解以及产物的脱附.     

Au/CeO2催化剂上CO2选择加氢为CO反应及其中间物种研究

CO2的化学转化具有环境及科学双重研究意义.CO2具有很高的化学稳定性,加氢还原是一种有效的转化途径.其中将CO2选择性还原为CO,即逆水汽变换(RWGS)反应(CO2+H2→CO+H2O),具有重要的理论意义和应用价值:(1)CO作为合成气的重要原料,可以通过F-T合成生产更有价值的液体燃料;(2)H2可通过可再生能源电解水制取,实现了全过程的零排放碳循环利用.从热力学角度分析,RWGS反应是一个吸热反应,高温有利于平衡转化率的提高.从动力学角度,一个对正反应有活性的催化剂可同时催化逆反应进行.可还原性载体负载贵金属催化剂,如Pt/CeO2,Au/FeOx,Au/CeO2等,具有很好的低温WGS催化活性,但它们在RWGS反应上的研究较少.我们制备了CeO2负载纳米Au催化剂(HRTEM表征结果表明金高度分散于CeO2载体表面,粒径为4-5 nm),其在常压CO2加氢还原为CO反应中表现出优异的低温活性,分别在450℃,CO2/H2=1,WHSV=12000 mL/(h·g),及400℃,H2/CO2=1,WHSV=6000 mL/(h·g)条件下,CO2转化率接近平衡转化率,且CO的选择性为100%.随着H2/CO2比例增加,CO2转化率明显提高,且维持H2/CO2为1的化学计量比反应.通过原位漫反射红外光谱与质谱相结合的技术,研究了Au/CeO2催化剂上的RWGS反应路径:Au/CeO2催化剂表面形成了甲酸盐中间物种,它的消耗伴随着CO和H2O产物的生成.说明Au/CeO2催化剂遵循中间体机理,这应该是其具有优异低温RWGS反应性能的微观机制.