Al2O3负载Cu,Fe或Ni掺杂氧化钼催化乙苯氧化脱氢（英文）

Molybdenum-based catalysts supported on Al2O3 doped with Ni, Cu, or Fe oxide were synthesized and used in ethylbenzene dehydrogenation to produce styrene. The molybdenum oxide was sup-ported using an unconventional route that combined the polymeric precursor method (Pechini) and wet impregnation on commercial alumina. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), N2 adsorption-desorption isotherms, temperature-programmed reduction of H2 (H2-TPR), and thermogravimetric (TG) analysis. XRD results showed that the added metals were well dis-persed on the alumina support. The addition of the metal oxide (Ni, Cu, or Fe) of 2 wt% by wet im-pregnation did not affect the texture of the support. TPR results indicated a synergistic effect be-tween the dopant and molybdenum oxide. The catalytic tests showed ethylbenzene conversion of 28%–53% and styrene selectivity of 94%–97%, indicating that the addition of the dopant improved the catalytic performance, which was related to the redox mechanism. Molybdenum oxides play a fundamental role in the oxidative dehydrogenation of ethylbenzene to styrene by its redox and acid–base properties. The sample containing Cu showed an atypical result with increasing conver-sion during the reaction, which was due to metal reduction. The Ni-containing solid exhibited the highest amount of carbon deposited, shown by TG analysis after the catalytic test, which explained its lower catalytic stability and selectivity.     

MgO、Al_2O_3、SiO_2催化剂上湿天然气中乙烷氧化脱氢的研究(英文)

研究了ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２催化剂对湿天然气中乙烷氧化脱氢反应的影响，发现ＭｇＯ对乙烷脱氢有较好的活性，７００Ｃ时，Ｃ２Ｈ４选择性达４１．８５％，收率达１８．７５％。考察了催化剂酸碱性对反应的影响，适当碱性的催化剂有利于反应的进行，催化剂活性顺序与碱性大小顺序相一致为ＭｇＯ＞Ａｌ２Ｏ３＞ＳｉＯ２。催化剂活性顺序与其晶格氧流动性有顺应关系。     

Rh_2O_3/介孔MO_x-Al_2O_3(M=Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Ba)催化剂:合成、表征和催化应用（英文）

近年来,研究者们开发了自组装合成介孔氧化铝的方法,并以介孔氧化铝为载体负载金属氧化物,还尝试合成介孔MO_x-Al_2O_3复合氧化物.但以介孔MO_x-Al_2O_3复合氧化物为载体负载金属氧化物,并将这类材料用于催化中的例子相对较少.本工作以非离子型三嵌段共聚物(P123)为模板剂,异丙醇铝为氧化铝前驱物,采用一锅法快速制备了有序介孔Al_2O_3(MA)及一系列MO_x-Al_2O_3(M=Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Ba)材料,并以这些材料为载体采用浸渍法制备了Rh/MA和Rh/M-MA催化剂.采用N_2吸附-脱附、X射线粉末衍射、透射电镜、X射线光电子能谱及电感偶合等离子体发射光谱等对催化剂结构和性质进行了表征,考察了催化剂对CO氧化和N_2O分解的催化活性和稳定性.结果表明,一锅法制备的各催化剂均有大的比表面积、大的孔容和均一的孔径.Rh/Mn-MA和Rh/Fe-MA中掺杂金属氧化物分别为MnO_2和Fe_2O_3,在Rh/Co-MA和Rh/Ni-MA上,Co和Ni分别与介孔氧化铝形成了NiAl_2O_4尖晶石结构;Rh/Cu-MA上还有CuO和少量Cu~+;对于Rh/Ba-MA催化剂,其载体的介孔有序性被破坏并有BaCO_3生成.在所有催化剂上,负载的Rh_2O_3颗粒高度分散,其颗粒尺寸分布在1 nm左右.对于CO氧化,催化剂的T_(50)(CO转化率到达到50%的温度)活性顺序为:Rh/Mn-MA(122℃)Rh/Fe-MA(130℃)≈Rh/Cu-MA(131℃)Rh/Co-MA(136℃)Rh/Ni-MA(156℃)Rh/MA(161℃)Rh/Ba-MA(171℃).大多数载体在200℃以下没有活性.对于N_2O分解,催化剂的T_(50)(N_2O转化率到达到50%的温度)活性顺序为:Rh/Co-MA(283℃)Rh/Ni-MA(287℃)≈Rh/Fe-MA(290℃)≈Rh/Ba-MA(292℃)Rh/MA(301℃)Rh/Cu-MA(314℃)Rh/Mn-MA(321℃).这些载体在400℃以下都没有活性.实验证明,通过掺杂的方法可以调变介孔Al_2O_3的物理化学性质,负载Rh_2O_3后,催化性能进一步被调变,虽然本文仅选取CO氧化和N_2O分解作为探针反应来比较这一类介孔氧化物材料的催化活性,考虑到Rh_2O_3和Al_2O_3在催化中的广泛使用,我们认为这些催化剂有可能用在其他反应中.     

Y_2O_3负载金属Cu在催化甲醛水溶液制氢反应中的Y_2O_3载体效应

采用NaBH_4还原法将纳米金属Cu负载在Y_2O_3上.通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和测定氢氧根在Y_2O_3和Cu上的吸附等手段对样品进行了表征.结果表明,Y_2O_3表面存在一层薄的Y(OH)3,能优先吸附OH-使其在Y_2O_3表面"富集";金属Cu以纳米粒子形式负载在Y_2O_3上.在碱性甲醛溶液中考察了Y_2O_3负载Cu(Cu/Y_2O_3)的催化性能.结果表明,在低碱度条件下,相对于未负载纳米Cu的Y_2O_3,Cu/Y_2O_3具有较高的产氢活性.当氢氧化钠浓度为0.050 mol/L时,在氮气气氛下Cu/Y_2O_3产氢量约为未负载纳米Cu的7.8倍;而在空气气氛下约为4.3倍.在2种气氛下,Cu/Y_2O_3产氢的最佳氢氧化钠浓度均为0.25 mol/L.这可归结为Y_2O_3表面对OH-的"富集"效应,使其表面产生更多的活性物种CH2(OH)O-(甲二醇负离子).相对于未负载纳米Cu的Y_2O_3,Y_2O_3负载Cu提高了催化剂的稳定性,其原因是Y_2O_3负载阻止了Cu粒子在反应过程的生长.     

Ni/La_2O_3/Al_2O_3催化剂上甲烷干重整积炭表征与分析(英文)

用传统的等体积浸渍法或蒸发法制备了Ni/La_2O_3/γ-Al_2O_3与Ni/La_2O_3/α-Al_2O_3催化剂,在没有稀释气体的条件下进行了甲烷干重整反应.采用H_2程序升温还原、N_2吸附脱附、X射线衍射、透射电子显微镜、热重-差示扫描热量以及程序升温加氢等手段对新鲜的与反应后的催化剂以及沉积的碳进行了表征.结果表明,催化剂上有四种含碳物种,以三种形态存在,即无定形碳(聚合态)、丝状碳或石墨碳.这些催化剂上积炭的数量与种类各不相同,依赖于催化剂中金属Ni颗粒的大小与载体的织构特性.丝状碳的形成及其形貌与金属Ni颗粒的大小有着密切的联系.Ni颗粒小于15nm时能抑制丝状碳的形成与沉积.减少积炭的数量,同时能产生较多的活性C_a物种,从而在一定程度上导致催化剂具有较好的活性与稳定性.     

V_2O_5/MO-Al_2O_3(M=Mg,Ca,Sr,Ba)催化剂用于正丁烷催化氧化脱氢反应（英文）

采用浸渍法制备了不同V2O5担载量的V2O5/MO-Al2O3(M=Mg,Ca,Sr,Ba)催化剂,钒物种的前驱体为偏钒酸铵.对制备的催化剂进行了一系列表征,并对催化剂上正丁烷选择性氧化脱氢制取丁烯进行了反应研究.表征结果(包括比表面积、X射线衍射、傅里叶红外光谱、氢气程序升温还原和拉曼光谱)显示,不同碱土金属元素掺杂的催化剂显示不同的钒价态信息和催化性能.其中掺杂Ca,Sr,Ba的催化剂,正钒酸盐相很难被还原,因此催化剂的氧化还原循环难以建立,导致以上三种催化剂在正丁烷氧化脱氢反应中活性较低.然而,Mg掺杂的催化剂却显示出较高的催化活性和选择性.实验结果表明:在Mg掺杂的载体上担载5%V2O5的催化剂上600°C时可获得高达30.3%的正丁烷转化率和64.3%的烯烃总选择性.这与V2O5担载量为5%时,在获得高度分散的钒氧化合物物种时可使MgO晶相稳定存在密切相关.     

甲烷部分氧化制合成气反应Pt/Al_2O_3和Pt/CeO2/Al_2O_3催化剂的研究(英文)

研究了Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３和Ｐｔ／ＣｅＯ２／Ａｌ２Ｏ３催化剂对甲烷部分氧化制合成气反应的催化活性，发现Ｐｔ／ＣｅＯ２／Ａｌ２Ｏ３显示了比Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３更高的甲烷转化率和合成气选择性。用Ｈ２ＴＰＲ，Ｈ２ＴＰＤ，ＳＥＭ和ＸＲＤ等手段和技术对催化剂进行了表征。ＣｅＯ２与Ｐｔ之间存在较强的相互作用（ＳＭＳＩ），这种作用促进了Ｐｔ在催化剂表面的分散，抑制了Ｐｔ在催化剂表面的迁移，大大降低了催化剂在反应中的完全燃烧活性，提高了催化剂的部分氧化活性和选择性，避免了因催化剂床层局部温度过高而导致催化剂活性下降或失活，提高了催化剂的稳定性。同时，在反应过程中，ＣｅＯ２通过促进水蒸气变换反应（ＷＧＳＲ）的进行使反应体系迅速达到平衡，提高了催化剂对Ｈ２的选择性。     

Sepiolite的改性及Pt/Sep-Al_2O_3催化环己烷脱氢研究(英文)

研究了酸处理对ｓｅｐｉｏｌｉｔｅ结构的影响及环己烷在Ｐｔ／ｓｅｐ－Ａｌ２Ｏ３催化剂上的脱氢性能。结果表明,酸处理能使Ｓｅｐｉｏｌｉｔｅ骨架中的呐“发生解离,生成一种高比表面积的产物。环己烷在经酸处理的ｓｅｐｉｏｌｉｔｅ担载Ｐｔ催化剂上的脱氢活性远较Ｐｄ／Ａｌ２Ｏ３高。研究结果还表明,在Ｐｔ／ｓｅｐ－Ａｌ２Ｏ３催化剂上,电子效应较几何效应对环己烷脱氢作用更显著。     

Ni/Al_2O_3催化剂上CH_4部分氧化制合成气机理的IR研究(英文)

在２．９％（ｗｔ）Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３催化剂上用ｉｎｓｉｔｕＦＴＩＲ研究了ＣＨ４部分氧化制合成气的反应机理。结果表明，催化剂表面的活性碳物种与化学吸附的Ｏ原子反应生成ＣＯ；ＣＨ４／Ｏ２（２：ｌ）混合气在催化剂表面吸附的ＩＲ谱图表明只有Ｈ２Ｏ和ＣＯ２存在，说明ＣＨ４和ＣＯ２的重整反应没有发生。因此，我们认为ＣＯ和Ｈ２是一级产物。     

纳米Fe2O3-K2O催化剂的制备及其催化乙苯脱氢性能

采用浸渍-热分解法制备了纳米Fe2O3-K2O催化剂,并在常压和520～580℃的条件下,考察了其对乙苯催化脱氢反应的催化性能.结果发现,纳米Fe2O3-K2O催化剂表现出很好的活性和稳定性.在550℃,N2/H2O/乙苯摩尔比为30.7/10/1和WHSV=0.43h-1的条件下,纳米Fe2O3-K2O催化乙苯脱氢的转化率为71.9%,苯乙烯选择性为91.1%.透射电子显微镜和X射线衍射测试结果表明,氧化铁的粒径为10～14nm.催化剂的尖晶石结构和高比表面积是其表现出高催化性能的主要原因.     

SO_2对Co_3O_4/Al_2O_3选择性催化氧化NO的影响

采用流动态原位IR ,TPD及XPS技术研究了NO及SO2 在Co3 O4 /Al2 O3 金属氧化物催化剂表面上的吸附及脱附行为 ,并与该催化剂上模拟烟道气中NO的选择性催化氧化活性相关联 ,考察了SO2 对该反应过程的影响及作用机理 .     

高活性Co_3O_4负载单原子Au催化剂室温催化CO氧化（英文）

CO低温氧化是多相催化领域研究最多的反应之一.作为简单、典型的探针反应,其不仅具有重要的基础研究价值,而且在环境污染消除等方面也有着非常重要的实际应用价值.金属氧化物如铜锰(Hopcalite)、铜铬复合氧化物以及氧化钴等都具有优异的低温CO氧化活性.然而氧化物催化剂热稳定性低、反复启动性能差、以及对硫化物、水等物质敏感,严重制约了其实际应用.相对而言,负载型贵金属催化剂因具有较高的CO氧化活性、反应稳定性以及热稳定性而受到关注.但是贵金属价格昂贵、资源稀少,使其持续应用面临严峻挑战.为了提高贵金属利用效率、降低贵金属使用量,在负载型贵金属催化剂中,贵金属多以纳米尺度分散于高比表面载体上.由于多相催化一般在纳米粒子表面发生,只有表面金属原子能够接触到反应物,因而贵金属原子利用率仍然有待提高.最近本课题组成功开发以原子级分散的单原子催化剂并提出"单原子催化"的概念.后续研究以及其他研究人员相继证明氧化物负载贵金属单原子具有高活性和/或不同于纳米粒子的反应性能,表明开发单原子催化剂是最大化贵金属利用效率、降低贵金属用量的可行途径.对于CO氧化而言,目前普遍认为负载Au催化剂具有最高活性.然而负载Au单原子催化剂是否具有活性仍存争议:理论计算表明氧化物负载Au单原子催化剂具有很好的活性,但是缺少实验证据;目前已有一些氧化物负载Au正价离子催化剂的报道,结果也都表明Au单原子活性远低于纳米粒子或纳米团簇.最近本课题组发现氧化铁负载Au单原子不仅具有与Au纳米粒子相当的单位活性位(TOF)活性而且具有更高的单位金属重量(反应速率)活性以及非常高的反应稳定性.本文将载体拓展到氧化钴,开发了具有更高活性的氧化钴负载Au单原子催化剂,Au负载量仅为0.05 wt%即可在室温条件下实现CO完全转化.Co3O4载体用Co(NO3)3与Na2CO3通过共沉淀法制备,400 oC焙烧.然后通过简单的沉淀吸附法制备Co3O4负载Au单原子催化剂(Au1/Co3O4),确保Au单原子能够分散于载体的表面.具有原子分辨率的球差校正高分辨电镜照片显示Au原子确实以单原子形式分散于载体上.催化剂在第一个循环中活性并不非常高,但是在第二个循环中活性提高非常明显,可以在室温条件下实现CO全转化.为了弄清楚活性提高的原因,我们用惰性气体(He)、氧化性气体(5%O2/He)以及还原性气体(5%CO/He)对催化剂进行了热处理,但是活性提高并不明显.由此推断催化剂是在第一个循环反应过程中发生了某些变化,导致活性显著提高.空白载体实验表明Co3O4载体本身虽然具有反应活性,但是远不如负载少量Au原子活性高,表明Au原子或Au原子与载体一起起到高活性的作用.稳定性研究表明该催化剂在室温条件下容易失活,但经惰性气体或氧化气体处理后活性可恢复,表明不是结构性失活而是可逆失活,说明单原子非常稳定.     

制备条件对Ni在Al_2O_3表面上的分配形态及Ni/Al_2O_3体系催化加氢性能的影响

用比表面和孔体积测定、XRD和程序升温还原(TPR)方法研究了一系列不同制备条件对Ni在Al_2O_3表面上的分配形态及其对CO加氢反应催化性能的影响.实验发现,本文所用制备条件对催化剂的比表面、孔体积及孔径分布无显著的影响.浸渍时间愈长,催化剂上能在较低温度下还原的物种愈少,催化剂上CO的加氢活性愈低;在浸渍前对载体作室温抽空处理后制得的催化剂上,Ni在Al_2O_3表面是高度分散的,这一高度分散物种易于在低温下还原,使该催化剂具有很高的CO加氢活性和生成CH_4选择性;载体的抽空温度及对载体加热均对Ni物种形态及其分配、催化剂性能有明显影响.     

Ni对Pd/Al_2O_3密偶催化剂催化性能的影响（英文）

考察了助剂Ni对以改性氧化铝为载体的单Pd密偶催化剂的影响.结果表明,掺杂Ni可以明显改善对C3H8的催化性能,尤其对老化催化剂效果显著.此外,Ni的添加使老化催化剂Pd/Al2O3的起燃温度(T50)和完全转化温度(T90)分别降低31和30 oC.单反应测试结果表明,添加Ni能明显提高对C3H8+NO反应的催化性能.采用H2程序升温还原、CO吸附、高倍透射电镜和X射线光电子能谱等手段对新鲜和老化催化剂进行了表征.结果表明,掺杂Ni不仅可以抑制活性组分PdO x的烧结,减少金属态Pd0的产生,而且可以提高PdO x物种的可还原能力和有效比表面积.     

Cu/TiO_2和Cu/ZrO_2催化甲醇脱氢反应的对比研究(英文)

考察了ＴｉＯ_２和ＺｒＯ_２担载的铜基催化剂的结构及其催化甲醇脱氢的反应性能。氮吸附和ＥＸＡＦＳ结果显示,两个催化剂的结构性质以及铜所处的配位环境比较接近。但Ｘ-射线光电子能谱测试结果显示,催化剂Ｃｕ／ＴｉＯ_２中铜周围的电子密度较催化剂Ｃｕ／ＺｉＯ_２中的高。ＴｉＯ_２结果表明,ＴｉＯ_２能够降低与之接触的较大ＣｕＯ的还原温度。催化剂电子结构的不同导致反应性能的差异,在Ｃｕ／ＴｉＯ_２催化剂上甲酸甲酯是主要产物,而Ｃｕ／ＺｒＯ_２催化剂则催化甲醇深度脱氢生成ＣＯ。此外,Ｃｕ／ＺｒＯ_２催化剂失活较Ｃｕ／ＴｉＯ_２催化剂慢得多。     

Rh/Al_2O_3-Cr_2O_3整体式催化剂的制备和二氯甲烷催化氧化性能

以粉末Al_2O_3为载体,通过浸渍Rh(NO_3)_3制备Rh/Al_2O_3催化剂;再以Rh/Al_2O_3、粉末Cr_2O_3和铝胶经过研磨混合制得催化剂活性浆料;将催化剂活性浆料涂覆到堇青石蜂窝陶瓷载体表面,经烘干,焙烧制得不同Rh含量的Rh/Al_2O_3-Cr_2O_3系列整体式催化剂.研究了该类催化剂的二氯甲烷催化氧化性能,发现Rh负载量为0.4 g/L的Rh/Al_2O_3-Cr_2O_3催化剂活性最佳,且未生成含氯中间产物.结合催化剂的表征结果发现,Rh的添加可增加催化剂的表面酸性和氧化还原性能,二者的协同作用提高了催化剂活性;而Cr_2O_3的存在有利于CH_3Cl中间体的进一步氧化,从而提高了催化剂的选择性.     

Cu_xCo_(1-x)/Al_2O_3/FeCrAl整体式催化剂上甲苯催化燃烧(英文)

以FeCrAl合金薄片为基底,Al2O3浆料为过渡胶体,不同摩尔比的Cu、Co为催化活性组分,制备了一系列CuxCo1-x/Al2O3/FeCrAl(x=0-1)新型整体式催化剂.采用X射线粉末衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),X光电子能谱(XPS)和程序升温还原(TPR)等手段对催化剂的结构进行了表征.在微型固定床反应器上评价了催化剂的催化甲苯燃烧性能.研究结果表明:在所制备的整体式催化剂上,当Cu含量比较低时,形成了Cu-Co-O固溶体;当Cu含量比较高时,可以测得CuO的衍射峰.催化剂表面颗粒大小和形貌与Cu、Co摩尔比密切相关.在催化剂表面,Co以Co2+和Co3+价态存在,而Cu主要以Cu2+价态存在.催化剂中的Cu可以改善Co的氧化还原性,从而有利于催化剂活性的提高.在所制备的催化剂中,Cu0.5Co0.5/Al2O3/FeCrAl催化剂具有最好的活性,甲苯在374oC可以完全催化燃烧消除.     

Ni基催化剂上甲烷与空气或O_2/水蒸气部分氧化制合成气(英文)

在固定床反应器中考察了Ni基催化剂上甲烷氧化与空气或O2/水蒸气部分氧化制合成气的反应。用空气取代纯氧同样能获得高甲烷转化率和产物选择性。水的添加主要发生水气变换反应,同时也能降低催化剂上积炭。在甲烷与纯氧500小时反应的稳定性考察中,甲烷转化率、CO及H2选择性分别保持在90％、95％和95％以上;反应后上层催化剂的Ni含量从新鲜催化剂的7.2％下降到5.2％,在反应后的催化剂上没有发现积炭和相变。     

Mn_2O_3/SiO_2催化剂上湿天然气中乙烷氧化脱氢活化的研究(英文)

对Mn2O_3／SiO_2催化剂上湿大然气中的乙烷氧化脱氢反应进行了研究,发现Mn2O_3／SiO_2有较好的催化活性。对反应前后的催化剂进行了XRD和XPS分析,结果表明,催化剂的活性组分为Mn~3 我们认为在该催化剂上乙烷的主要活化途径是：催化剂表面的配位不饱和酸碱对（MLC~n -OLC~2-C）将吸附在它们上面的C_2H_6活化和异裂成乙基向由基,乙基自由基进一步形成C_2H_4,同时反应物O_2与催化剂作用,促使已基自由基进行脱附。