金催化剂催化环己烷液相选择氧化研究

采用溶胶-凝胶法制备了一系列担载纳米金催化剂,用于催化环己烷液相选择氧化反应.在反应体系中没有加入任何溶剂或助催化剂,考察了反应温度、时间、压力和不同焙烧温度对催化剂活性的影响.实验结果表明,催化剂在250℃焙烧和金含量为0.032%时,环己烷选择氧化可以达到10.8%的转化率和90.8%的目的产物(环己醇和环己酮)选择性,相应转化频率高达5.2×104.     

负载钴催化剂的合成及其催化环己烷和甲苯选择氧化的研究

 采用溶胶-凝胶法制备了系列负载型钴催化剂,并将其用于催化环己烷和甲苯选择氧化制备环己醇、环己酮和苯甲酸的反应. 考察了不同钴含量、催化剂焙烧温度、反应温度、反应时间和压力对催化剂活性的影响. 结果表明,在3%Co/Al(OH)x-150上环己烷的转化率为15.1%,环己醇和环己酮的选择性为91.2%; 在V(乙酸)∶V(甲苯)＝1∶8的条件下,在1%Co/Al(OH)x-150上甲苯的转化率为48.9%,苯甲酸的选择性为96.1%. 采用AES,BET,XRD及XPS等技术对催化剂进行了表征.     

Co-APO-5分子筛催化的环己烷选择氧化:溶剂和改性方法对其催化性能的影响

通过合成改性制备了系列Co-APO-5分子筛催化剂,用于环己烷选择氧化,研究了溶剂和改性方法对其催化性能的影响。结果表明,含有π键的极性溶剂对环己烷选择氧化反应有利,环己烷转化率随着π键极性的增加而提高。引入Si和F降低了Co-APO-5分子筛骨架中四配位钴的含量;引入F后Co-APO-5分子筛的结晶度有所提高,而引入Si则能改善Co物种的氧化和还原性,提升其催化反应活性。同时,Co-APO-5的催化活性与其骨架中四配位Co（Ⅱ）的含量相关,说明骨架Co（Ⅱ）是环己烷选择氧化的催化活性中心。     

担载纳米金催化乙醇选择氧化制乙酸乙酯

采用溶胶-凝胶法制备了一系列担载纳米金催化剂，用以催化乙醇选择氧化反应，模板剂的引入改变了催化剂载体的结构，从而提高了其催化活性和对乙酸乙酯的选择性，同时考察了反应温度、时间、以及催化剂制备方法对乙醇选择氧化反应的影响，实验结果表明使用以焙烧处理除去模板剂十八胺的Au／SiO2-O(C)为催化剂时，乙醇选择氧化一步制取乙酸乙酯的效果最佳，其选择性最高可达88．1％。     

有机修饰的含钴HMS对环己烷选择氧化反应的催化活性

以十六胺为模板剂,采用一步共聚的方法,室温下合成出了骨架含金属钴离子,表面连接疏水性有机基团的双功能化中孔氧化硅材料,并在环己烷液相氧化反应中考察了该材料的催化活性.有机基团的引入能够显著提高催化剂的活性,其中苯基效果最佳,其次是甲基和丙基.     

COAPO-5和MnAPO-5分子筛的合成、表征及在环己烷选择氧化反应中的应用

合成一系列具有不同质量分数Co、Mn的磷铝分子筛CoAPO 5和MnAPO 5;通过X 衍射、扫描电镜、氮气物理吸附、热重分析以及紫外可见漫反射光谱等技术对分子筛的结构、形貌以及Co、Mn原子在分子筛骨架中的存在状态进行了表征;考察了氧气作氧化剂时分子筛在环己烷低温液相氧化反应中的催化性能。结果表明,所合成的CoAPO 5和MnAPO 5具有典型的AlPO4 5分子筛结构,金属Me/P比小于0.1时,分子筛结晶度较高。金属的种类、价态、质量分数及存在形式决定了模板剂与分子筛骨架作用的强度及方式,而有机模板剂的脱附、燃烧温度与这种作用密切相关;部分模板剂需在高温下脱除,说明分子筛骨架与模板剂之间存在着强相互作用。在CoAPO 5和MnAPO 5分子筛的骨架结构中,存在四配位的Co(II)和Mn(II),经过焙烧可以部分氧化为Co(III)和Mn(III),说明在焙烧样中存在着氧化还原活性中心。对于环己烷选择氧化反应,CoAPO 5和MnAPO 5分子筛都具有适中的催化活性,氧化反应产物分布均随反应时间而变化。虽然MnAPO 5的催化活性比CoAPO 5高,但其深度氧化能力也较强;采用MnAPO 5为催化剂,环己烷氧化反应的环己酮选择性及深度氧化产物的量都较高。同时,骨架Co质量分数对环己烷氧化反应活性具有显著影响,Co/P比为0.05的CoAPO 5分子筛催化活性最高,130℃反应24h,主要目的产物环己醇和环己酮的选择性可达88.5%。     

氧化铈促进的高效Au/Al2O3催化剂制备及其催化CO选择氧化反应性能

近年来,伴随全球能源危机的加剧,以及温室效应和细颗粒物等一系列环境问题出现,各国研究者正努力寻求和开发可持续利用的新能源来代替传统的化石能源.燃料电池具有能量转化效率高、对环境排放低和污染小等优点,作为一种新的环境友好型技术而广受关注.在众多的燃料电池中,质子交换膜燃料电池(PEMFC)因具有能量效率高和工作窗口温度
　　低等优势而备受关注.但是, PEMFC燃料以H2为主,主要来源是烃类的重整气,但其中痕量的CO (10 ppm)将会引起Pt电极中毒,导致PEMFC性能迅速下降,因此如何有效地祛除富氢气体中的CO并尽可能减少H2的消耗具有重要研究价值.目前, CO选择氧化法(CO-PROX)是公认的最简单、廉价和有效的办法之一. CO的消除通常选用霍加拉特催化剂,虽然Cu基催化剂具有低廉的成本和较好的CO催化氧化性能,但是当反应中有H2O和CO2存在时,其活性会迅速下降. Au催化剂具有优异的低温CO催化氧化性能,但在PEMFC的工作温度窗口为80–120oC时,随着反应温度提高, H2与CO之间的竞争吸附变强,采用单组分Au催化剂难于在80–120 oC内使CO完全氧化.因此,设计并制备高效的Au催化剂来提高其在PEMFC工作温度(80–120 oC)条件下CO-PROX反应活性和选择性仍然是目前该方向的难点.氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土化合物,由于Ce具有独特的4f电子层结构, Ce3+/Ce4+在一定条件下可以相互转化,具有较高的储放氧能力,即能够在富氧条件下储存氧,在贫氧条件下释放氧. CeO2是一种重要的氧化反应催化剂载体,是三效催化剂的主要组成部分,在净化汽车尾气方面稀土元素具有独特的优势,广泛应用于CO氧化和NOx消除等领域中.最近,本课题组以自制的氧化铝为载体,制备了K掺杂的Au-Cu/Al2O3催化剂,其在CO-PROX反应中具有较好的催化活性和稳定性.本文在此基础上,利用Au与CeO2之间的相互作用,制备了CeO2掺杂的Au/CeO2/Al2O3催化剂和K掺杂的Au-Cu/CeO2/Al2O3催化剂.表征结果发现,催化剂中Au和Au-Cu纳米粒子的尺寸均一,平均粒径分别为2.4±0.4和2.8±0.4 nm.与Au/Al2O3催化剂相比, Ce掺杂的Au催化剂具有更高的金属分散度,拓宽了其CO完全转化时的反应温度窗口(30–70 oC).对所制备的Au催化剂进一步通过拉曼光谱、H2程序升温还原和CO-红外光谱等手段分析和CO-PROX催化性能测试,可以证实Au-Cu/CeO2/Al2O3催化剂中各组分在CO-PROX反应中所起的作用.结果表明, CeO2的掺杂能增强活性组分与载体之间的相互作用,有助于提高Au-Cu纳米粒子的分散度,此外还能提高Au催化剂的还原性能,其表面形成的氧空位提高了CO-PROX反应的催化性能. Cu物种的引入显著增强了CO在Au催化剂上吸附能力.综上所述, CeO2组分对Au/Al2O3催化剂的促进作用体现在：(1)有效锚定Au和Au-Cu纳米粒子;(2)提供CO-PROX反应中的活性氧物种.     

次卟啉二甲酯钴络合物均相选择性催化氧化环己烷

以次卟啉二甲酯钴[Co(DPDME)]为仿生催化剂,分子氧（空气）为氧给体,无其它辅助催化剂的条件下研究了催化氧化环己烷的反应。考察了反应温度、空气压力、催化剂用量和卟啉配体结构对醇酮的产率及选择性的影响。结果表明,在相同条件下,次卟啉二甲酯钴的催化活性明显高于其它的钴卟啉催化剂。以次卟啉合钴为催化剂,浓度为0.015 mmol/L,反应温度423 K,在空气压强为0.8 MPa的条件下反应5 h,环己烷的转化率达到18.17％,选择性为87.43％。温度对次卟啉钴的催化活性影响较大,温度高于443 K时,催化剂的稳定性降低,但是其转化数仍达到了66 646。对次卟啉二甲酯钴催化空气氧化环己烷的反应路径作了初步探讨。     

室温下钯-金属酞菁/分子筛复合催化剂催化甲烷选择氧化制甲醇

 在交换了 Fe2+, Co2+或 Cu2+的 Y 型分子筛上, 采用苯酐-尿素固相合成法制备了组装在 Y 型分子筛超笼中的金属酞菁类催化剂. 以 H2O2 为氧化剂, 考察了该金属酞菁/分子筛复合物上甲烷选择氧化制甲醇反应的性能, 并优化了反应条件. 结果表明, 在室温下, 金属酞菁/分子筛复合催化剂 FePc/Y, CoPc/Y 和 CuPc/Y 对 H2O2 氧化甲烷反应均有催化作用. 在这些复合物上进一步担载可催化 H2O2 原位生成的 Pd, Au 或 PdAu 贵金属, 并考察了其催化分子氧选择氧化甲烷反应的性能. 贵金属与金属酞菁/分子筛复合催化剂的偶合实现了室温下分子氧对甲烷的活化. 其中, Pd 与 CuPc/Y 间的协同效应使得室温下甲烷选择氧化反应活性有了较大提高.     

Au/MBFCN多组分复合型催化剂用于低温催化氧化丙烯制丙烯醛

钼铋系催化剂在丙烯氧化制丙烯醛反应中具有独特优势,但对反应温度、水汽配比的要求均较高.金催化剂的低温催化性能优异且对产物选择性高,我们结合两者的优势,通过调变载体制备过程中沉淀终止时的pH值得到了一系列多组分复合氧化物担载金催化剂(Au/MBFCN).反应结果显示,pH=4、载金量为0.5％(质量分数)时得到的催化剂A...     

富氧条件下 Mn/ZSM-5 选择催化 CH4 还原 NO

 考察了富氧条件下 Mn/ZSM-5 催化剂上 CH₄ 选择催化还原 NO 反应, 并采用 H2程序升温还原、SO2程序升温表面反应和 NO程序升温脱附等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, 催化剂活性与制备方法和 Mn 负载量密切相关. 离子交换法制备的 Mn/ZSM-5 催化剂活性明显优于浸渍法制备的催化剂; NO 转化率随着 Mn 负载量的增加而增加, 至 2.06% 时达到最大值 (57.3%), 然后随着 Mn 负载量的增加而降低. 采用离子交换法或较低 Mn 负载量 (≤ 2.06%) 抑制了催化剂中非化学计量的 MnO_x (1.5 < x < 2) 物种的形成, 减缓了 CH₄ 的氧化燃烧反应, 因而 CH₄ 还原 NO 的选择性提高. 在含 SO₂ 体系中, Mn/ZSM-5 活性在 550 ^oC 以下时明显下降, 但在 600 ^oC 以上基本不受影响. 这是由于在 550 ^oC 以下时 SO₂ 在 Mn/ZSM-5 表面形成了稳定的吸附硫物种, 覆盖了部分活性位, 导致催化剂活性降低; 而在 600 ^oC 以上时含硫物种基本脱附完全, 因而对催化剂活性影响不大.     

不同载体成型的 Mo/ZSM-5 催化剂上甲烷无氧芳构化反应

 以不同氧化物为载体, 通过挤条成型法制备了 Mo/ZSM-5 催化剂, 考察了其催化甲烷无氧芳构化反应性能. 采用吸附吡啶红外光谱、氨程序升温脱附和氢程序升温还原等方法对催化剂进行了表征. 结果表明, ZnO 的添加使催化剂的强酸量减少, 强 B 酸比例降低, Mo 物种还原能力提高, 因而催化剂表现出较高的甲烷芳构化活性和较低的积炭选择性.     

Toluene Alkylation to Selective Formation of p-Xylene over Co-Crystalline ZSM-12/ZSM-5 Catalyst

The alkylation of toluene with methanol to selective formation of p-xylene has been systematically studied. ZSM-12 (MTW)/ZSM-5 co-crystalline zeolite in 40:60 proportions have been synthesized by the same molar gel composition, but at different temperatures and periods than that of ZSM-12 and ZSM-5, separately. All the prepared samples are characterized by XRD, SEM, BET, and XRF. The activity of toluene alkylation was investigated with a mixture of toluene and methanol as a feed over the ZSM-12, ZSM-12/ZSM-5 co-crystalline, ZSM-5, and physical mixture of ZSM-12/ZSM-5. Prom characterization, it is observed that the ZSM-12/ZSM-5 co-crystalline material is different from that of ZSM-12, ZSM-5, and their physical mixture. Further, the ZSM-12/ZSM-5 co-crystalline zeolite produces the highest content of xylene and has better selectivity for p-xylene than ZSM-12, ZSM-5, and their physical mixture.     

Reduction of NO with methane over Fe/ZSM-5 catalysts

<正>The catalytic activity of Fe/ZSM-5 for the selective reduction of NO to N_2 with methane in the presence of excess O_2 was studied.Fe/ZSM-5 catalysts with various Fe loadings were prepared by impregnation method.It is well known that methane is inactive when Fe/ZSM-5 as the catalyst for the selective catalytic reduction(SCR) of NO with methane.However,this paper shows that when the content of Fe was about 0.5%,Fe/ZSM-5 showed higher catalytic activity and selectivity of methane,and put forward measurable activation for CH_4 is an important factor for the reaction of removal of NOx with CH_4.     

Au/ZSM-5催化剂催化裂化轻柴油多产丙烯

经过三十多年的研究与开发,金催化已应用到环境污染治理与控制、精细化工合成和能源等领域,涉及的化学反应从简单的 CO氧化和丙烯环氧化等扩展到加氢、羰化和缩合等各类有机合成反应,研究领域从多相催化到均相催化以及光催化等.然而金催化所探索的反应多在较温和的反应条件下进行,对于重油催化裂解这类高温和复杂混合反应物体系的研究几乎无人问津.催化裂化(FCC)过程由于具有能耗较低、原料低廉及装置适应能力强等优点,在增产丙烯方面发挥着重要作用.由于特殊孔结构的择形性、较强的酸性和低的氢转移活性以及良好的水热稳定性, ZSM-5分子筛是目前应用于 FCC多产丙烯催化剂和助剂最为广泛的重要组分.值得注意的是,目前国内外开发的改性 ZSM-5无论是对 C4烃类和石脑油等催化裂解或作为助剂用于 FCC增产丙烯均有积极作用,但反应温度较高(大于510oC);当降低反应温度后,其增产丙烯的能力将受到极大限制.本文利用纳米金低温催化活性高的特点,采用改进的沉积沉淀(DP)方法,通过调变制备参数和金载量,制备了系列金修饰的 ZSM-5催化剂,考察了其对轻柴油催化裂解多产丙烯的催化性能.采用 X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、氨程序升温脱附(NH3-TPD)、透射电镜(TEM)和诱导耦合等离子体光谱(ICP-AES)等手段研究了纳米金的分散状况及其对 ZSM-5物理化学结构的调变.结果发现,在460oC的较低反应温度下,与微米 ZSM-5母体相比,采用常规 DP法制备的经过滤洗涤后未用 NaBH4还原而是在300oC下空气中焙烧,理论金载量分别为0.5,0.8和1.0 wt%的三个纳米金催化剂的微反活性和丙烯选择性均增加.其中丙烯选择性分别提高了8.8%,2.9%和23.2%,微反活性指数分别提高了7.1%,4.3%和4.5%.这表明少量金的引入有利于在较低反应温度下催化裂化轻柴油增产丙烯,反映了其催化裂解烃类化合物的能力. TEM观察表明, Au/ZSM-5催化剂中金粒径分布非常不均匀(<10 nm–<200 nm).然而其中一些金粒子与载体呈扁平式接触,显示了两者间较强的相互作用.另外一些较小的金粒子可能嵌入到狭缝片状 ZSM-5颗粒之间的孔隙中,这可能在一定程度上影响了母体 ZSM-5的孔结构分布及其催化裂化性能. XRD, N2吸附-脱附和 NH3-TPD结果表明,金引入制备参数及其载量的变化导致了母体 ZSM-5载体的 MFI结构、孔结构分布及强弱酸量的变化.上述丙烯选择性和微反活性因
　　金的修饰而同时提高的三个金催化剂,基本保持了完整的 ZSM-5的 MFI结构,并且其孔分布比 ZSM-5窄.金的引入明显提高了 ZSM-5母体的酸性尤其是低温弱酸的酸强度,然而,综合性能优良的催化剂其强弱酸量的比例相近.因此,金修饰导致微反活性和丙烯选择性的同时提高取决于改性催化剂的 MFI结构、孔分布以及强弱酸比例的协同作用,而金载量和金粒子尺寸的影响不明显.一般来讲,修饰的金属主要通过形成正碳离子而在 B酸位上生成轻烯烃.高温水汽老化试验后,金修饰的 ZSM-5比未修饰的ZSM-5保留了更多的酸位,说明金在一定程度上抑制了骨架铝的脱除.扁平状分布在母体上的金粒子与母体间较强的相互作用可能导致部分电子从金属态金转移到(SiAl)O(OH)m上,增加了羟基中质子的流动性而提高了改性分子筛的酸性,有利于正碳离子的形成.     

ZSM-5、ZSM-57分子筛和丝光沸石间的转晶规律

考察了硅铝比、碱度、有机胺模板剂、晶化时间及温度等合成条件对ZSM-5、ZSM-57 分子筛和丝光沸石之间相互转晶的影响. 发现较高的碱度、较长的晶化时间有利于合成丝光沸石；较低的碱度、较高的诱导晶化温度、较长的晶化时间有利于合成低硅铝比的ZSM-57 分子筛；合成低硅铝比的ZSM-5分子筛则需要在能合成丝光沸石和ZSM-57 分子筛的碱度区间内精确调节碱度, 缩短晶化时间、降低诱导晶化温度、加入适当晶种, 有利于合成低硅铝比的ZSM-5 分子筛. 合成条件稍微改变, 会导致各种沸石之间发生转晶, 晶化产物出现两种或两种以上的晶型.     

碱处理法改善Pt／ZSM-5异构化性能

制备了一系列不同条件下碱处理的ZSM-5样品,以调控其酸性和孔道结构. 考察了酸性和孔道结构对Pt/ZSM-5的异构化性能的影响. 样品的晶相、酸性及结构分别通过X射线衍射、 NH3程序升温脱附及N2吸附-脱附表征. 结果表明,缓和的碱处理导致ZSM-5上强酸中心减少,催化剂异构化活性下降; 而苛刻条件下的碱处理使得ZSM-5上强酸中心增加、大量中孔产生及催化剂异构化活性明显提高. 催化剂的异构化活性取决于分子筛上强酸中心的量,与孔道结构无关; 而异构体的分布不仅与孔道结构有关,而且与正己烷转化率密切相关,与分子筛的酸性无关.     

Ru/ZSM-5催化葡萄糖选择性加氢制备山梨醇(英)

采用无有机模板剂一步法制备了Ru/ZSM-5催化剂,利用X射线衍射、N₂吸附-脱附、NH₃-程序升温脱附和CO₂-程序升温脱附、扫描电镜和透射电镜等方法对催化剂进行了表征.考察了反应温度、钌负载量和催化剂重复利用等因素对Ru/ZSM-5上葡萄糖加氢反应性能的影响,并与浸渍法制备的Ru/ZSM-5催化剂进行了对比.结果表明,与传统浸渍法相比,一步法制备的Ru/ZSM-5催化剂钌粒子具有更高的分散性和稳定性.在120℃和4 MPa的温和反应条件下,葡萄糖接近完全转化,山梨醇选择性高达99.2%,催化剂可重复利用5次,仍保持较高活性.     

Methane to Liquid Hydrocarbons over Tungsten-ZSM-5 and Tungsten Loaded Cu/ZSM-5 Catalysts

Metal containing ZSM-5 can produce higher hydrocarbons in methane oxidation. Many researchers have studied the applicability of HZSM-5 and modify ZSM-5 for methane conversion to liquid hydrocarbons, but their research results still lead to low conversion, low selectivity and low heat resistance. The modified HZSM-5, by loading with tungsten (W), could enhance its heat resistant performance, and the high reaction temperature (800℃) did not lead to a loss of the W component by sublimation. The loading of HZSM-5 with tungsten and copper (Cu) resulted in an increment in the methane conversion as well as CO2 and C5 selectivities. In contrast, CO, C2-3 and H2O selectivities were reduced. The process of converting methane to liquid hydrocarbons (C5 ) was dependent on the metal surface area and the acidity of the zeolite. High methane conversion and C5 selectivity, and low H2O selectivity are obtained over W/3.0Cu/HZSM.     

Kinetics of no decomposition over Cu/ZSM-5 catalyst

The kinetics of catalytic decomposition of NO over Cu/ZSM-5 catalyst has been studied in an integral flow reactor at atmospheric pressure. Kinetic analysis is based on the assumption that the surface reaction represents the rate-determining step. On the basis of theoretical considerations of different interactions between reactants and catalyst, and experimental evidences, three different mechanistic kinetic models were chosen. Also a power-law model was tested. The best agreement has been achieved with the model