贵金属固体催化剂的纳米结构及催化性能

 综述了贵金属催化剂纳米结构的形成和制备方法,以及催化活性与纳米粒子尺寸的关系. 还以负载型双金属催化剂为例,介绍了催化剂中的短程有序结构.     

硅烷化处理对Pt/SAPO-11催化正十二烷临氢异构化反应性能的影响

 利用X射线衍射、N2物理吸附与NH3-程序升温脱附等手段以及异辛烷加氢裂化探针反应研究了硅烷化处理对Pt/SAPO-11催化剂结构和酸性的影响, 并考察了催化剂对正十二烷临氢异构化反应的催化性能. 结果表明,硅烷化处理有效清除了样品外表面的酸性位,减少了发生在外表面的非选择性裂化反应. 硅烷化处理后,催化剂对单支链异构体的选择性明显提高,尤其对单支链端甲基异构体的选择性显著提高,但催化剂的总体异构化选择性有所降低. 硅烷化处理可能造成催化剂的孔口窄化,从而提高单支链异构体的选择性,但同时也导致其微孔孔道内裂化反应的增多.     

负载型Pt催化剂上生物质水相重整制氢

制备了Al2O3,活性炭(AC),氢型超稳Y分子筛(HUSY)和SiO2载的Pt催化剂.采用N2物理吸附、感应耦合等离子体原子发射光谱和H2化学吸附等手段对催化剂进行了表征,并考察了它们在甘油水相重整反应中的催化性能.重点研究了Pt/AC催化剂上不同多元醇、葡萄糖和其它可溶性糖的水相重整制氢反应.结果表明,在甘油水相重整制氢反应中,负载Pt催化剂的活性在低温(503K)以Pt/AC,Pt/HUSY,Pt/SiO2和Pt/Al2O3的顺序递增,然而在高温(538K)却以Pt/SiO2,Pt/HUSY,PVAC和Pt/Al2O3的顺序递增.在载体为酸性的催化剂Pt/Al2O3和Pt/HUSY上有利于烃的生成;在多元醇水相重整制氢反应中,产物氢的选择性和产率随碳数增加而降低;在葡萄糖水相重整制氢反应中,产物氢的选择性和收率随其浓度增加而降低,烃选择性在葡萄糖浓度为4.6%时最高,这与葡萄糖的缩合和降解等副反应有关.果糖比葡萄糖更难发生水相重整制氢反应.与低级糖麦芽糖和葡萄糖相比,在多糖淀粉的重整制氢反应中氢选择性和收率较高.     

乙醇在Mn薄膜／Rh（100）上吸附和分解的研究

应用高分辨电子能量损失谱（HREELS）和热脱附谱（TDS）,研究了Mn薄膜／Rh(100)上乙醇的吸附和分解,提出了表面吸附和分解的反应工,在300K时,蒸镀的Mn在清洁Rh(100)表面上以层层模式生长;在130－300K间,在25mLMn/Rh(100)表面上吸附20L乙醇的TDS结果与乙醇在Rh(100)表面上的结果一致在155K处,脱附出多层凝聚态吸附的乙醇;升温到255K,脱附出H2和CH4,继续升温,出现了与乙醇在R (100)表面上不一致的现象,在470K,同时出现了第2个H2和CH4的脱附峰,在500K,脱附极少量的CO;在950K附近,脱附出大量CO。     

含超微氧化亚钴颗粒Beta分子筛的合成及其催化乙苯氧化性能

杂原子分子筛是指在硅铝分子筛或磷铝酸盐分子筛中含有骨架内或骨架外某种原子或其化合物的分子筛.这些杂原子可以是某些主族元素(如硼、锗、镓)或有变价特性的过渡金属元素(如钛、铁、钴、镍)等.将杂原子或其化合物通过浸渍、离子交换、水热晶化等方式引入沸石分子筛骨架中形成杂原子分子筛,往往可以改变沸石分子筛的骨架结构和理化性能,并赋予沸石分子筛新的催化反应性能.自1983年钛硅分子筛TS-1被发现能够高效催化烯烃环氧化以来,许多杂原子分子筛因其在催化烷烃类及芳烃类氧化、醛酮选择氧化及烯烃类环氧化等领域表现出的优良性能得到了广泛关注.目前,合成含不同杂原子的分子筛已成为分子筛材料开发的一个重要内容.分子筛的微孔孔道结构赋予了被引入其中作为催化中心的杂原子对反应物/产物分子独特的择形选择性;同时,分子筛骨架与杂原子之间往往存在化学键或空间限域作用,使得杂原子在高温高压等反应条件下依然保持高度的分散性,避免由于团聚导致活性降低.钴离子及含钴化合物在烷烃及芳烃类催化氧化反应中表现出很好的活性,能够利用分子氧实现对高碳烷烃及烷基苯的催化氧化.将钴离子及其化合物引入具有合适孔道结构的分子筛,可以提高催化反应的选择性.目前将对含钴分子筛的合成研究主要有后处理法及直接水热法.后处理法包括负载法及离子交换法,用于制备含有钴物种的硅铝分子筛;而直接水热法主要用于制备含有骨架钴的磷酸铝分子筛.目前为止,使用水热法合成含钴的分子筛材料的合成及其催化应用至今鲜有研究报导.这主要是由于传统的分子筛合成体系的高碱性环境会导致钴盐的沉淀,导致其无法被引入分子筛.我们通过优化合成条件,利用含氟体系直接水热法将钴引入Beta分子筛,得到含超微氧化亚钴团簇的Beta沸石分子筛.通过扫描电子显微镜、X射线粉末衍射、紫外-可见漫反射光谱、X射线光电子能谱、透射电子显微镜及H2程序升温还原等表征手段对合成样品的物理化学性质进行了研究,并与使用浸渍、离子交换得到的含钴Beta沸石及水热合成得到的含钴AlPO-5分子筛的相关性质进行了对比.合成得到的含钴分子筛材料中,钴物种以亚纳米尺度的氧化亚钴颗粒形式存在.我们使用分子氧作为氧源,考察了该含超微氧化亚钴的Beta沸石作为催化剂催化乙苯氧化反应的活性.与浸渍、离子交换制得钴硅分子筛及含有骨架钴的磷酸铝分子筛材料相比,含超微氧化亚钴的Beta分子筛表现出更高的催化活性及对苯乙酮/醛的选择性.     

离子热法合成沸石咪唑骨架材料及其溶解-结晶机理研究

基于沸石咪唑骨架材料在离子液体和低共熔溶剂中冷却结晶的析出方式,开发了一种离子热法合成沸石咪唑骨架材料的新途径,采用X射线衍射、扫描电镜、核磁共振光谱、红外光谱以及热重分析等方法对制备的产物进行了表征,研究了合成条件对产物结晶度、尺寸和形貌的影响,探讨了沸石咪唑骨架材料在离子热合成体系中的溶解-结晶析出机理.研究发现,冷却速率能够影响产物形貌,急速冷却时,sod(RCSR代码)型产物的形貌为球形,zni(RCSR代码)型产物为棒状或平板状;程序控制冷却时,sod型产物的形貌为多面体,zni型产物呈团簇状.     

耐高温大比表面氧化铝的制备

Owing to its industrial importance, various techniques for the preparation of thermostable active alumina have been developed. These techniques can be divided into two categories. One is to stabilize transitional alumina by the addition of foreign oxides such as BaO, La2O3, SiO2 and so on[1～3]. In this category, the stabilization of alumina comes about by the formation of thermostable compounds on the alumina surface or by the transformation of alumina into other materials such as BaAl12O19 and LaAl11O19. The other category is to improve the thermostability of alumina by modifying its morphology during its preparation, instead of incorporating additives. For example, Ishikawa et al[4] prepared thermally stabilized transitional alumina by fume pyrolysis of boehmite sols. Even after calcination at 1200 ℃ for 30 h, the alumina still possesses a surface area as high as 50 m2/g. This was ascribed to the suppression of transformation to α-phase from transition Al2O3, owing to that the alumina particles being of a crude structure and assembled by fibrils. Tsutsumi et al[5] reported a multi-layered alumina film, with a surface area of 100 m2/g after calcination at 1300～1500 ℃, prepared by using a multi-bilayer cast film of a double-chain ammonium amphiphile as a molecular template.     

MgAPO-11分子筛的合成及Pt/MgAPO-11在正十二烷临氢异构化反应中的催化性能

 采用常规水热合成法合成了系列MgAPO-11分子筛,考察了晶化时间、 P/Al投料比和Mg源对MgAPO-11分子筛的物相、酸性以及Pt/MgAPO-11催化正十二烷临氢异构化反应性能的影响. 分别用X射线衍射、 X射线荧光光谱和NH3程序升温脱附测定了样品的晶相、 Mg含量和酸性质. 结果表明,合成条件影响着合成产物的晶相组成、 Mg含量及酸性质,从而影响到Pt/MgAPO-11在正十二烷临氢异构化反应中的催化性能. 反应结果显示, Pt/MgAPO-11催化剂的催化活性与MgAPO-11分子筛的强酸位数目密切相关. 较短的晶化时间、合成凝胶的P/Al摩尔比为1.0以及使用Mg(NO3)2为Mg源有利于提高MgAPO-11的强酸位数目,从而提高Pt/MgAPO-11的催化活性.     

Ba、Mn对Al2O3热稳定性和甲烷催化燃烧活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备BaO•6Al2O3系列催化剂.考察了Ba、Mn的引入对Al2O3的热稳定性及甲烷催化燃烧性能的影响.结果表明, Ba在高温下与Al2O3首先生成BaAl2O4，然后进一步与Al2O3反应生成具有β-Al2O3结构的BaAl12O19六铝酸盐，抑制了Al2O3进一步的烧结，提高了催化剂的热稳定性. Mn的引入也能够促进六铝酸盐的生成并提高催化剂的甲烷燃烧活性.采用超临界干燥法可抑制干燥过程中因毛细收缩引起的比表面积降低.所制备的BaMnAl11O19催化剂经1200 ℃焙烧4 h后，比表面积为35.1 m2•g－1，在空速40000 h－1条件下，10％甲烷转化温度(T10％)为500 ℃，催化活性明显高于常规干燥法制备的相应催化剂.     

水-丁醇两相介质合成SAPO-11和MgAPO-11分子筛

在水-丁醇两相介质中合成了SAPO-11和MgAPO-11分子筛.水-丁醇两相介质有利于在SAPO-11中引入更多的Si,从而产生较多的酸性位,以所得SAPO-11为载体的Pt催化剂在正十二烷临氢异构化反应中表现出较高的催化活性.相反,水-丁醇两相介质不利于Mg进入分子筛骨架,导致MgAPO-11上的酸性位减少,Pt/MgAPO-11催化剂的催化活性降低.