氧化铬层柱苯膦酸锆的合成与选择氧化性能

采用乙胺预胶体化方法合成了一系列氧化铬层柱苯膦酸锆和氧化铬层柱磷酸锆催化剂,其铬含量达到22.5%-36.5%,比表面为316-462m^2/g,中孔孔容占总孔容的70%以上,孔径集中在2nm左右。氧化铬层柱苯膦酸锆的热稳定性较高。以30%H~2O~2为氧化剂时,这类催化剂对苯、甲苯、乙苯、环己烷、环己烯、正庚烷和正丁醇等有机化合物具有比CrAPO-11和CrMCM-41更高的选择氧化活性。     

稀土金属盐促进的Mo-Co-K硫化物基催化剂用于合成气选择性制乙醇等低碳混合醇

采用超声法在非水溶剂介质中制备了稀土金属La盐等促进的硫化钼基催化剂,考察了其CO加氢选择性合成乙醇等低碳混合醇的催化性能.在3.0MPa,330℃和H2/CO(体积比)=2.0的反应条件下,La促进的催化剂表现出较Mo-Co-K硫化物基催化剂更高的催化活性,CO转化率和产物中乙醇的分布可分别达到17.2%和53.4%.扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和光电子能谱等表征结果表明,稀土金属La盐的加入改善了Mo-Co-K硫化物基催化剂的外观形貌和电子结构,对提高催化活性和乙醇的分布起到重要的作用.     

Al2O3掺杂SO2-4/SnO2固体酸催化剂上的酯化和酯交换反应

用共沉淀法制备了一系列不同Al2O3掺杂量(0.5%-3.0%, 摩尔分数)的SO2-4/SnO2催化剂. 采用N2吸附、热重(TG)分析、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、漫反射红外光谱(DRIFTS)、拉曼(Raman)光谱、魔角旋转固体核磁共振(27Al MAS NMR)对催化剂的结构和织构性质进行了表征, 用正丁胺电位滴定法测定了催化剂的酸量, 并评价了这些催化剂对月桂酸与甲醇的酯化和三乙酸甘油酯与甲醇的酯交换反应性能. 实验结果表明SO2-4/SnO2催化剂中掺杂少量Al2O3能明显提高催化活性, 这是由催化剂的酸性位增加而引起的, 添加Al2O3的摩尔分数为1.0%的催化剂表现出最高的反应活性, 在酯化反应中6 h后月桂酸转化率高达92.7%, 在酯交换反应中8 h后三乙酸甘油酯转化率高达91.1%.     

金属氧化物改性的HZSM-5上甲苯与甲醇的烷基化反应

 考察了La2O3,MgO以及La2O3-MgO复合改性的HZSM-5催化剂的孔结构、表面酸性和吸附性能,以及它们在甲苯与甲醇烷基化反应中的催化性能. 未经改性的HZSM-5上甲苯甲基化反应产物组成为热力学平衡组成,而改性后的催化剂上目标产物对二甲苯选择性提高,但反应活性下降. La2O3改性使HZSM-5孔径缩小,孔道变窄,强酸和弱酸酸量均降低,目标产物选择性明显提高; MgO主要分布在沸石外表面和孔口,因而MgO改性的HZSM-5孔口尺寸稍有缩小,另外强酸酸量减少,弱酸酸量略有上升,对二甲苯选择性略有提高; 而La2O3-MgO复合改性的催化剂上对二甲苯选择性显著提高,达到93%. 结果表明,反应的对位选择性是孔径和表面酸性同时调变的结果,孔径效应比酸性分布对催化剂的对位选择性影响更大.     

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.     

制备方法对ZnO-ZrO2催化剂上乙醇转化制异丁烯反应的影响

采用恒pH值共沉淀法和非恒pH值共沉淀法制备了ZnO-ZrO₂混合氧化物催化剂,考察了制备方法对乙醇转化制异丁烯反应的影响,并用低温N₂吸附、X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱、紫外-可见漫反射光谱、NH₃程序升温脱附和CO₂程序升温脱附对催化剂进行了表征。研究结果表明,相比于非恒pH值共沉淀法制备的ZnO-ZrO₂,恒pH值共沉淀法制备的ZnO-ZrO₂具有较高的比表面积,更多的酸量和碱量,从而表现出更好的乙醇转化制异丁烯催化性能。在450℃和乙醇质量空速0.2 h^-1的反应条件下,两种催化剂的乙醇转化率均为100%,恒pH值共沉淀法制备的催化剂的异丁烯得率为54.9%,明显高于非恒pH值共沉淀法制备的催化剂（45.7%）,并且稳定性也是前者明显高于后者。     

γ-Al_2O_3负载Cr促进SO_4~(-2)/ZrO_2固体超强酸研究

将 Cr促进的 SO2 - 4 /Zr O2 ( SZ)固体超强酸 Cr-SZ负载于 γ-Al2 O3载体上 ,制成 Cr-SZ/Al2 O3系列固体超强酸 ,利用探针反应考察了其超强酸性、中强酸性和弱酸性的变化情况 .详细研究了样品的比表面、硫含量、 Zr O2 晶化情况及正丁烷低温异构化反应活性 .结果发现 ,负载后部分 Cr-SZ的正丁烷低温异构化反应活性显著提高 .含铬样品酸强度和脱氢性能的增强对其正丁烷异构化反应活性的提高均有贡献 .样品酸性和脱氢性之间的合适匹配使 Cr-SZ/Al2 O3显示出很高的正丁烷异构化反应活性 .     

利用高通量技术研究钴基费托催化剂的宏观动力学

利用高通量技术设计并运行了16路平行动力学固定床反应器,用于测量不同接触时间下的稳态反应物消耗速率和产物生成速率,研究了钴基费托催化剂的宏观动力学,包括C1～C4烷烃与烯烃的稳态反应速率及其随床层的分布,以及它们与反应器温度的关系.在等温固定床非扩散限制的反应条件下,除C1和C2烃类外,Cn的生成速率及CO/H2的消耗速率均随接触时间的增加先上升后下降,且烯烃生成速率的最高点较烷烃更靠近反应器入口;反应温度对速率的影响与转化率有关:生成烷烃的表观活化能大于烯烃.高通量动力学反应器可用于生成宏观动力学数据库,以预测催化剂在工业固定床反应器中的行为.     

Y沸石中的正电子湮没

本文测量了NaY、HY和NH_4Y在不同抽空温度下的正电子寿命谱,得到了四个寿命组份,并对它们的归属进行了讨论。其中两个长寿命组份τ_s和τ_4归结为沸石内表面和笼内o-Ps的湮没。o-Ps容易被沸石内的质子酸氧化,而使其湮没寿命τ_3和τ_4缩短。利用正电子寿命谱可以监测NH_4Y沸石的脱氨过程。质子酸的存在对o-Ps的形成并无影响,但随着质子酸浓度增加,o-Ps在沸石内表面湮没的几率大于笼内,故I_3大于I_4。o-Ps的在沸石内表面和笼内的湮没速率与质子酸浓度成线性关系,以一级反应动力学处理得到的o-Ps在沸石内表面和笼内的氧化反应表观速率常数分别为9.67×10~7(mmol/g)_~(-1)s~(-1)和2.36×10~7(mmol/g)~(-1)s~(-1)。