傅里哀变换红外发射光谱法研究金属氧化物催化剂——Ⅰ.实验建立及氧化钼的还原-氧化研究

本文报导了傅里哀变换红外发射光谱法研究多相氧化物催化剂的实验装置的建立及实验条件的考察。设计加工了一个温度范围宽,可在各种气氛和真空条件下原位研究氧化物催化剂的红外发射池。以MoO_3为例,考察了样品厚度,测试温度对发射光谱的影响。当样品量小于1mm·cm~(-2)时,随样品量增加,谱峰强度线性增加,但峰形不发生变化。当样品量高于1mg.cm~(-2)时,随样品量增加,谱图严重畸变。随样品温度升高,谱峰强度近似线性增加。并用该方法研究了MoO_3在还原和再氧化过程中表面氧物种的变化。结果表明桥式MO?O?Mo物种比端基Mo=O物种较易还原,再氧化时,Mo=O物种比Mo?O?Mo物种优先形成。     

V2O5/TiO2催化剂表面结构FT-IR发射光谱研究(II)

用傅里哀变换红外发射光谱原位考察了V_2O_5/TiO_2催化剂在制备焙烧过程中担载偏钒酸铵的热分解步骤及其形成的表面活性相结构。偏钒酸铵在200 ℃左右分解, 在300 ℃之前完全转化为晶相V_2O_5。担载于TiO_2上的偏钒酸铵在100 ℃左右与TiO_2已产生强的化学作用, 在200 ℃之前已完全分解。对于10%(质量分数)V_2O_5/TiO_2催化剂其担载偏钒酸分解后在1020 cm~(-1)附近出现晶相V_2O_5的特征峰。但在500 ℃进一步焙烧后晶相V_5O_5的峰减弱并在1025—900 cm~(-1)区出现宽峰, 表明部分晶相V_2O_5可能转化为二维高分散的VO_x物种。2%(质量分数)V_2O_5/TiO_2催化剂在焙烧过程中也显示晶相V_2O_5的弱峰, 但同时也观察到属于VO_x物种的宽峰。进一步降低钒担载量, V_2O_5晶相特征峰逐渐消失, 而在1025—900 cm~(-1)区出现二维VO_x物种的宽峰。结果还表明傅里哀变换红外发射光谱是表征氧化物催化剂表面相结构的一种有力的方法。     

碳纳米管负载的Co-Mo催化剂的HDS性能研究

应用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)技术对等体积浸渍法制备的Co—Mo／CNT催化剂进行了表征，采用高压微反装置、以二苯并噻吩为模型化合物，对催化剂进行了HDS活性评价，XRD结果表明：260℃条件下处理催化剂，催化剂的表面物种主要是MoO3，表面物种高度分散；500℃焙烧处理的催化剂的表面物种主要是MoO2，同时在Co—Mo／CNT催化体系中出现了CoMoO3和Co2Mo3O03物种的强衍射峰，高温焙烧时催化剂活性组分在碳纳米管的表面容易聚集形成MoO2等晶体，TPR结果表明：在Co-Mo／CNT催化剂中，表面物种的还原温度低于Co—Mo／γ—Al2O3中物种的还原温度，活性评价表明：催化剂的TPR特性和加氢脱硫活性有很好的对应关系，Co—Mo／CNT具有很高的加氢脱硫选择性，并且活性明显高于Co—Mo／γ—Al2O3催化剂。     

BaF2/La2O3催化剂上甲烷氧化偶联反应活性氧物种的原位红外光谱

用原位红外光谱研究了BaF2/La2O3催化剂上甲烷氧化偶联反应的活性氧物种.结果表明,催化剂经O2预吸附后,在1 108~1 118 cm-1处出现超氧物种O2-的O-O键伸缩振动峰.经18O2同位素交换实验后,原1 108~1 118 cm-1处谱峰的强度减弱,同时在1 086和1 051 cm-1处出现(O18O)-物种和18O2-物种的吸收峰.同位素交换实验进一步确证了1 108~1 118cm-1处谱峰确为O2-物种的吸收峰.在700℃下,O2-物种能够活化CH4生成C2H4,而且O2-物种的消耗量和C2H4的生成量呈很好的消长对应关系.超氧物种O2-是BaF2/La2O3催化剂上甲烷氧化偶联反应的活性氧物种.     

Hβ沸石及其稀土改性后红外光谱研究

用红外光谱(IR)研究了Hβ沸石和稀土(La、Ce、Nd)氧化物改性的Hβ沸石,同时测定了苯-异丙醇烷基化反应后的Hβ沸石和La-Hβ沸石的红外光谱。考察了吸附吡啶后不同温度脱附时1545cm~(-1)吸收峰(Bronsted酸)和1454cm~(-1)吸收峰(Lewis酸)强度的变化。实验发现,在波数为3615cm~(-1)和3740cm~(-1)处有两个表示OH基振动的谱峰,前者与Bronsted酸相对应,酸性较强。稀土氧化物改性降低了B酸量,增加了L酸量,而且在波数为1603cm~(-1)和1445cm~(-1)处出现两个新的吸收峰。本文讨论了苯-异丙醇烷基化反应活性、稳定性与沸石表面酸性质的关系。     

担载型铱催化剂上CO吸附量热和红外光谱研究

分别对Al2O3和SiO2担载的不同含量铱(Ir)催化剂进行了H2程序升温还原、CO微量吸附量热和红外研究.结果表明,还原后,Ir/Al2O3上存在金属态Ir0和氧化态Irδ 两种物种,CO在催化剂表面主要以线式和孪生吸附态存在,测量的CO吸附热为两种吸附形式的平均吸附热.提高还原温度和Ir担载量,Ir/Al2O3表面CO线式吸附物种的比例增加,从而导致CO吸附热值的升高.而在Ir/SiO2上Ir物种主要为金属态Ir0,CO吸附都以线式吸附为主,在所考察的条件下CO吸附热随Ir担载量和还原温度的变化不明显。     

V2O5／TiO2催化剂的表面结构和酸碱性及氧化还原性

 研究了一系列锐钛矿担载的钒氧化物催化剂的表面性质．X射线衍射和Raman光谱表明，8％V2O5／TiO2催化剂上的V2O5处于单层分散状态．程序升温还原研究表明，单层分散的钒物种较易被还原，而形成多聚态和晶态后钒物种的还原温度升高．NH3吸附量热结果表明，在钒物种达到单层分散前，催化剂的表面酸性随钒担载量的增加而减弱，超过单层分散后，表面酸位的数目和强度基本不变．异丙醇脱氢／脱水反应结果表明，有O2时V2O5／TiO2催化剂显示出很强的氧化还原性，无O2时催化剂的脱水选择性较高．通过异丙醇的脱氢／脱水反应，将V2O5／TiO2催化剂的表面结构与其酸碱性和氧化还原性进行了初步的关联．     

焙烧温度对稀土钴系复合氧化物催化剂结构与性能的影响

采用X光衍射（XRD），程序升温还原（TPR），程序升温脱附（TPD），付立叶红外光谱（FT－IR），二甲苯完全氧化活性测定等方法，对3种焙烧温度下所制备的稀土钴系复合氧化物催化剂进行了结构和性能表征，结果表明，随着焙烧温度的升高，钙钛矿型LaCoO3晶体逐渐发育完善，H2－TRP谱的高温还原峰面积和峰温逐渐上升，而低温还原峰面积和峰温逐渐减少，与此同时，O2－TPD谱中600℃附近的高温脱附峰逐渐增大，600℃以下低温脱附峰逐渐降低，稀土钴系复合氧化物催化剂的二甲苯完全氧化活性及导电性无有所改善。     

制备条件对MoS2/Al2O3耐硫甲烷化催化剂性能的影响

本文研究了前驱体MoO_3的负载量、浸渍温度和焙烧温度等制备条件对Mo S2/Al_2O_3耐硫甲烷化催化剂性能的影响,并通过XRD和H2-TPR表征了催化剂的物相和还原性能。结果表明,随着负载量增加,MoO_3与Al_2O_3间的相互作用增强,Al2(Mo O4)3相增多,导致催化剂更难被还原硫化,MoO_3还原温度升高。浸渍温度对CO转化率和CH4选择性有一定的影响,浸渍温度为70℃时,MoO_3的生成增多,且还原温度最低,CO转化率较高,而CH4选择性和CO_2选择性变化不大。随着焙烧温度升高,CO转化率先升高后降低,对CH4和CO_2选择性影响不大,其中以450℃焙烧的CO转化率最高,600℃焙烧的CO转化率最低。当焙烧温度在400~450℃时,Al2(Mo O4)3和Mo4O11的特征峰基本上消失,能够完全生成MoO_3,且结晶度较好。因此,合适的焙烧温度为400~450℃。     

甲烷无氧芳构化反应催化剂Mo/HZSM-5的H2-TPR研究

 采用H2-TPR技术研究了不同方法制备的Mo/HZSM-5催化剂,并借助 1H MAS NMR等表征手段对Mo/HZSM-5催化剂还原过程中可能出现的6个TPR谱峰进行了详细归属,首次指认了分布于分子筛孔道内并与B酸性位相互作用的Mo物种的还原峰. 此外,还考察了各种Mo基催化剂在甲烷无氧芳构化反应中的催化性能. 结果表明,与B酸中心相互作用的Mo物种比其他形式的Mo物种具有更好的活性和稳定性.     

原位拉曼技术研究Mo催化剂的还原和硫化

运用原位激光拉曼技术研究了Mo/Al_2O_3和Mo/TiO_2-Al_2O_3催化剂的氢还原和硫化行为．结果清楚显示，两种载体上不同配位形态的Mo物种的氢还原能力有明显差异，其硫化性能也不相同．TiO_2对Al_2O_3表面的复盖可显著促进Mo物种的还原和硫化。     

MoO3/TiO2-Al2O3催化剂表面结构的LRS研究

负载型Mo和Co-Mo催化剂由于工业上的广泛应用,多年来一直是催化工作者的重要研究课题.工业上应用的Mo和Co-Mo催化剂多以活性Al_2O_3和SiO_2-Al_2O_3为载体,近年来也有用TiO_2,ZrO_2和活性碳作为催化剂载体的研究报导.有关催化剂活性组分与载体之间相互作用对催化剂表面相结构和催化性能的影响方面研究已引起人们的重视。我们多年来在金属-载体相互作用研究基础上,以石油加氢精制催化剂为应用背景,开     

MoO3 / Al2O3、MoO3 / TiO2与NiO-MoO3 / TiO2催化剂上活性相还原行为的XPS考察

The H_2 reduction behaviours of MoO_3/Al_2O_3, MoO_3/TiO_2 and NiO-MoO_3/TiO_2 samples prepared by impregnation method were studied at various temperatures for different times by XPS technique. The recored XPS spectra of Mo3d from those samples were treated by computer curve fittingprogram to measure the distribution of various molybdenum oxide species with different valence states. The results of computer fitting shows that there areMo(Ⅵ), Mo(Ⅴ)and Mo(Ⅳ) on the all of reduced samples. However, after H_2 reductonin same way, the percentage of low valence species Mo(V) and Mo(IV) on the MoO_3/TiO_2 is much higher than on the MoO_3/Al_2O3 (Fig.2). For example, after H_2 treatment at 500 ℃ for 2 hrs., Mo(IV) species on the surface of MoO_3/TiO_2 sample is about 60% and it is three times higher than what is found on the MoO_3/Al_2O_3 sample. In addition, the reduction of molybdena on TiO_2 support is much easier and faster than on Al_2O_3 support (Fig.3). Addition of NiO further promotes the reduction of molybdena to cause the strting reduction temperature producing Mo(IV) and Mo(V) to be decreased about 100 ℃. and 80% of molyb dena on NiO-MoO_3/TiO_2 support could be reduced to Mo(IV) (Fig.2). A detail discussion about the interaction between molybdena and carries was presented. It was suggested that TiO_2 is certainly involved in the reduction and oxidation process of molybdenum oxide species on the surface of it.     

溶胶-凝胶法制备MoO3-CeO2-SiO2氧化脱硫催化剂

采用溶胶.凝胶法制备了MoO3-CeO2-SiO2复合氧化物催化剂,通过X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱对催化剂进行了表征.在温和条件(40℃,常压)下,以过氧化羟基异丙苯(CHP)为氧化剂,甲苯为溶剂,二苯并噻吩(DBT)为模型硫化物,在固定床流动反应器上考察了该复合氧化物催化剂的氧化脱硫反应性能,并研究了催化剂中Mo/Si和Ce/Si摩尔比对反应活性的影响.结果表明,Mo物种主要以MoO3的形式存在,最佳Mo/Si和Ce/si摩尔比分别为0.1和0.02.适量CeO2的引入可以提高SiO2上MoO3的分散度.不含CeO2的催化剂中钼主要以高价态的钼离子(Mo6+)存在,添加CeO2后,可能有一定量的低价态的钼离子(MO3+)生成,MoO3-CeO2-SiO2催化剂高的氧化脱硫活性可能与Mo5+的存在有关.     

丙烷选择氧化制丙烯醛MoBiTeO/SiO2催化剂中Te组分的作用

用浸渍法制备了一系列不同Te含量的MoBiTeO/SiO2催化剂, 并用XRD、Raman、XPS、NH3-TPD、吡啶吸附FT-IR和催化剂性能评价等方法考察了Te组分对催化剂的结构、酸性及其丙烷选择氧化制丙烯醛性能的影响. 结果表明, 催化剂中Mo氧化物与Te氧化物之间发生了相互作用, 通过形成Mo—O—Te 桥氧键生成了Te多钼酸盐物种,在一定程度上分散了Mo-O活性中心, 同时TeOx具有脱除丙烯α-H、插氧并将其转化为丙烯醛的功能, 因此, 在MoBiO/SiO2催化剂中添加Te组分使丙烯醛选择性有显著的提高. 但是Te的加入同时也使催化剂中B 酸增强, 这不利于丙烯醛生成. 因此, Te添加量有一最佳范围, nTe/nMo为0.05-0.1 时催化剂具有较好的催化性能.     

Catalytic Performance in CO Hydrogenation Over SiO_2-Supported Ru-M (M=Co, Fe,Mo,Ni,Rh,Mn and Cr) Bimetallic Cluster-derived Catalysts

The bimetallic Ru-M (M=Co,Fe,Ni,Mo, Rh,Cr, Mn) catalysts were prepared from SiO_2-supported bimetallic carbonyl clusters, and it was found that the Ru-Co, Ru-Fe and Ru-Mo bimetallic carbonyl cluster-derived catalysts showed higher activity and selectivity for oxygenates such as C_1-C_5 alcohols in CO hydrogenation,in contrast to catalysts prepared from SiO_2-supported homometallic Ru and Co carbonyl clusters. In situ FT-IR studies revealed that the bands at 1584 and 1555 cm~(-1) species were intermediates to produce methanol and higher oxygenates,and at higher temperatures the 1584 cm~(-1) species could react with alkyl to form 1555 cm~(-1) species. By the surface chemical reaction and the IR study of isotopic molecules,it was suggested that 1584 and 1555 cm~(-1) were assigned to surface formyl and acetyl species.     

傅里叶变换红外光声光谱法在聚合物研究中应用——Ⅱ.定量测定组合浆料中变性聚乙烯醇

本文叙述了用傅里叶交换红外光声光谱法测定组合浆料中变性聚乙烯醇和淀粉醋酸酯混合比的快速定量分析方法。变性聚乙烯醇和淀粉醋酸酯的红外光声光谱和红外吸收光谱具有相同图谱。观察了干涉仪动镜扫描速度,扫描次数及试样用量对红外光声光谱信号强度的影响。以变性聚乙烯醇的C=O伸缩振动1570cm~(-1)作为定量分析依据。变性聚乙烯醇含量与1600～1516cm~(-1)范围内的积分强度值成线性关系。用红外光声光谱法测定混合试样中变性聚乙烯醇含量与真实值相吻合。     

二正丙基胂酸合六聚钼酸四胍盐(CN3H6)4[(n-C3H7As)2Mo6O24]的晶体和分子结构

一种新型有机胂合聚钼酸盐(CN_3H_6)_4[(n-C_3H_7As)_2Mo_6O_(24)]的晶体属于正交晶系, 空间群为Cmca, 晶胞参数为: a=1.3938(1), b=1.6350(2), c=1.6173(2) nm直接法得出所有钼、砷原子的位置, 再由差值Fourier合成得到全部其他非氢原子位置。采用全矩阵最小二乘法精修, 最后的R因子为0.047。在该结构中, 阴离子呈笼状结构并具有较高的C_(2h)的对称性。键长数值在正常的范围内, 配位氧与钼原子的键角呈有规律的变化。氢键联结阴、阳离子并纵横于整个空间的各个方向, 形成网状分布, 对晶体的稳定起着重要的作用。     

Structure and properties of the Mo3Nb2O14 oxide

Mixed Nb-Mo oxides were prepared by solid-state reaction of Nb(V) and Mo(VI) oxides at 973-1123 K. Optimal conditions were determined for the formation of the Mo3Nb2O14 compound. As established by Rietveld refinement of the powder X-ray diffraction patterns, the Mo3Nb2O14 oxide has the tetragonal cell with a = 23.150(6) A and c = 3.998(4) A and a tunnel structure similar to that of the Mo5O14 oxide. The solids were characterized by several physical techniques, including scanning and transmission electron microscopy, FT-IR, UV-visible diffuse reflectance spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and electron spin resonance spectroscopy. It has been shown that the Mo3Nb2O14 solid prepared in air at 973-1073 K after cooling to room temperature contains high amounts of Mo(V) species (ca. 1% of total molybdenum). The presence of paramagnetic species correlates with the intense green color of the solids and the strong d-d transition band in the UV-visible spectra, typical for the d1 species. The amount of paramagnetic species does not depend on the solid annealing and/or on the small variations of its composition. Neither is it related to the oxygen release upon the solid heating, being therefore an intrinsic property of the Mo3Nb2O14 oxide. The unusual stabilization of reduced Mo species in the highly oxidizing conditions was explained by the substitution disorder between Nb and Mo atoms. It is supposed that a configuration containing mu3 oxygen bonded to three Mo(VI) atoms is unstable and decomposes, leading to a Mo(V) center and a hole in the valence band.