预裂化理论研究:基质表面酸性位类型及不同类型酸性位接触顺序对裂化过程小分子烯烃收率的影响

在区分氢负离子转移反应与氢转移反应、非选择性氢转移反应与总的氢转移反应的情况下,通过合成物性相近但酸性不同的氧化铝,用以作为裂化催化剂基质材料,在固定床反应器上考察了催化裂化过程,基质酸性位类型及基质表面Lewis及Brönsted酸性位接触顺序对小分子烯烃(丙烯、丁烯)收率的影响。结果表明,催化裂化生成小分子烯烃过程中,分子筛与基质所呈现出的反应特点存在较大的区别,前者活性虽高,但总的氢转移反应活性过强。基质材料裂化活性虽低但其表面以氢负离子转移反应为主,反应路径角度更有利于小分子烯烃收率的提高。另外,基质表面存在Brönsted酸性位,或原料油首先与基质表面Lewis酸性位相接触再与Brönsted酸性位反应的预裂化过程,会在促进裂化反应发生的同时抑制总的氢转移反应,更有利于小分子烯烃收率的提高。     

不同WO3含量对CeO2-ZrO2-WO3催化剂在NH3选择性催化还原NO中的影响

采用水热法制备了CeO₂-ZrO₂-WO₃(CZW)催化剂,考察了WO₃含量对CZW催化剂上NH₃选择性催化还原NO_x性能的影响,并利用X射线衍射、N₂吸附-脱附、H₂程序升温还原、NH₃和NO程序升温脱附等方法对其进行了表征。结果表明,WO₃以无定形的形式存在于催化剂中,添加WO₃后显著提高了催化剂的表面酸性,并且在CZW催化剂上出现了强吸附的NO物种,从而有利于提高催化剂的活性。另外,适量的WO₃引入将增大催化剂的比表面积,促进催化剂的氧化还原性能,这将有利于提高SCR的催化活性。和CeO₂-ZrO₂催化剂相比,当WO₃的含量为20%时,CZW催化剂表现出良好的抗硫性能。此外,当空速为60 000 h^-1时,在200~463 ℃,该催化剂显示出了大于90% NO_x转化率。     

催化裂化条件下噻吩与改性Y分子筛的作用机制

以HY、NiY和稀土离子改性的Y分子筛(REY)为研究对象,采用固定床装置评价噻吩模拟油催化裂化性能;运用气相色谱-氢火焰离子发光检测器(GC-FID)、气相色谱-硫化学发光检测器(GC-SCD)和原位红外光谱技术分析产物,关联分子筛的酸性,研究催化裂化条件下噻吩与改性Y分子筛的作用机制。实验结果表明,催化裂化条件下,噻吩与分子筛的作用机制差异主要取决于与B酸或L酸相关的非骨架铝物种或金属离子物种的存在形式。其中,NiY分子筛中,噻吩主要是吸附在与NiOH⁺物种相关的L酸中心,而Ni₄AlO₄³⁺等物种减弱B酸性中心从而降低其裂化性能。对HY来说,噻吩易在与AlO⁺等物种相邻的B酸中心上聚合形成三联噻吩,并发生一定的氢转移和裂化反应;而对REY而言,分子筛中与RE物种相关的L酸位会促进噻吩在与非骨架铝羟基等物种(如Al(OH)₂⁺、Al(OH)²⁺等)相邻的B酸中心形成的二联噻吩发生氢转移和裂化反应。     

预处理温度对甘油氢解双金属Ir-Re催化剂性能的影响

在生物柴油生产过程中大量副产的甘油是重要的生物质转化平台化合物.通过甘油氢解制备高附加值的1,3-丙二醇是甘油的资源化利用的重要途径,能够显著提高生物柴油产业的经济效益,同时也是探究更复杂的糖醇类化合物氢解的模型反应.因此,甘油氢解制备1,3-丙二醇成为当前学术界的研究热点.通常,以Re或W为助剂修饰的贵金属催化剂是有效的甘油选择性氢解制1,3-丙二醇的催化剂,其中,双金属Ir-Re催化剂是目前最高效的催化剂之一.甘油氢解反应是典型的结构敏感性反应,它的催化性能依赖于双金属催化剂的结构,而后者受制备工艺条件如热处理方式及条件的影响.最近,我们报道了以直接还原法(即浸渍-还原法)制备的Ir-Re催化剂为合金结构,在甘油氢解中表现出更为优越的反应活性及目前报道中最高的1,3-丙二醇生成速率,并提出了可能的双功能反应机理,即催化剂表面的Re-OH酸性位和Ir均为甘油氢解的活性位.本文采用直接还原法制备KIT-6(具有三维有序介孔孔道结构的SiO2)负载的双金属Ir-Re催化剂,进一步研究还原温度对Ir-Re/KIT-6的结构及其催化性能的影响,揭示催化剂表面酸性在甘油氢解反应中的重要作用并阐明其构-效关系.结果显示不同还原温度(400–700 oC)制备的催化剂的比表面积、孔体积及孔径数据基本一致,表明还原温度对Ir-Re/KIT-6的织构性质的影响很小.根据程序升温还原和透射电镜-能量散射点扫描结果可知,不同温度还原后的催化剂表面Ir和Re均以金属态形式存在,同时两者存在直接的相互作用,形成了Ir-Re合金;而漫反射红外图谱上CO吸附峰的红移以及峰形的显著变化也印证了Ir-Re合金结构的形成. TEM结果显示,在400–700oC还原后得到的Ir-Re合金纳米粒子均匀分布于KIT-6上,尺寸基本一致(2.5–2.8 nm),与CO化学吸附结果一致.此外, NH3-程序升温脱附结果表明催化剂的酸量随着还原温度的升高而逐渐增大,但酸强度没有明显变化,这可能是由于高温还原进一步促进了Ir和Re的相互作用,在原子尺度上混合更为均匀所致. Ir-Re催化剂上甘油氢解反应结果显示,随着还原温度由400提高到600 oC,所制催化剂的活性先增加而后趋于稳定.由此可以认为Ir-Re催化性能的差异与Ir分散度和酸强度的关联较小,主要是由于催化剂表面酸量所致.直接关联酸量与反应活性(以反应时间内的平均1,3-丙二醇生成速率表示)可以看到,反应活性随着酸量的增加而线性增大,表明Ir-Re/KIT-6的表面酸量直接影响了甘油氢解反应速率的快慢,即酸位Re-OH直接参与了催化反应.众所周知, Re金属活化H2的能力很弱,而金属Ir在反应中起到催化加氢的作用.实验结果很好地印证了Ir-Re合金催化甘油氢解反应的双功能反应机理,即酸位Re-OH与金属Ir协同参与氢解反应,分别作为甘油吸附位和H2活化中心,因此提高催化剂的表面Re-OH的数量将是进一步提高催化活性的途径之一.总的来说,在400–700 oC还原得到的Ir-Re/KIT-6催化剂具有Ir-Re合金结构.还原温度对催化剂的织构性质、金属纳米粒子的尺寸、Ir的分散度及表面酸强度的影响不大,但还原温度的升高有利于Ir和Re的相互作用,显著提高了催化剂的表面酸量,因而提高催化活性.此外,表面酸量和反应活性的线性关系表明酸位Re-OH参与Ir-Re合金催化甘油氢解反应,印证了双功能反应机理.     

High‐Resolution Single‐Molecule Fluorescence Imaging of Zeolite Aggregates within Real‐Life Fluid Catalytic Cracking Particles

Fluid catalytic cracking (FCC) is a major process in oil refineries to produce gasoline and base chemicals from crude oil fractions. The spatial distribution and acidity of zeolite aggregates embedded within the 50–150 μm‐sized FCC spheres heavily influence their catalytic performance. Single‐molecule fluorescence‐based imaging methods, namely nanometer accuracy by stochastic chemical reactions (NASCA) and super‐resolution optical fluctuation imaging (SOFI) were used to study the catalytic activity of sub‐micrometer zeolite ZSM‐5 domains within real‐life FCC catalyst particles. The formation of fluorescent product molecules taking place at Brønsted acid sites was monitored with single turnover sensitivity and high spatiotemporal resolution, providing detailed insight in dispersion and catalytic activity of zeolite ZSM‐5 aggregates. The results point towards substantial differences in turnover frequencies between the zeolite aggregates, revealing significant intraparticle heterogeneities in Brønsted reactivity.     

高聚物粘结NTO的研究

运用付里叶变换红外，Ｘ射线光电子能谱及常规分析手段，研究了ＮＴＯ（３－硝基－１，２，４－三唑－５－酮）混合炸药粘结界面分子间的相互作用，造型粉的表面性能。结果表明，ＮＴＯ中唑环上的活泼氢与不同的高聚物形成氢键，高聚物的结构不同，形成的氢键强弱不同。氢键越强，对金属的腐蚀越小。腐蚀所得产物说明对金属腐蚀起主要作用的是ＮＴＯ中唑环上的活泼氢。它们的氢键强弱次序为ＮＴＯ／ＰＵ＞ＮＴＯ／Ｆ２４６Ｇ＞ＮＴＯ／Ｆ２３１１＞ＮＴＯ／ＰＶＢ＞ＮＴＯ／ＡＳ＞ＮＴＯ／ＰＳ。通过运用ＮＴＯ的饱和水溶液作为水浆液的载体，克服了由于ＮＴＯ部分溶于水而难于运用水悬浮法生产造型粉的工艺难题。     

Glutaraldehyde-crosslinked O-carboxymethyl chitosan–gum Arabic coacervates: Characteristics versus complexation acidity

Glutaraldehyde-crosslinked O-carboxymethyl chitosan (O-CMC)–gum Arabic (GA) coacervates were characterized against coacervation acidity. As the coacervation pH increased from 3.0 to 6.0, the crosslinking degree of the coacervates and its sensitivity to glutaraldehyde concentration variation declined gradually, but the elasticity increased markedly. Crosslinking improved the structure compactness and thermal stability of the coacervates and high coacervation pH favored the increase of the two parameters, but a reverse trend was observed regarding swelling ratio in the simulated gastric fluid. It was concluded that glutaraldehyde-crosslinked O-CMC–GA coacervates with required properties could be tailored by selecting an appropriate complexation acidity.     

以微孔β沸石为硅铝源合成强酸性介孔分子筛

以微孔β沸石为硅铝源,通过碱处理和以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,合成了具有较强酸性的六方结构介孔分子筛材料B-MCM-41,并采用XRD、N₂吸附脱附、FT-IR、²7Al MAS NMR、HRTEM和水热处理等手段对其进行了结构表征,采用NH₃-TPD对其进行了酸性表征。实验结果表明,B-MCM-41具有明显强于常规介孔分子筛的酸性,且在C⁺₁0混合芳烃加氢脱烷基化反应中表现出了良好的催化性能。这主要是由于碱溶液将β沸石降解为沸石结构单元,在表面活性剂作用下五元环次级结构单元被引入了介孔铝硅酸盐B-MCM-41的结构。     

Green synthesis of bio-ethyl acetate over Egyptian natural red clay as a highly active,selective, and eco-friendly catalyst

The present work focused on the utilization of Egyptian red clay (ERC) without any treatment as a highly efficient, selective, and eco-friendly catalyst for synthesis of bio-ethyl acetate in the gas phase. The best conditions used in conventional fixed bed reactor were 130 cm³/min total flow rate of air with 1.6 and 2.1 vol% bio-ethanol and bio-acetic acid, respectively, 1 g clay catalyst calcined at 300 and 225°C reaction temperature. Under these conditions, the conversions to ester achieved were about 80 and 98% after 5 and 30 min, respectively, from the initial admission of the reactants into the reactor. The amount and type of surface acidity were identified by isopropanol reaction and chemisorption of basic probes. The results demonstrated that the majority of intermediate strength of BrØnsted acid sites are the key role for the dehydration reaction toward ester formation. The virgin and annealed clay solids were characterized using X-ray fluorescence (XRF), thermogravimetry (TG) and differential thermal analysis (DTA), Fourier transform infrared (FTIR), X-ray diffraction (XRD), and N₂ sorption.     

广州秋季灰霾和正常天气PM2.5中水溶性离子特征

为了探讨细粒子(PM2.5)在灰霾天气下水溶性离子的组分特征,2007年秋季在广州万顷沙连续一个月采集了大气PM2.5样品,分析了SO42-,NO3-,NH4+,Cl-,Na+,K+,Ca2+,C2O42-,F-,NO2-和HCOO-11种水溶性离子含量.结果显示,正常天气和灰霾天气PM2.5总水性离子质量浓度分别为3...