CO2气氛下负载型Cr2O3催化剂上乙苯脱氢制苯乙烯反应

 采用浸渍法制备了负载型Cr2O3/Al2O3和Cr2O3/SiO2催化剂,并考察了催化剂在CO2气氛下催化乙苯脱氢制苯乙烯反应的活性. 结果表明,Cr2O3/Al2O3的催化活性高于Cr2O3/SiO2. 这可能是由于Cr2O3在Al2O3载体表面的分散度大大高于在SiO2表面的分散度. 催化剂的催化活性与Cr2O3的负载量有关,在w(Cr2O3)=25%时,Cr2O3/Al2O3的催化活性最高. CO2气氛对乙苯脱氢反应有明显的促进作用; 在CO2气氛下,Cr6+物种可能是催化乙苯脱氢反应活性位的前驱体.     

浆态法制备的MoVTeNbO催化剂上的乙烷氧化脱氢

 采用浆态法在N2气氛下焙烧制得了MoV0.3Te0.23Nb0.1Ox催化剂. 在以该催化剂催化的乙烷氧化脱氢制乙烯的反应中,440 ℃下乙烷的转化率和乙烯的选择性均在90%左右,乙烯产率达80.9%. 但在空气气氛下焙烧得到的催化剂几乎没有催化活性. 用XRD和SEM等方法考察了催化剂的结构.     

溶胶-凝胶法制备用于CO2气氛下乙苯脱氢反应的高活性Cr2O3-SiO2催化剂

 采用溶胶-凝胶法制备了Cr2O3-SiO2催化剂，考察了催化剂对CO2气氛下乙苯脱氢制苯乙烯反应的催化性能. 结果表明，溶胶-凝胶法制备的Cr2O3-SiO2催化剂上乙苯脱氢活性是常规的Cr2O3/SiO2负载型催化剂的2倍，Cr2O3-SiO2催化剂中Cr6+的含量较高是其具有高活性的主要原因.     

亚微米ZSM-5负载Cr催化剂上乙烷CO2气氛下脱氢制乙烯

石油资源的日趋短缺使天然气和页岩气的开发利用受到重视,因而低碳烷烃脱氢制取低碳烯烃也随之引起了人们越来越多的关注.由于乙烷纯脱氢反应的平衡收率低,能耗高,而氧气氧化脱氢又易将乙烷深度氧化为CO2或CO,因此开发具有反应条件温和、装置投资和操作费用低等优势的CO2气氛下乙烷脱氢的技术路线日益得到重视. CrOx是该反应理想的催化剂之一, CO2的加入可使CrOx对乙烷脱氢的催化活性提升3倍,然而受困于CrOx过小的比表面积,通常将CrOx制备成负载型催化剂使用. CrOx的常见载体有Al2O3, ZrO2和SiO2等氧化物及MCM-41, SBA-15, SBA-1和MSU-x等介孔硅材料, ZSM-5作为载体负载CrOx用于低碳烷烃脱氢的研究则较少,所得结果也不甚理想.我们采用亚微米尺寸的ZSM-5作为载体制备了负载型CrOx催化剂,研究了其在CO2气氛下催化乙烷脱氢反应,发现该催化剂具有非常优异的脱氢活性,高硅铝比和Na型的ZSM-5作载体对反应更加有利,而且在反应进行50 h后,催化剂依然保持很好的活性和很高的乙烯收率,这是在一般负载型CrOx催化剂上所不能实现的.
　　X射线光电子能谱(XPS)表征发现, Na型ZSM-5载体制得的催化剂具有更高的Cr6+/Cr3+比.一般认为, Cr6+是Cr系催化剂进行低碳烷烃脱氢反应时的活性位(或活性位前驱体),因此可以初步判定, Na型载体具有很好催化效果的原因可能是由它制得的催化剂具有更多的反应活性位.程序升温还原(H2-TPR)表征结果证实了这一点, Na型载体明显具有更高的H2消耗量;也就是说, Na型载体制得的催化剂具有更多的可还原Cr物种,即脱氢活性位.进一步表征发现,反应活性还与Cr物种存在形式有关.文献报道,低聚态的Cr物种和孤立态的Cr物种比Cr2O3有更好的催化活性.通过漫反射紫外-可见光谱(UV-Vis)对Cr物种的存在形态进行表征后发现, Na型载体上Cr主要以四配位形式存在,而在H型载体上出现了对应于六配位的Cr物种;激光Raman表征结果表明, Na型载体上出现的都是低聚态Cr物种和孤立态Cr物种,而H型载体上出现了明显的对应于α-Cr2O3的峰,说明相较于H型载体, Na型载体更有利于Cr组分分散,这也是Na型ZSM-5载体催化剂具有更高活性的原因之一.
　　CO2引入后对乙烷脱氢反应具有明显的促进作用,特别是在CO2/C2H6=5时,催化剂上C2H6转化率是非CO2气氛下的3.2倍;同时, CO2的引入也提高了脱氢反应的稳定性.在非CO2气氛下,反应进行6 h后, C2H6转化率降低到初活性的60%左右,而在CO2/C2H6=5时,相同时间内催化剂活性下降仅有5%左右.实验分析了CO2对脱氢反应具有促进作用的原因.在脱氢反应温度650 oC下, CO2/H2=1时进行了逆水煤气反应测试,发现CO2的转化率达到22.5%,说明引入CO2后可以通过逆水煤气反应有效地消耗掉乙烷脱氢反应生成的H2,从而促进反应向脱氢方向进行; CO2的引入也可以促进Cr物种的CrOx/CrOx-1循环,从而提高催化剂效率,减缓催化剂失活; CO2还可与反应中生成的积碳类物质发生Boudouard反应,将反应活性位暴露出来,从而提高催化剂的稳定性. CO2气氛下反应6 h后催化剂的积碳量为3.0%,低于非CO2气氛下的3.4%,同时在脱氢反应中生成的CO量与消耗掉的CO2量的比值约为1.4,也有力地说明Boudouard反应的存在.     

亚微米ZSM-5负载Cr催化剂上乙烷CO_2气氛下脱氢制乙烯（英文）

石油资源的日趋短缺使天然气和页岩气的开发利用受到重视,因而低碳烷烃脱氢制取低碳烯烃也随之引起了人们越来越多的关注.由于乙烷纯脱氢反应的平衡收率低,能耗高,而氧气氧化脱氢又易将乙烷深度氧化为CO2或CO,因此开发具有反应条件温和、装置投资和操作费用低等优势的CO2气氛下乙烷脱氢的技术路线日益得到重视.CrOx是该反应理想的催化剂之一,CO2的加入可使CrOx对乙烷脱氢的催化活性提升3倍,然而受困于CrOx过小的比表面积,通常将CrOx制备成负载型催化剂使用.CrOx的常见载体有Al2O3,Zr O2和Si O2等氧化物及MCM-41,SBA-15,SBA-1和MSU-x等介孔硅材料,ZSM-5作为载体负载CrOx用于低碳烷烃脱氢的研究则较少,所得结果也不甚理想.我们采用亚微米尺寸的ZSM-5作为载体制备了负载型Cr O x催化剂,研究了其在CO2气氛下催化乙烷脱氢反应,发现该催化剂具有非常优异的脱氢活性,高硅铝比和Na型的ZSM-5作载体对反应更加有利,而且在反应进行50 h后,催化剂依然保持很好的活性和很高的乙烯收率,这是在一般负载型CrOx催化剂上所不能实现的.X射线光电子能谱(XPS)表征发现,Na型ZSM-5载体制得的催化剂具有更高的Cr6+/Cr3+比.一般认为,Cr6+是Cr系催化剂进行低碳烷烃脱氢反应时的活性位(或活性位前驱体),因此可以初步判定,Na型载体具有很好催化效果的原因可能是由它制得的催化剂具有更多的反应活性位.程序升温还原(H2-TPR)表征结果证实了这一点,Na型载体明显具有更高的H2消耗量;也就是说,Na型载体制得的催化剂具有更多的可还原Cr物种,即脱氢活性位.进一步表征发现,反应活性还与Cr物种存在形式有关.文献报道,低聚态的Cr物种和孤立态的Cr物种比Cr2O3有更好的催化活性.通过漫反射紫外-可见光谱(UV-Vis)对Cr物种的存在形态进行表征后发现,Na型载体上Cr主要以四配位形式存在,而在H型载体上出现了对应于六配位的Cr物种;激光Raman表征结果表明,Na型载体上出现的都是低聚态Cr物种和孤立态Cr物种,而H型载体上出现了明显的对应于α-Cr2O3的峰,说明相较于H型载体,Na型载体更有利于Cr组分分散,这也是Na型ZSM-5载体催化剂具有更高活性的原因之一.CO2引入后对乙烷脱氢反应具有明显的促进作用,特别是在CO2/C2H6=5时,催化剂上C2H6转化率是非CO2气氛下的3.2倍;同时,CO2的引入也提高了脱氢反应的稳定性.在非CO2气氛下,反应进行6 h后,C2H6转化率降低到初活性的60%左右,而在CO2/C2H6=5时,相同时间内催化剂活性下降仅有5%左右.实验分析了CO2对脱氢反应具有促进作用的原因.在脱氢反应温度650o C下,CO2/H2=1时进行了逆水煤气反应测试,发现CO2的转化率达到22.5%,说明引入CO2后可以通过逆水煤气反应有效地消耗掉乙烷脱氢反应生成的H2,从而促进反应向脱氢方向进行;CO2的引入也可以促进Cr物种的CrOx/CrOx-1循环,从而提高催化剂效率,减缓催化剂失活;CO2还可与反应中生成的积碳类物质发生Boudouard反应,将反应活性位暴露出来,从而提高催化剂的稳定性.CO2气氛下反应6 h后催化剂的积碳量为3.0%,低于非CO2气氛下的3.4%,同时在脱氢反应中生成的CO量与消耗掉的CO2量的比值约为1.4,也有力地说明Boudouard反应的存在.     

纳米Cr2O3系列催化剂上CO2氧化乙烷脱氢制乙烯反应

 采用溶胶－凝胶法和共沸蒸馏法耦合技术制备了纳米Cr2O3催化剂，并采用共沉淀法和共沸蒸馏法耦合技术制备了纳米Cr2O3／Al2O3，Cr2O3／ZrO2和Cr2O3／MgO复合催化剂．应用BET，XRD，XPS，TPR和TEM等物理化学方法对催化剂的结构和物化性质进行了表征，并考察了该系列催化剂上CO2氧化乙烷脱氢制乙烯的反应性能．结果表明，纳米Cr2O3催化剂上乙烷和CO2的转化率均明显高于常规Cr2O3催化剂，但乙烯的选择性低于常规Cr2O3催化剂；纳米复合催化剂中的复合成分显著影响催化剂的催化性能．其中，10％Cr2O3／MgO纳米复合催化剂在温度为973K时，乙烷转化率和乙烯选择性分别可达到61．54％和94．79％．纳米催化剂表面Cr的还原性以及Cr6＋／Cr3＋比值是影响乙烷转化率和乙烯选择性的重要因素．     

负载型Co-Cr氧化物催化剂上CO2氧化乙烷脱氢制乙烯反应的研究

制备了一系列不同Co／Cr比例的Co-Cr／SiO2和Co-Cr／γ-Al2O3催化剂，并应用XRD等技术对所制样品进行了表征．在常压连续流动固定床石英反应器中考察了它们对CO2乙烷氧化脱氢反应的催化性能．实验结果表明，Co-Cr／SiO2和Co-Cr／γ-Al2O对CO2乙烷脱氢制乙烯都有较高的催化活性，其活性都明显高于负载单一组分的催化剂．以γ-Al2O为载体的催化剂活性明显比以SiO2为载体的催化剂活性高．1％Co-5％Cr／γ-Al2O活性最高，973K乙烷的转化率达25．57％，乙烯的选择性和收率分别达94．28％、24．10％．     

纳米Cr2O3的制备、表征及催化性能

首次采用溶胶-凝胶法与共沸蒸馏法耦合技术制备了纳米Cr2O3粉体，并运用BET、TEM、XRD、FT-IR、XPS及H2-TPR对其进行表征，同时采用CO2氧化乙烷脱氢制乙烯反应作为探针反应，考察了纳米Cr2O3的催化性能。首次发现纳米ErgO3的FT-IR谱出现了蓝移现象，并且630cm^-1附近的伸缩振动峰强度增强。初步探讨了纳米氧化物的IR蓝移和红移的原因，指出晶型是影响纳米氧化物红外光谱特征的重要因素。实验结果表明纳米Cr2O3上乙烷和CO2转化率均明显高于常规Cr2O3催化剂；在700℃下，乙烷转化率高达77．1％，而乙烯产率达到了58．98％。     

离子交换法制备Pt-Sn_E/Mg(Al)O催化剂及其烷烃催化脱氢性能

以水滑石为载体,采用离子交换法制备了Pt-Sn_E/Mg(Al)O催化剂,并对其进行了X射线衍射、N2物理吸附、透射电镜等技术表征;考察了该离子交换法制备的Pt-SnE/Mg(Al)O催化剂对乙烷和丙烷脱氢的催化性能,并与浸渍法制备的Pt-SnI/Mg(Al)O催化剂进行了比较。结果表明,利用离子交换法制备的Pt-SnE/Mg(Al)O催化剂其反应活性和稳定性明显优于浸渍法制备Pt-SnI/Mg(Al)O催化剂的。在相同条件下反应2 h后,Pt-SnE/Mg(Al)O催化剂和Pt-SnI/Mg(Al)O催化剂的乙烷催化脱氢转化率分别为12.2%和3.1%,丙烷催化脱氢转化率分别为38.7%和26.4%。     

助剂Li对CO2气氛下Fe-Li/AC催化剂上乙苯脱氢反应性能的影响

对 CO2 气氛下 Fe-Li/AC 催化剂上的乙苯脱氢反应性能进行了详细研究. N2 吸附-脱附、CO2 程序升温脱附和 X 射线衍射表征结果表明, 助剂 Li 不仅增加了催化剂比表面积和活性组分分散性, 而且增强了催化剂碱性和 CO2 吸附能力, 从而提高了 Fe/AC 对乙苯脱氢的催化性能. 助剂 Li 能显著提高 Fe/AC 催化剂的乙苯脱氢活性和 CO2 的促进作用, 抑制催化剂的失活. 在 Fe(3.0)-Li(0.6)/AC 催化剂(Fe 和 Li 的负载量分别为 3.0 和 0.6 mmol/g)上, 550 ℃、接触时间为 3.57 (g·h)/mol 和 CO2/乙苯摩尔比为 20 的条件下, 苯乙烯收率可达 62.9%, 选择性为 96.2%. CO2 气氛下的苯乙烯收率显著高于 N2 气氛下的, 归因于 CO2 能保持催化剂表面铁物种的高价态, 并通过逆水煤气变换反应在线除去脱氢反应生成的氢.     

Cr/NaZSM-5催化剂上CO2氧化丙烷脱氢反应

以亚微米级NaZSM-5为载体合成了一系列负载型Cr催化剂, 采用氮气吸附、 XRD、 UV-Vis和H2-TPR对Cr/NaZSM-5催化剂的结构和织构性质进行了表征, 并评价了催化剂在CO2气氛下的丙烷脱氢性能. 硅铝摩尔比为60, Cr质量分数为3%的催化剂具有最高的反应活性, 于550 ℃反应10 min和8 h后的丙烷转化率分别为48.3%和30.1%, 丙烯选择性则分别为86.0%和91.8%. 催化剂中的Cr6+含量和反应初活性具有良好的对应关系, 表明高Cr6+含量对催化剂表现出高的丙烷脱氢活性是至关重要的. CO2气氛下的丙烯产率明显比氮气气氛下的高, 这是由于CO2气氛下催化剂表面有较多量的Cr6+, 并且CO2可通过逆水煤气变换反应除去脱氢反应生成的氢.     

Oxidative dehydrogenation of ethane over Cr/ZSM-5 catalysts using CO2 as an oxidant

Highly active catalysts for oxidative dehydrogenation of ethane with CO2 were characterized by temperature-programmed reduction (TPR), temperature-programmed oxidation (TPO), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, and X-ray absorption fine-structure (XAFS) analysis. In the active catalysts, Cr/H-ZSM-5 (SiO2/Al2O3 > 190), Cr6+ = O, or possibly Cr5+ = O was the catalytic species on the zeolite support. In contrast, little Cr6+ (or Cr5+) was detected in the less-active catalysts. The Cr6+ (or Cr5+) species was reduced to an octahedral Cr3+ species by treatment with ethane at 773 K, and the reduced Cr species was reoxidized to the Cr6+ (or Cr5+) species by treatment with CO2 at 673-773 K. The Cr redox cycle played an important role in the catalyst's high activity.     

溶胶-凝胶法制备Cr-基催化剂及其CO2氧化乙烷制乙烯

以硝酸铬为Cr源,正硅酸乙酯为Si源,采用溶胶-凝胶法制备了Cr质量分数为2.5%~10%的Cr-基催化剂;采用XRD、BET、SEM、H₂ TPR等分析测试技术对催化剂的结构进行了表征;在微型固定床反应器中对催化剂乙烷二氧化碳氧化脱氢制乙烯的催化性能进行了评价,并考察了反应条件对催化性能的影响。结果表明,催化剂中Cr的质量分数大于5%时,Cr的物相为Cr₂O₃,但Cr质量分数较低时,检测不到Cr的物相;Cr质量分数为5%的催化剂具有较大的比表面积,Cr质量分数变大或变小,催化剂的比表面积都会减小;催化剂的孔径在2nm左右,并与Cr的质量分数关系不大;Cr质量分数为5%的催化剂具有最好的催化活性,在750℃的反应条件下,乙烷和二氧化碳的转化率可达79.29%和23.74%,乙烯的收率可达67.91%;Cr质量分数为5%的催化剂具有适宜的氧化还原性能,这有利于乙烷和二氧化碳的转化。     

Low-temperature CO oxidation over CuO-CeO2/SiO2 catalysts：Effect of CeO2 content and carrier porosity

The effects of CeO2 contents and silica carder porosity with their pore diameters ranging from 5.2 nm to 12.5 nm of CuO-CeO2/SiO2 catalysts in CO oxidation were investigated. The catalysts were characterized by N2 adsorption/desorption at low temperature, X-ray diffraction (XRD), temperature-programmed reduction by H2 (H2-TPR), oxygen temperature programmed desorption (O2-TPD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results suggested that, the ceria content and the porosity of SiO2 carder possessed great impacts on the structures and catalytic performances of CuO-CeO2/SiO2 catalysts. When appropriate content of CeO2(Ce content ≤8 wt%) was added, the catalytic activity was greatly enhanced. In the catalyst supported on silica carrier with larger pore diameter, higher dispersion of CuO was observed, better agglomeration-resistant capacity was displayed and more lattice oxygen could be found, thus the CuO-CeO2 supported on Si-1 showed higher catalytic activity for low-temperature CO oxidation.     

Low-temperature CO oxidation over CuO-CeO_2/SiO_2 catalysts:Effect of CeO_2 content and carrier porosity

The effects of CeO2 contents and silica carrier porosity with their pore diameters ranging from 5.2 nm to 12.5 nm of CuO-CeO2/SiO2 cata-lysts in CO oxidation were investigated.The catalysts were characterized by N2 adsorption/desorption at low temperature,X-ray diffraction (XRD),temperature-programmed reduction by H2 (H2-TPR),oxygen temperature programmed desorption (O2-TPD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).The results suggested that,the ceria content and the porosity of SiO2 carrier possessed great impacts on the structures and catalytic performances of CuO-CeO2/SiO2 catalysts.When appropriate content of CeO2 (Ce content 8 wt%) was added,the catalytic activity was greatly enhanced.In the catalyst supported on silica carrier with larger pore diameter,higher dispersion of CuO was observed,better agglomeration-resistant capacity was displayed and more lattice oxygen could be found,thus the CuO-CeO2 supported on Si-1 showed higher catalytic activity for low-temperature CO oxidation.     

不同助剂掺杂的铬基催化剂的制备及其对乙烷氧化脱氢的催化性能

以硝酸盐作为前驱体,Al₂O₃为载体,采用等体积浸渍法制备了系列不同助剂（Mn, Co, Ce）及不同助剂含量（1%, 3%, 5%, 7%, 10%）掺杂的铬基催化剂,其结构经X-射线粉末衍射(XRD)、 H₂程序升温还原(H₂-TPR)和CO₂程序升温脱附（CO₂-TPD）表征。并考察了催化剂对乙烷氧化脱氢反应的催化性能。结果表明：添加Co助剂有利于活性组分铬的分散,10Cr₃Co/γ-Al₂O₃催化剂表现出最佳催化性能,在反应温度为650 ℃, V(CO₂) ：V(C₂H₆)=3 ：1,空速(GHSV)为3 600 mL·（g·h）^-1条件下,在该催化剂上乙烯产率为36.5%。     

Supported Ru catalysts prepared by two sonication-assisted methods for preferential oxidation of CO in H2

The preferential oxidation (PROX) of CO in the presence of H(2) is an important step in the production of pure H(2) for industrial applications. In this report, two sonochemical methods (S1 and S2) were used to prepare highly dispersed Ru catalysts supported on mesoporous TiO(2) (TiO(2)(MSP)) for the PROX reaction, in which a reaction gas mixture containing 1% CO + 1% O(2) + 18% CO(2) + 78% H(2) was used. The supported Ru catalysts performed better than the supported Au and Pt catalysts, and the S1 and S2 methods are superior to the impregnation method. The Ru/TiO(2)(MSP) catalysts were active for the PROX reaction below 200 °C and good for the methanation reactions of CO and CO(2) above 200 °C. The presence of residual chlorine in the catalysts severely suppressed their PROX reaction activity, and a higher dispersion of Ru particles led to better catalytic performances. The addition of Au in the Ru/TiO(2)(MSP) catalyst also caused a poorer catalytic activity for both the PROX and the methanation reactions. TPR results showed that in the active catalysts prepared by the S1 and S2 methods, the well dispersed Ru particles, after calcination in air, had a stronger interaction with the support than those in the catalyst prepared by the impregnation method and in the Au-Ru/TiO(2)(MSP) catalyst. In situ CO absorption experiments performed with the diffusion reflectance Fourier transform infra red (DRIFT) method showed that the bridged adsorbed CO species on isolated Ru(0) sites correlated with the catalytic performances, indicating that these isolated Ru(0) sites are the most active sites of the Ru/TiO(2)(MSP) catalysts in the PROX reaction.