硫化态NiW/Al2O3催化剂加氢脱硫活性相的研究Ⅲ.低温CO吸附-原位红外光谱表征

 采用低温CO吸附-原位红外光谱法对硫化态和经过氢还原处理的W/Al2O3,Ni/Al2O3以及不同Ni含量的NiW/Al2O3催化剂进行了表征. 结果表明,在WS2相上的两个CO特征吸收峰分别位于2117和2066 cm-1处; 硫化镍上吸附CO的特征峰位于2098 cm-1处; NiW/Al2O3催化剂中引入的助剂Ni与WS2相之间相互作用,并分别在2128,2096和2078 cm-1处出现三个新的谱峰,标志着NiWS活性相的形成,并且NiWS相的量随着助剂Ni含量的增加而增大. 在不同温度下对NiW/Al2O3催化剂进行氢还原处理时发现,NiWS活性相在高温下逐步分解,并发生烧结. 以上结果有力地支持了前文中通过XPS,HREM和TPR等方法所获得的有关催化剂活性相的形成及其还原分解过程的表征结果.     

尖晶石型衍生的Ni/Al2O3催化剂低温催化顺酐加氢合成丁二酸酐

开发高活性的顺酐加氢制丁二酸酐和γ-丁内酯催化剂具有重要的工业意义.顺酐加氢多采用Cu基和Ni基催化剂,但一般Cu基和Ni基催化剂存在反应温度高(170–260℃)和稳定性差等缺点,很有必要开发高活性的顺酐加氢催化剂.我们以拟薄水铝石作为Al2O3载体的前驱体,采用浸渍法制备了一系列镍铝尖晶石型衍生的不同Ni含量的Ni/Al2O3催化剂,并研究了它们在顺酐加氢反应中的催化性能.还原前Ni/Al2O3催化剂的X射线衍射结果表明,催化剂含有NiAl2O4物种.氮吸附结果显示,不同Ni含量的催化剂均具有介孔结构.氢-程序升温还原研究发现,Ni/Al2O3催化剂经750℃还原2 h后,其表面上NiAl2O4物种能被高效还原.X射线粉末衍射结果表明,750℃还原的Ni/Al2O3催化剂中金属Ni颗粒尺寸随着Ni负载量升高而增大.利用一氧化碳-程序升温脱附对750℃还原的Ni/Al2O3催化剂进行研究,发现750℃还原的催化剂上金属Ni物种含量从高到低依次为:Ni(7.5%)/Al2O3>Ni(5%)/Al2O3>Ni(2.5%)/Al2O3.采用CO化学吸附获得的Ni(2.5%)/Al2O3,Ni(5%)/Al2O3和Ni(7.5%)/Al2O3催化剂上金属Ni颗粒尺度分别为8.0,12.8和15.7 nm.活性研究结果表明,750℃还原的Ni(5%)/Al2O3催化剂具有最高的催化活性,这可能是由于Ni(5%)/Al2O3催化剂具有较多的Ni活性位点和较合适的Ni颗粒粒度所致.进一步研究发现,在650–750℃还原温度下,Ni(5%)/Al2O3催化剂的还原度随着还原温度的升高而升高,Ni分散度随着还原温度的升高而降低.活性结果研究表明,700℃还原的Ni(5%)/Al2O3催化剂具有较多的Ni活性位点和较合适的Ni颗粒粒度,具有最高的加氢催化活性,其在120℃,H2压力为0.5 MPa和质量空速为2 h?1的反应条件下,能获得近100%的顺酐转化率和90%的丁二酸酐选择性,同时该催化剂具有优良的稳定性.以上结果表明,尖晶石型衍生的Ni/Al2O3催化剂是一个十分有应用前景的顺酐加氢催化剂.     

掺杂助剂Ce和Zr的Ni/Al2O3催化剂的X光电子能谱分析

以Na2CO3为沉淀剂,在pH 9.0的沉淀条件下,采用并流沉淀法制备了Ni/Al2O3、Ni/CeO2-Al2O3、Ni/ZrO2-Al2O3和Ni/ZrO2-CeO2-Al2O34种催化剂,催化剂中Ni负载量(质量分数)为10%。采用XPS表征手段及常压固定床反应器对催化剂进行活性评价,考察了助剂Ce和Zr及二者的协同作用对Ni基催化剂表面物种结合能的影响以及对甲烷自热重整制氢反应性能的影响。结果表明,助剂Ce和Zr的添加及二者的协同作用对Ni基催化剂表面各物种的结合能均有一定的影响,结合评价结果可知,Ce和Zr二者的协同作用对Ni基催化剂的催化性能提高最大。     

锰助剂对F-T合成Co/Al2O3催化剂反应性能的影响

采用程序升温和原位红外技术对锰改性Co/Al2O3催化剂进行了表征，并与CO加氢反应活性和选择性进行关联.结果表明，添加适量锰能够增加反应活性，提高烃选择性，抑制甲烷及低碳烃的生成. XRD和FT IR结果表明锰助剂的添加能够促进活性相的分散，促进桥式CO吸附位数的增加. H2 TPD表明锰的加入可增加低温吸附氢量，但吸附氢量随锰含量的增加而减少.钴基催化剂的费托合成反应性能可以用锰添加导致的CO吸附态物种的变化来解释.     

乙酸乙酯在Al2O3-Ce0.5Zr0.5O2负载的金属氧化物催化剂上的催化燃烧

制备了Fe, Co, Cu, Cr和Mn金属氧化物催化剂, 所用载体为Al2O3-Ce0.5Zr0.5O2复合氧化物. 利用X射线衍射(XRD), 程序升温还原(TPR), 储氧量测试, BET比表面测试和光电子能谱(XPS)表征了催化剂. 并利用活性测试表征了各种催化剂对乙酸乙酯催化燃烧能力. 各种表征结果证实, 由于催化剂Mn/Al2O3-Ce0.5Zr0.5O2(1:2, 质量比)具有最多的可还原物种, Cu/Al2O3-Ce0.5Zr0.5O2(1:2)具有较多的可还原物种和最强的可还原能力, 使它们对乙酸乙酯催化燃烧表现出了最好的活性. 在催化剂Cu/Al2O3-Ce0.5Zr0.5O2(1:2)和Mn/Al2O3-Ce0.5Zr0.5O2(1:2)上, 乙酸乙酯于245 ℃转化了99%, 表明这两种催化剂具有广泛的应用潜力.     

Ni/Al2O3和Ni/La2O3催化剂上低温乙醇水蒸气重整制氢

 采用浸渍、热分解和氢还原等步骤制备了两种纳米晶载体催化剂Ni/Al2O3和Ni/La2O3,应用X射线衍射、X射线光电子能谱、N2吸附和扫描电镜对催化剂的体相和表面结构进行了测定,采用固定床反应器考察了催化剂对乙醇水蒸气重整制氢反应的催化性能. 实验结果表明, 15.3%Ni/La2O3催化剂对乙醇的低温水蒸气重整反应表现出较高的催化活性和稳定性. 250 ℃时乙醇的转化率已达到80.7%,氢气的选择性为49.5%; 330 ℃时乙醇的转化率达到100%,氢气的选择性可达54.3%. 16.1%Ni/Al2O3催化剂对低温乙醇水蒸气重整反应的催化活性较低.     

Ni/Al2O3催化剂表面状态对CH4氧化反应的影响

采用瞬变响应技术研究了常压700℃条件下气相O2、Ni/Al2O3催化剂表面上可逆吸附氧物种及催化剂的表面状态对CH4吸附、反应以及CH4部分氧化反应的影响,同时也对CH4部分氧化制合成气反应过程中催化剂表面所处的状态进行了研究.结果表明,如果催化剂表面处于氧化态,CH4不能吸附分解,只能通过RidealEley机理与催化剂表面的吸附氧进行非选择性氧化反应,这将严重影响CH4的转化和目的产物H2、CO的选择性.只有在还原的催化剂上,CH4部分氧化制合成气反应才能高转化、高选择性地进行.在CH4部分氧化制合成气反应过程中,催化剂表面处于还原态,不存在多余的中间氧物种NiO,但存在少量的碳物种,这有利于保持催化剂的还原态和抑制CO2的生成.     

Au／Fe2O3／Al2O3催化剂上丙烯选择催化还原NO

以浸渍法制备的Fe2O3/γ-Al2O3为载体,采用均相沉积沉淀方法制备了Au/Fe2O3/Al2O3催化剂.该催化剂在丙烯选择催化还原NO反应中显示出很好的低温催化活性,300℃时NO被选择还原为N2的转化率可达43%,而在Au/Al2O3催化剂上,NO的转化率仅为21%.水蒸气的加入对催化剂活性的影响较小.X射线衍射结果表明,Au和Fe2O3高度分散在Al2O3载体上.吸附氢气的程序升温还原结果表明,Au与Fe2O3之间存在着强相互作用,Au的存在促进了Fe2O3的还原,Au和Fe2O3之间的协同作用可能是Au/Fe2O3/Al2O3催化剂在丙烯选择还原NO反应中具有较高低温催化活性的原因之一.     

以ZrO_2-Al_2O_3为载体的Co-Mo-K耐硫水煤气变换催化剂

采用沉淀法和浸渍法分别制备了 Zr O2 - Al2 O3复合载体和 Co- Mo- K耐硫变换催化剂 .研究了 Zr O2 对 Co- Mo- K耐硫变换催化剂活性及热稳定性的影响 .利用 XRD、BET、TG、XPS等手段对催化剂及其载体的结构、吸硫吸水性能和氧化还原性能进行了表征 .结果表明以 Zr O2 - Al2 O3代替传统的 γ- Al2 O3作为 Co- Mo- K耐硫变换催化剂的载体 ,可提高催化剂的活性 ,尤其是低温活性 ,并可改善催化剂的热稳定性、氧化还原性、吸硫和吸水性能     

制备条件对Ni在Al_2O_3表面上的分配形态及Ni/Al_2O_3体系催化加氢性能的影响

用比表面和孔体积测定、XRD和程序升温还原(TPR)方法研究了一系列不同制备条件对Ni在Al_2O_3表面上的分配形态及其对CO加氢反应催化性能的影响.实验发现,本文所用制备条件对催化剂的比表面、孔体积及孔径分布无显著的影响.浸渍时间愈长,催化剂上能在较低温度下还原的物种愈少,催化剂上CO的加氢活性愈低;在浸渍前对载体作室温抽空处理后制得的催化剂上,Ni在Al_2O_3表面是高度分散的,这一高度分散物种易于在低温下还原,使该催化剂具有很高的CO加氢活性和生成CH_4选择性;载体的抽空温度及对载体加热均对Ni物种形态及其分配、催化剂性能有明显影响.     

MnOx/Al2O3/Ce0.45Zr0.45M0.10Oy （M = Mn, Y, La） catalysts used for ethanol catalytic combustion

MnOx/Al2O3/Ce0.45Zr0.45M0.10Oy (M = Mn,Y,La) catalysts were prepared by impregnation method and characterized by BET,TPR and XRD analyses.The catalytic activities toward ethanol combustion were investigated in a microreactor.The results demonstrated that the catalytic activity of MnOx/Al2O3/Ce0.50Zr0.50O2 monolithic catalyst could be improved by doping Mn,Y and La into Ce0.50Zr0.50O2.When doping Y into Ce0.50Zr0.50O2,the catalyst MnOx/Al2O3/Ce0.45Zr0.45Y0.10O1.95 showed the highest activity.The 100% conversion temperature of ethanol was 230 ℃.Furthermore,once the conversion of ethanol started,the complete conversion was quickly achieved.The doping of Mn,Y and La led to better activity for ethanol combustion and lower temperature reduction peaks in TPR profiles.The doping of Mn resulted in enhanced oxygen storage capacity (OSC),larger area of the reduction peaks,and excellent reactivity,and the doping of Y resulted in the lowest reduction temperature and the best activity.     

Ni／ZrO2-Al2O3制备表征及催化性能的研究

本文采用浸渍沉淀法制备了不同配比的ZrO2-Al2O3复合载体。并通过浸渍法制备Ni/ZrO2-Al2O3催化剂,以苯加氢制环己烷反应为探针,考察了ZrO2与Al2O3的配比对Ni催化剂催化加氢性能的影响;采用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)、程序升温脱附(TPD)等技术考察复合载体对Ni催化剂的体相结构、还原性能以及表面吸附性能的影响。研究结果表明,ZrO2质量分数为20%的复合载体所负载的Ni催化剂有很好的加氢活性,优于单组分载体负载的Ni催化剂;采用浸渍沉淀法制备的ZrO2-Al2O3复合载体中ZrO2以非晶态形式存在,这是由于Al2O3的存在影响了ZrO2的内部结构;该载体负载的Ni催化剂较其他催化剂更容易被还原,吸附中心数量增加。     

Catalytic Combustion of Methane over MnOx／ZrO2-Al2O3 Catalysts

MnOx/Al2O3 and MnOx/ZrO2-Al2O3 catalysts were prepared by incipient wetness impregnation of Mn(CH3COO)2 on the corresponding supports, followed by the characterization using X-ray diffraction (XRD). temperature programmed reduction (TPR) and BET surface area techniques. The result shows the BET surface area of ZrO2-Al2O3 is lower than that of Al2O3 due to the loading of ZrO2.However tile resulted MnOx/ZrO2-Al2O3 catalyst exhibits higher activity for methane combustion than MnOx/Al2O3, because the addition of ZrO2 onto Al2O3 is beneficial for the dispersion of Mn species and the improvement of the lattice oxygen activity in MnOx. subsequently the activation of methane during combustion. The optimum loading of Zr in MnOx/ZrO2-Al2O3 is in the range of 5%-10% correlated with the calcination temperatures of catalyst supports.     

Co/Ce0.5Zr0.5O2催化剂的制备及甲烷部分氧化制合成气

利用共沉淀法制备了具有介孔结构的Ce_0.5Zr_0.5O₂固溶体载体,然后浸渍不同质量分数(10%、20%、30%)的活性组分钴,制备了系列Co/Ce_0.5Zr_0.5O₂催化剂。利用N₂物理吸附(BET)、X射线粉末衍射(XRD)、H₂-程序升温还原(H₂-TPR)、扫描电子显微镜(SEM) 、透射电子显微镜(TEM) 、 程序升温氧化(TPO)和热重(TG)等手段对制备和反应后的催化剂进行了表征,研究了它们对甲烷部分氧化制合成气反应的催化性能。研究结果表明,铈锆固溶体负载的钴比较容易被还原,该系列催化剂具有较高的活性和对H₂及CO的选择性,且随Co含量的增加,催化剂的活性和对H₂和CO的选择性得到提高的同时,也增强了催化剂的抗积炭性能。     

制备方法对La改性的Ni/γAl2O3催化甲烷部分氧化的研究

采用共沉淀法和浸渍法制备La改性的Ni/γAl2O3催化剂，并用于催化甲烷部分氧化反应。共沉淀法制备的催化剂表现出较高的活性和稳定性。空速为80000h－1、800℃时甲烷的转化率接近100％，H2的选择性达99.8％，且在稳定性实验中保持15h活性变化不大。实验采用BET、TPR和XRD说明共沉淀法制备的镍基氧化铝催化剂中，La的加入提高了催化剂的比表面积，有效的抑制了大颗粒NiAl2O4的形成，降低了催化剂活性组分的还原温度，对POM显示出很高的催化活性。     

焙烧及还原温度对 Co-Pt-ZrO2/γ-Al2O3催化剂费托合成反应性能的影响

采用浸渍法制备了Co-Pt-ZrO₂/γ-Al₂O₃催化剂,对其进行了BET、XRD和TPR等表征,并在浆态床反应器上考察了焙烧温度和还原温度对催化剂费托合成反应性能的影响。结果表明,焙烧温度过高,容易造成Co物种和载体间的相互作用增强,使部分氧化钴颗粒聚集或烧结,导致催化剂的F-T合成反应活性和C₅₊烃选择性降低。还原温度较低时,钴物种不能充分还原,CO加氢活性低,甲烷选择性高,重质烃选择性低;还原温度过高,则可能造成活性物种的烧结,反而降低了催化剂的活性和重质烃选择性。在原料气n(H₂)/n(CO)=2.0、483 K、2.4 MPa和空速3.6 L/(gcat·h)的条件下,31.08%Co～0.11%Pt～7.16%ZrO₂/Al₂O₃催化剂在673 K焙烧。纯H₂下653 K还原后,其费托性能最佳;CO转化率为27.0%,C₅₊的选择性为83.0%。     

ZrO2 对 CuMn2/Al-Ti 整体式催化剂催化苯燃烧反应性能的影响

 采用浸渍法制备了 MnOx/Al0.82Ti0.18Ox (Mn/Al-Ti), Cu/Al-Ti, CuMn2/Al-Ti 和 CuMn2Zr1.25/Al-Ti 四种整体式催化剂, 并利用 X 射线衍射、X 射线光电子能谱、H2程序升温还原和氮吸附等手段对催化剂进行了表征, 考察了各整体式催化剂催化苯燃烧反应性能. 结果表明, ZrO2 的添加能明显提高催化剂的比表面积, 促进各活性组分的分散和表面氧浓度的增加, 从而提高催化剂表面的氧化能力, CuMn2Zr1.25/Al-Ti 整体式催化剂在 281 oC 时苯转化率达 91%, 表现出最高的低温催化活性.     

Ethanol steam reforming over Ni-Cu/Al2O3-MyOz （M = Si, La, Mg, and Zn） catalysts

Ni-based catalysts doped with copper additives were studied on their role in ethanol steam reforming reaction.The effects of Ca content,support species involving Al2O3-SiO2,Al2O3-MgO,Al2O3-ZnO,and Al2O3-La2O3,on the catalytic performance were studied.Characterizations by TPR,XRD,NH3-TPD,XPS,and TGA indicated that catalysts 30Ni5Cu/Al2O3-MgO and 30NiSCu/Al2O3-ZnO have much higher H2 selectivity than 30NiSCu/Al2O3-SiO2,as well as good coke resistance.H2 selectivity for 30Ni5Cu/Al2O3-MgO catalyst was 73.3% at 450℃ and increased to 94.0% at 600 ℃,whereas for 30NiSCu/Al2O3-ZnO catalyst,the H2 selectivity was 63.6% at 450 ℃ and 95.2% at 600 ℃.These Al2O3-MgO and Al2O3-ZnO supported Ni-Cu bimetallic catalysts may have important applications in the production of hydrogen by ethanol steam reforming reactions.