F-T组分改性KCuZrO2催化剂上CO加氢合成异丁醇的性能研究

采用共沉淀法分别制备了不同F-T组分(Fe、Co、Ni)改性的KCuZrO_2催化剂,并用于催化CO加氢合成异丁醇。通过BET、XRD、TEM、XPS、H_2-TPR、CO-TPD以及in-situ DRIFTS对催化剂进行了表征。结果显示,F-T组分的加入促进了乙醇和丙醇的形成,但是对异丁醇选择性影响不同。结果表明,Fe促进了催化剂中各组分的分散,活性组分Cu在催化剂表面发生了富集,提高了H_2/CO活化吸附;另外,KFeCuZrO_2的催化剂表面含有较多的C1物种,有利于乙醇和丙醇进一步发生β-加成反应得到异丁醇,而Co和Ni改性的催化剂上缺少足够的C1物种,因此,异丁醇的选择性并未明显增加。Co的引入对催化剂结构以及Cu的分散影响不大,但是Co改性后催化剂性能有所下降,其原因是催化剂发生了失活; Ni添加后催化剂比表面积有所减小,且催化剂表面Cu/Zr物质的量比也降低到0. 19,催化剂粒径增大,Cu-Zr之间相互作用减弱,异丁醇选择性降低。     

脱水催化剂的改性对浆态床一步法合成二甲醚的影响

 以Cu(NO3)2为前驱体,以水、丙酮或乙二醇为溶剂,以γ-Al2O3为载体,采用等体积浸渍法制备了用于合成气一步法制二甲醚的脱水-变换双功能催化剂,并对其还原性能、晶态分布、还原态的酸性及催化性能进行了研究. H2-TPR结果表明,以乙二醇为溶剂制备的催化剂上可还原氧化铜的量最多. XRD结果表明,以水为溶剂制备的催化剂上,氧化铜并未完全均匀地分散在氧化铝表面,而是有一部分以单质铜或铜铝化合物的形式存在; 而以丙酮或乙二醇为溶剂制备催化剂时,氧化铜分布均匀. 还原态催化剂NH3-TPD结果表明,以乙二醇为溶剂制备的催化剂上,酸性中心主要集中在弱酸位上. 浆态床搅拌釜中合成反应的结果表明,用氧化铜对脱水催化剂进行改性,能改善催化剂的催化性能,提高CO转化率和产物中二甲醚的选择性,抑制副反应的发生. 非水溶剂的使用对CO转化率没有明显的影响,但可改变催化剂上酸中心的分布,提高二甲醚的选择性,并抑制副反应的发生.     

ZnCr基催化剂煅烧温度对异丁醇合成性能的影响

研究了煅烧温度对ZnCr基催化剂合成异丁醇性能的影响。结果表明,随着煅烧温度的升高,催化剂的活性和产物分布都发生了较大的变化。催化剂在较低的温度下煅烧,液相产物中醇主要是甲醇和异丁醇;在较高的温度下煅烧,液相产物醇的分布符合A-S-F方程。用BET、XRD、H₂-TPR、XPS等技术手段对催化剂织构参数、体相结构、还原性能、表面组成进行表征。结果表明,在300℃煅烧时,催化剂中的ZnO和Cr₂O₃未完全形成非计量尖晶石Zn_xCr_2/3(1-x)O;400℃煅烧时,催化剂中形成了最多量非计量尖晶石Zn_xCr_2/3(1-x)O;当煅烧温度高于400℃时,随着煅烧温度进一步升高,非计量尖晶石Zn_xCr_2/3(1-x)O逐步发生了分解,生成了更多量的ZnO和Cr₂O₃,导致催化剂的活性随之下降。进一步证明了非计量尖晶石Zn_xCr_2/3(1-x)O是该催化反应活性相。     

沉淀温度对K-CuLaZrO_2催化剂上合成气直接合成异丁醇的影响

合成气制备异丁醇是一个非常复杂的过程,催化剂性质与异丁醇形成之间的关系仍未完全理解。共沉淀法是合成固体复合氧化物常用的制备方法,分散度高、相互作用强、制备工艺简单,但是影响制备过程的因素很多。本研究深入考察沉淀反应开始时沉淀温度对催化剂性质的影响,进而通过不同的表征手段,结合评价结果建立催化剂性质与异丁醇形成的联系,进一步完善异丁醇形成机制。结果表明,低温(30℃)有利于CuO-ZrO_2固溶体的形成,两者分散性好,且彼此之间相互作用较强,有利于氧化铜还原。同时,在低温下,催化剂表面含有较多的羟基,与CO反应后形成较多的表面C_1物种,促进了碳链增长,提高了异丁醇选择性。提高沉淀温度后,CuO颗粒粒径增大,CuO-ZrO_2固溶体逐渐被破坏,两者相互作用减弱,且表面羟基含量降低,导致表面C_1物种减少,异丁醇选择性明显降低。在CLZ-30(沉淀温度为30℃)催化剂上,异丁醇的选择性最高可达38.7%。     

不同改性组分对Cu-ZnO基催化剂低温甲醇合成性能的影响

通过共沉淀法制备了Al、Zr和Ce改性的Cu-ZnO基低温甲醇合成催化剂,采用氮气物理吸附、H2-TPR、CO2-TPD、N2O滴定、XRD和TEM等技术对其进行了表征,并考察了改性组分和煅烧温度对其在170℃下合成气制甲醇催化性能的影响。结果表明,经Zr改性的Cu-ZnO基催化剂,其低温甲醇合成性能较好;随着煅烧温度的降低,Cu在催化剂表面的分散度逐渐变大、颗粒逐渐变小,所得到的催化剂其活性也较高;其中,未经煅烧的Cu-ZnO/ZrO2催化剂的活性最佳,其甲醇时空产率为106.02 g/(kg·h),选择性达87.04%。     

焙烧温度对K-Cu/Zn/La/ZrO2催化剂上异丁醇合成的影响

采用共沉淀法制备了Cu/Zn/La/ZrO₂催化剂,并浸渍K对其进行改性.以合成气合成异丁醇为探针反应,考察了焙烧温度对K-Cu/Zn/La/ZrO₂催化剂合成反应的影响.采用XRD、TG、BET、NH₃-TPD、H₂-TPR、Raman及XPS等手段表征了催化剂的结构和表面性质.结果表明,催化剂体相结构、比表面积与其催化活性没有直接关系;催化剂表面强酸中心的存在不利于异丁醇的生成;Cu-Zn-Zr活性组分间协同作用对催化剂活性影响很大,450 ℃焙烧温度下,Cu-Zn-Zr活性组分间协同作用最强,CuO最容易还原,催化活性最高,此时CO的转化率(物质的量)达到69.47%,醇中异丁醇的选择性(质量分数)为19.09%,甲醇+异丁醇的选择性(质量分数)为95.02%.     

反应气氛对Ca/ZSM-5上二甲醚转化制丙烯反应的影响

在连续流动固定床反应器上,以Ca/ZSM-5分子筛为催化剂,考察了氮气、一氧化碳、二氧化碳、合成气和水蒸气气氛对二甲醚制丙烯（DTP）反应催化剂的稳定性和丙烯选择性以及副产物选择性的影响,同时考察了失活催化剂再生后催化性能的变化。实验结果表明,反应气氛对DTP体系具有一定的影响。其中,以二氧化碳为反应气氛时催化剂稳定性最好,丙烯选择性最高,副产物选择性较低;一氧化碳、合成气、氮气的效果次之;水蒸气的效果最差。再生后催化剂的性能表明,CO₂作反应气氛对DTP生成有利。     

水热处理Zn/HZSM-5催化剂对丙烷芳构化反应的影响

考察了水热处理对Ｚｎ／ＨＺＳＭ－５催化剂丙烷芳构化反应的影响,并采用ＦＴ－ＩＲ手段,研究了处理温度对催化剂表面酸性的影响,结果表明,随着水热处理温度的升高,单位晶胞中的Ｂ酸中心数减少,而上酸中心数增加,丙烷的转化率和芳烃选择性升高,水热处理温度为４００℃时达到最大值,此时催化剂的脱氢中心Ｚｎ＾２＋与聚合,环化的Ｂ酸中心为最佳匹配状态,随着处理温度的进一步升高、Ｂ酸中心数显著下降,丙烷的转化率和芳烃     

Ni-Mg-ZrO2催化剂上煤层甲烷三重整制合成气

采用共沉淀法制备Ni-ZrO₂和Ni-Mg-ZrO₂催化剂,用BET、XRD、H₂-TPR、CO₂-TPD等技术对催化剂进行了表征。采用固定床流动反应装置,研究了催化剂在煤层甲烷三重整制合成气反应中的催化性能;考察了反应温度和原料气体组成对反应的影响。实验结果表明,Ni-Mg-ZrO₂催化剂在反应温度800℃、常压、空速为30 000 mL/(g·h)、CH₄/CO₂/H₂O/O₂/N₂=1.0/0.45/0.45/0.1/0.4的条件下,CH₄转化率为99%,CO₂转化率为65%左右,生成合成气H₂/CO体积比为1.5,并在58 h的实验中催化剂活性和稳定性良好。这主要归因于催化剂中金属和载体之间的强相互作用、催化剂的高热稳定性和强碱性。此外,较高的反应温度有利于甲烷三重整反应的进行;通过调节原料气组成,可以获得不同H₂/CO体积比的合成气。