Ce-Beta分子筛的制备及其催化性能

采用简单、易重现的两步后合成法成功制备了Ce-Beta分子筛。制备过程中, H-Beta分子筛首先经过脱铝处理得到Si-Beta分子筛,然后再以异丙醇铈为前驱体,通过干法浸渍的途径向Si-Beta分子筛引入Ce (IV)。利用XRD, FT-IR, UV-Vis和1H MAS NMR等对其结构进行了表征,结果表明, Ce(IV)物种以四配位的形式成功引入Beta分子筛的骨架, Ce原子进入分子筛骨架的机理通过DRIFT光谱得以证实。通过环氧化合物水合制备1,2-二醇反应对所制的Ce-Beta催化剂进行了催化性能评价。     

含氮分子筛的研究进展

含氮分子筛作为一种新型的含骨架杂原子分子筛, 具有择形碱催化作用和酸碱双功能催化作用, 近年来引起了人们广泛的研究兴趣. 本文总结了微孔和介孔含氮分子筛在制备、表征和催化性能等方面的研究现状, 重点评述了氮化机理和理论计算在含氮分子筛研究中的应用, 并展望了含氮分子筛今后的研究方向.     

双金属Cr-In/H-SSZ-13催化剂上CH4选择催化还原NO

天然气 (主要成分为甲烷) 储量丰富,价格低,随着国内电厂煤改气的进行,甲烷作为还原剂选择催化还原氮氧化物成为电厂烟气脱硝的理想选择,受到广泛关注.In 改性分子筛催化剂在甲烷选择催化还原一氧化氮反应 (CH4-SCR) 中表现出一定催化性能,而 In 基双金属被认为是最有前景的 CH4-SCR 催化剂.本文通过湿浸渍法制备了分子筛双金属催化剂,并成功应用于CH4-SCR.我们首先研究了不同分子筛载体、助剂及含量、氧气浓度、甲烷浓度和空速对反应的影响,发现0.5%Cr-2%In/H-SSZ-13 在 CH4-SCR中表现出最佳的催化性能:NO 转化率 ＞ 90%,N2选择性 ＞ 99% (反应条件:550 ℃,6% H2O,空速 75000 /h).从透射电镜照片可以看出,0.5%Cr-2%In/H-SSZ-13催化剂上均匀分布纳米尺寸颗粒,扫描透射-高角环形暗场像元素分布分析表明 Cr 与 In 出现在同一个位置,即 Cr 与 In 紧密接触.X射线光电子能谱结果表明,与单金属催化剂相比,双金属催化剂中 In 的能谱发生了明显偏移,Cr 与 In 存在电子相互作用.CH4-SCR 反应活性实验发现,双金属催化剂活性远远超过单金属催化剂活性及其机械混合物,表明 Cr 的添加可以明显促进 In 的活性.换言之,双金属催化剂中,Cr 与 In 存在协同催化作用.Cr-In/H-SSZ-13在严苛反应条件下的活性长期保持不变,具有良好稳定性,这与沸石分子筛载体 H-SSZ-13 的高热稳定性分不开.结合稳态反应与程序升温表面反应结果,可以推测有氧条件下 CH4和 NO 分别在 In和 Cr 位点上活化.     

环己烷氧化反应:有机小分子的催化作用简

考察了酮、醛、酯、醇与胺等几类有机小分子在环己烷氧化反应中的催化作用. 结果表明,有机小分子催化剂的活性与其极性的强弱、与环己烷形成氢键的强弱、α氢的活性及清除自由基的能力有关. 因此,对于环己烷氧化反应,溶剂很可能存在催化作用. 三丙胺在环己烷氧化反应中表现出较高的催化活性,具有进一步开发应用的前景.     

Pt/ZSM-35/MCM-49催化剂上H2选择还原NO

将共结晶分子筛作为催化剂载体应用于富氧条件下的氮氧化物消除反应.在体积分数为0.1%NO,0.5%H2,6.7%O2,He气为平衡气,反应空速8×104h-1条件下对比考察了Pt/ZSM-35/MCM-49,Pt/ZSM-35和Pt/MCM-49催化剂在氢气选择催化还原氮氧化物反应中的活性.结果表明,Pt/ZSM-35/MCM-49催化剂上的活性较其它2个催化剂有一定程度的提高,NO转化率最高达到84%,N2选择性最高达到74%.通过X射线衍射(XRD)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、氢气程序升温还原(H2-TPR)、CO吸附红外和原位漫反射红外对3种催化剂进行了表征.结果发现,Pt/ZSM-35/MCM-49催化剂活性的提高源于共结晶有利于生成和稳定重要的中间物种——氨物种.     

五氧化二钽纳米柱的水热合成和光催化性能

以聚乙烯醇(PEG)为结构导向剂,利用水热法合成了形貌可控的Ta2O5纳米柱.采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、漫反射紫外-可见光谱和光致发光光谱对所制备样品进行了表征.考察了结晶时间和Ta2O5/Sr(OH)2摩尔比等合成参数对样品形貌的影响,并在此基础上对Ta2O5纳米粒可能的生长机理进行了推测.结果表明,在PEG和Sr(OH)2存在条件下可以合成形貌可控的Ta2O5纳米柱.研究了紫外光下Ta2O5纳米柱降解罗丹明B的光催化性能,发现Ta2O5的形貌对光催化性能有很大影响, Ta2O5纳米柱的光催化性能与其长度和直径比成线性关系.催化降解反应的表观速率常数最高可达0.156 min–1,且经多次循环使用后,样品仍然保持较高的催化性能.     

高效钴氧化物催化羧酸可控加氢制醇（英文）

羧酸选择加氢是合成醇的重要方法,廉价高效的催化体系仍然在探索中.我们利用地球上储量丰富的钴氧化物作为催化剂,通过控制催化反应过程,进而实现高选择性地催化羧酸加氢制备醇.一系列含有不同官能团的羧酸可以被选择加氢至相应的醇类化合物,反应选择性可以满足工业生产要求.通过一系列的谱学表征以及理论计算,我们证实了钴氧化物在羧酸选择加氢反应中的优选活性位点位为氧化亚钴,从而建立了催化剂与反应活性之间的构效关系,为催化剂的理性设计提供指导.首先,我们选取硬脂酸加氢反应作为模型反应,通过对地球上储量丰富的氧化镍、四氧化三铁和四氧化三钴的催化活性对比发现,四氧化三钴催化剂活性最高,在473 K,2 MPa氢气条件下,反应速率可以达到1.2 mmol/(h·g).对四氧化三钴催化剂进行不同温度的预还原处理,我们发现催化剂的活性得到显著提高,其中573 K还原的样品活性最高,反应速率可以达到7.3 mmol/(h·g),要远远高于贵金属催化剂Pd/C(0.6 mmol/(h·g))和Pt/C(1.8 mmol/(h·g)).XRD结果表明,随着还原处理温度的不断升高,催化剂由四氧化三钴变为氧化亚钴,最终变为金属态的钴.当还原温度为573 K时,催化剂的组成为单一相氧化亚钴.XPS测试结果表明,当还原温度为573 K时,样品中只含有Co~(2+)的信号峰,并且Co/O的比例为1/1,进一步证明样品是纯态的氧化亚钴.从TEM照片中可以发现,在原始的四氧化三钴样品中观察到晶面间距为0.467和0.244 nm,分别对应四氧化三钴的(111)和(311)晶面.而对于573 K还原的样品只观察到一种晶面间距(0.246 nm),对应氧化亚钴的(111)晶面.结合表征手段和硬脂酸催化加氢活性结果,我们得出氧化亚钴是573 K还原样品催化羧酸加氢反应的活性位点.理论计算结果进一步证实了这个实验结论.理论计算结果表明,在氧化亚钴(111)晶面,硬脂酸加氢转换为十八醇是非常快速和高效的,然而,对于氢解C-C键和C-O键,需要耗费更高的能量,能垒约为1.2 e V.因为硬脂酸的吸附远远强于十八醇的吸附,硬脂酸的存在会抑制十八醇氢解形成烯烃的反应,只有当硬脂酸酸完全转化为十八醇,才会发生随后的氢解反应.通过控制催化反应过程,可以实现在氧化亚钴(111)晶面高选择性催化酸加氢至醇,也就是反应控制催化过程.基于氧化亚钴在硬脂酸加氢制备十八醇上的优异催化性能,我们进一步研究了一系列含有不同官能团的羧酸化合物的催化加氢,发现氧化亚钴表现出良好的官能团容忍度,可以实现高效、广谱的酸选择加氢至醇反应.     

金属-ZSM-5/堇青石整体式催化剂上稀燃汽车尾气的净化

 在原位合成的ZSM-5/堇青石整体式样品基础上制备了几种金属(Cu, In或Ag)改性的ZSM-5/堇青石催化剂,并将其应用于稀燃发动机尾气的净化. 结果表明, Cu-ZSM-5/堇青石催化性能最好,尾气中的三种主要污染物NOx, CO和HC可以同时得到净化. 用微量(0.02%)贵金属(Pd, Rh或Ir)对Cu-ZSM-5/堇青石进一步改性,所得催化剂对CO的净化能力大大增强,保持高NOx转化率的温度窗口也大大加宽,因而该催化剂在稀燃汽车尾气净化方面具有潜在的应用前景. 微量贵金属对Cu-ZSM-5/堇青石催化剂的改性作用也在文中进行了讨论.     

双金属Cr-In/H-SSZ-13催化剂上CH_4选择催化还原NO（英文）

天然气(主要成分为甲烷)储量丰富,价格低,随着国内电厂煤改气的进行,甲烷作为还原剂选择催化还原氮氧化物成为电厂烟气脱硝的理想选择,受到广泛关注.In改性分子筛催化剂在甲烷选择催化还原一氧化氮反应(CH_4-SCR)中表现出一定催化性能,而In基双金属被认为是最有前景的CH_4-SCR催化剂.本文通过湿浸渍法制备了分子筛双金属催化剂,并成功应用于CH_4-SCR.我们首先研究了不同分子筛载体、助剂及含量、氧气浓度、甲烷浓度和空速对反应的影响,发现0.5%Cr-2%In/H-SSZ-13在CH_4-SCR中表现出最佳的催化性能:NO转化率90%,N_2选择性99%(反应条件:550°C,6%H_2O,空速75 000/h).从透射电镜照片可以看出,0.5%Cr-2%In/H-SSZ-13催化剂上均匀分布纳米尺寸颗粒,扫描透射-高角环形暗场像元素分布分析表明Cr与In出现在同一个位置,即Cr与In紧密接触.X射线光电子能谱结果表明,与单金属催化剂相比,双金属催化剂中In的能谱发生了明显偏移,Cr与In存在电子相互作用.CH_4-SCR反应活性实验发现,双金属催化剂活性远远超过单金属催化剂活性及其机械混合物,表明Cr的添加可以明显促进In的活性.换言之,双金属催化剂中,Cr与In存在协同催化作用.Cr-In/H-SSZ-13在严苛反应条件下的活性长期保持不变,具有良好稳定性,这与沸石分子筛载体H-SSZ-13的高热稳定性分不开.结合稳态反应与程序升温表面反应结果,可以推测有氧条件下CH_4和NO分别在In和Cr位点上活化.