有序介孔氧化铝的制备及其在丁烯歧化中的应用

采用有机铝源及阴离子模板剂制备了高比表面积、大孔容、窄孔径分布的有序介孔氧化铝(Al₂O₃)载体, 研究了铝源水解速率、模板剂碳链长度以及洗涤介质等因素对有序介孔氧化铝载体合成的影响。实验结果表明,提高铝源水解速率和用乙醇溶剂洗涤Al₂O₃前躯体都有利于Al₂O₃载体形成有序介孔结构,所得Al₂O₃载体的孔径和孔体积随着模板剂碳链长度的增加而增大。分别用有序介孔Al₂O₃和普通介孔Al₂O₃为载体,采用浸渍法负载氧化铼(Re₂O₇)制备了铼基催化剂,并用于评价丁烯歧化合成丙烯的反应性能。实验结果表明,铼基有序介孔催化剂(Re/OMA)的丁烯歧化性能显著优于普通铼基介孔催化剂(Re/MA),丁烯转化率高于50%,丙烯选择性约60%,丙烯收率达30%,催化剂寿命明显延长。     

介孔氧化铝负载Ni-Co氧化物催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯

以非离子型三嵌段共聚物作为模板剂, 异丙醇铝为氧化铝的前驱物, 采用一锅法合成了一系列介孔氧化铝负载镍氧化物、钴氧化物以及镍-钴双金属氧化物催化剂, 并以介孔氧化铝为载体, 采用浸渍法制备了负载Ni-Co 氧化物催化剂. 采用N₂吸附-脱附、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线粉末衍射(XRD)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)以及激光拉曼光谱(LRS)等技术对催化剂的结构与性质进行表征, 并考察了催化剂的丙烷氧化脱氢反应性能. 结果表明: 一锅法制备的各催化剂均有大的比表面积和规整的孔道结构, 且负载的金属氧化物高度分散; 而浸渍法制备的催化剂, 其载体的介孔结构被破坏并有Co₃O₄晶相生成. 在考察的催化剂中, 一锅法合成的介孔氧化铝负载Ni-Co 氧化物催化剂表现出最佳的丙烷氧化脱氢性能. 在450 °C、C₃H₈:O₂:N₂的摩尔比为1:1:4和空速(GHSV)为10000 mL·g^-1·h^-1条件下, 该催化剂上丙烯产率为10.3%, 远高于浸渍法制备的催化剂上所获得的丙烯产率(2.4%). 关联催化剂表征和反应结果, 讨论了催化剂结构与性能之间的关系.     

TiO_2-Al_2O_3载体的制备方法对其负载的磷化镍催化剂加氢脱氮反应性能的影响

采用共沉淀法和原位溶胶-凝胶法制备了TiO2-Al2O3复合载体,其负载的磷化镍催化剂采用等体积浸渍法和H2原位还原法制备.通过N2吸附(BET)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、程序升温还原(TPR),X射线光电子能谱(XPS)和等离子体发射光谱(ICP-AES)表征技术对催化剂进行了表征,并通过喹啉的加氢脱氮反应评价了催化剂的加氢脱氮性能.结果表明,原位溶胶-凝胶法制成的复合载体基本保留了原有的γ-Al2O3的孔特征,具有较大的比表面积和较宽的孔分布,TiO2主要以表面富集的形式分散在管状的γ-Al2O3表面,其负载的磷化镍催化剂还原后所形成的活性相为Ni2P和Ni12P5;而共沉淀法制成的复合载体比表面积较小,孔径分布更加集中,TiO2趋于在块状的Al2O3表面均匀分散,其负载的磷化镍催化剂具有更好的可还原性,还原后所形成的活性相为Ni2P.不同的载体制备方法和不同的钛铝比对催化剂加氢脱氮性能影响较大,当n(Ti)/n(Al)=1/8时,共沉淀法载体负载的催化剂表现出最佳的加氢脱氮性能,在340℃,3 MPa,氢油体积比500,液时空速3 h-1的反应条件下,喹啉的脱氮率可以达到91.3%.     

介孔氧化铝负载钒催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯

 采用浸渍法制备了介孔氧化铝 (m-Al2O3) 负载钒催化剂 (V/m-Al2O3), 并考察了其催化丙烷氧化脱氢制丙烯反应活性. 通过 N2 吸附-脱附、透射电镜、X 射线粉末衍射、紫外-可见漫反射光谱、氢-程序升温还原和氨-程序升温脱附对催化剂进行了表征. 结果表明, 介孔氧化铝具有大比表面积、窄孔径分布和两维六方相结构, 在其上负载适量的 V 可实现 V 活性物种的高分散及催化剂的弱酸性, 从而有利于提高丙烷转化率和丙烯选择性. 与共合成法制备的含 V 介孔氧化铝 V/m-Al2O3(C) 和浸渍法制备的 V/?-Al2O3 相比, V/m-Al2O3 表现出更高的催化活性. 这与载体较弱的酸性和较大的比表面积以及 V 物种的高分散有关.     

介孔Co-Al2O3催化剂上甲烷部分氧化制合成气

采用一锅法制备了介孔Co-Al2O3催化剂,并首次用于甲烷部分氧化制合成气反应. 结果表明,与普通浸渍法相比,一锅法制备的Co-Al2O3催化剂表现出更为优异的催化性能. 合成的介孔Co-Al2O3催化剂具有大的比表面积和孔体积,以及规整有序的六方介孔孔道,Co物种高度分散,从而导致还原后高的金属分散度,而介孔孔道对金属纳米颗粒的约束作用可有效增强金属的抗烧结能力.     

不同方法制备的介孔Ni/MgO催化剂上水蒸气重整苯酚制氢

利用浸渍法和水热共沉淀法两种方法,制备了介孔Ni/MgO催化剂,用于水蒸气重整生物质油模型物苯酚制取氢气;利用XRD、N2吸附/脱附、H2-TPR、TEM以及TG等手段对催化剂进行了表征。结果表明,以介孔MgO为载体,采用浸渍法制备的介孔NiO/MgO固溶体,具有较高的比表面积(60.6m2/g)以及较大的孔径(10.1nm)。与水热共沉淀法制备的催化剂相比,浸渍法制备的NiO/MgO前驱体经还原后的所得到介孔Ni/MgO催化剂Ni颗粒较小(5.0-6.0nm),分布均匀,具有较高的分散度(19.44%)。较大的比表面积能有效地促进活性金属颗粒的分散,而介孔有利于反应物和产物在催化剂孔道中的扩散。因此,该Ni/MgO催化剂在水蒸气重整苯酚制氢反应中具有较高的催化活性、稳定性和优异的抗积炭能力。     

镍基催化剂上苯酐选择性加氢合成苯酞

分别以SiO2,TiO2,γ-Al2O3,TiO2-SiO2和TiO2-Al2O3为载体,以硝酸镍为镍源,采用等体积浸渍法制备了一系列镍基催化剂,并将其用于苯酐选择性加氢合成苯酞反应.结果表明,以TiO2-SiO2为载体制备的镍催化剂上Ni0活性组分分散度较高,催化剂表现出较高的活性和苯酞选择性.在此基础上,采用溶胶-凝胶法制备出了一系列Ni/TiO2-SiO2催化剂,考察了催化剂制备中各因素(包括溶剂、焙烧温度、还原温度和镍前驱体类型等)对其催化苯酐加氢反应性能的影响.结果表明,将镍前驱体溶于不同溶剂制备的催化剂性能差异很大,其中以水为溶剂制备的催化剂活性较高,且性能优于等体积浸渍法制备的相应催化剂.焙烧温度和还原温度过高会导致活性组分镍晶粒度变大,致使催化剂活性明显降低.镍源对Ni/TiO2-SiO2催化剂的性能影响较大,以硫酸镍为镍源制备的催化剂几乎无活性,而以氯化镍和硝酸镍为镍源制备的催化剂表现出较高的催化活性和选择性,其中以氯化镍制备的催化剂性能略高于硝酸镍,苯酐转化率为100%,苯酞选择性为88.5%.     

高比表面积介孔TiO_2的制备及负载钴基催化剂费-托合成反应性能研究

以钛酸四丁酯和异丙醇钛为钛源,CTAB和Brij56为表面活性剂,采用水热合成法制备出2种高比表面积介孔二氧化钛载体TiO_2-B和TiO_2-C.以商业P25(TiO_2-P)为参比载体,采用满孔浸渍法制备了钴基费-托合成催化剂,利用氮气物理吸附-脱附、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、原位X射线粉末衍射(in-situ XRD)和H_2-程序升温还原(H_2-TPR)等表征手段研究了TiO_2载体结构对钴基催化剂结构和费-托合成反应性能的影响.结果表明:合成的TiO_2-B和TiO_2-C载体具有高的比表面积和丰富的介孔结构,负载的钴基催化剂上钴物种均以Co_3O_4形式存在并高度分散在载体上;与TiO_2-P相比,TiO_2-B负载的催化剂具有更高的催化反应活性和C_(5+)选择性,以及低的CH_4选择性.     

有序介孔碳负载Fe、Co、Ni纳米晶的软模板合成及其表征

报道了在有序介孔碳基体中一步合成负载Fe、Co、Ni纳米晶的方法. 以间二苯酚和甲醛为碳源, F127为模板剂, Fe、Co、Ni的硝酸盐为前驱体, 通过软模板组装路线在酸性条件下合成了负载型有序介孔碳复合材料. 采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和氮气吸附等手段对所合成材料进行了表征. 结果表明: 合成的材料具有类似于SBA-15的有序介孔结构, 有序介孔碳负载Fe、Co、Ni纳米晶复合材料的比表面积分别为586、626和698 m²·g^-1. XRD和TEM表征结果证实了金属物种以高分散纳米晶的形式分布在介孔碳基体中.     

氮掺杂有序介孔碳-Ni纳米复合材料的制备及电化学性能

以F127为模板剂,Ni Cl2为镍源,尿素为氮源,间苯二酚甲醛原位聚合树脂为碳源,分别采用均相法和两相法制备Ni-NOMC-1,Ni-N-OMC-2纳米复合材料。X射线衍射(XRD)、激光拉曼以及透射电子显微镜(TEM)等测试结果表明,复合材料具有有序介孔结构,Ni以金属微粒形式嵌于碳骨架中,提高了有序介孔碳的石墨化程度。X射线光电子能谱测试(XPS)表明尿素热解后以4种形式存在:sp3杂化与C结合的N原子,吡啶N原子,sp2杂化与C结合的N原子以及quaternary-N原子。Ni-N的共改性改变了碳载体的理化性质,有利于Pt纳米粒子的负载与分散。均相法制备的Ni-N-OMC-1复合材料微波负载Pt后,氧还原极限电流密度为5.32 m A·cm-2,氢氧化电化学活性面积高达138.53 m2·g-1,电化学催化活性优于商业20%Pt/C材料(4.49 m A·cm-2,96.98 m2·g-1)。     

Ni-Al类水滑石的制备及其Ni/Al2O3加氢脱硫研究

采用共沉淀方法合成了不同Ni/Al比的镍铝类水滑石,将其作为催化剂前驱体,制备了Ni/Al2O3加氢脱硫催化剂.通过X射线衍射法(XRD),程序升温还原(H2-TPR),热重分析(TG),傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对催化剂进行了表征.利用10 mL固定床装置在不同温度,压力,体积空速和氢油比条件下对Ni/Al2O3催化剂的加氢脱硫活性进行了评价.结果表明,XRD图和FT-IR图中均出现了Ni-Al类水滑石的特征峰,TG图呈现出两个明显阶段的失重,在Ni-Al2O3-HT的XRD图中最强的衍射角对应单质金属Ni粒子的(111)晶面.脱硫结果显示Ni-Al类水滑石作为前驱体在适当的条件下,FCC汽油的硫含量降至10 ppm以下.类水滑石作为前驱体的Ni/Al2O3加氢脱硫活性很好,说明类水滑石作为前驱体在加氢脱硫领域有好的应用前景.     

基于掺Zn氮化碳和BiVO4构建Z型光催化系统实现完全分解水

随着现代工业的迅猛发展和化石燃料的过量使用, 全球范围内能源和环境问题日益严峻, 因此利用丰富的太阳光能分解水来直接制取清洁的氢气具有诱人的应用前景. 目前, 聚合物半导体石墨相氮化碳(g-C3N4)因其廉价、稳定、不含金属组分和独特的电子能带结构已被广泛应用于光解水产氢研究. 然而, 氮化碳具有结晶度差、光生载流子易复合的缺点.众所周知, Z型体系可以很好地减少电子和空穴的复合问题. 同时, 催化剂只需分别满足光解水过程的一端, 这使得半导体光催化剂的选择非常丰富, 可以大大拓宽材料体系. 因此, 将g-C3N4运用到Z型体系中的研究得到了广泛关注. 然而, 这些研究多集中在如何增强g-C3N4的产氢能力方面, 对实现水的完全分解的研究鲜见报道.本实验设计了这样一种Z型体系: 使用掺Zn的g-C3N4作为产氢端, BiVO4作为产氧端, Fe3+/Fe2+作为氧化还原对. 实验结果表明, 该体系可以在全波段下实现水的完全分解(氢氧比为2:1), 并且保持相当高的稳定性.实验所使用的氮化碳为固相法烧结尿素制得, Zn的掺杂采用浸渍法, 同时通过水热法合成BiVO4, 使用Pt作为助催化剂. 通过搭建含有不同组成成分的Z型体系, 将它们的性能和表征结果进行比较分析.通过XRD, UV-Vis, SEM和XPS等测试手段对催化剂进行表征. XRD分析结果表明成功合成了掺杂Zn的石墨相氮化碳. UV-Vis则显示随着Zn浓度的提高, 吸收边发生变化. 通过改变掺杂Zn的浓度, 得到了能够实现完全分解水的Z型体系,其最佳掺杂比例为: ZnCl2和氮化碳的质量比为1:10. 为了排除单催化剂和Pt颗粒对完全分解水性能的影响, 分别作了单独产氢端、单独产氧端、预负载Pt和光沉积Pt的性能测试. 从SEM中没有发现g-C3N4和BiVO4的异质结结构. 这些结果表明所搭建的是典型的利用氧化还原离子对为中间电子传输载体的Z型体系, 经长达12 h的持续测试证明其具有较高的稳定性.为了研究Zn在构建Z型中所起的作用, 分别采用文献中报道的原位和浸渍法实现Zn的掺杂. 对这两种掺杂方式的性能测试表明, 只有采用浸渍法时, 所构建的Z型体系具有完全分解水的能力. 对这两种方法得到的掺Zn氮化碳进行表面化学组成和价态(XPS)的分析. 结果显示, 两种掺杂方法都可以通过形成Zn=N键的形式实现Zn的掺杂, 但浸渍法使Zn在g-C3N4表面分布更均匀, 同时对氮化碳原本三嗪环的破坏较小, 因此具有更好的还原能力, 可以与BiVO4匹配以构成Z型体系.实验通过采用掺杂Zn的氮化碳作为产氢催化剂, BiVO4作为产氧催化剂, Fe3+/Fe2+作为氧化还原中间体, 构建了典型的Z型体系. 该体系在Zn的掺杂浓度为10%时能够实现长时间稳定的完全分解水.     

助剂对Ni-Al合金和Raney-Ni催化剂结构及1,4-丁烯二醇加氢性能的影响

采用等体积浸渍法将助剂(MgO、CuO、Co2O3)引入商品Ni-Al合金粉,经10%(w/w)NaOH溶液浸取制备Raney-Ni催化剂。通过能量色散X射线(EDX)、X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附测试、透射电镜(TEM)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)等方法表征和评价实验,考察了金属助剂对Ni-Al合金粉及Raney-Ni催化剂元素组成、晶相结构、孔结构特征、表面形貌、表面酸碱性的影响。表征分析显示,不同助剂催化剂的元素含量、比表面积及表面形貌均表现出明显的差异。其中,添加助剂Cu的催化剂表面检测到较多的活性组分Ni,接近90%(w/w),该催化剂平均孔径最小(3.87 nm)、活性组分Ni颗粒分散性好。评价结果表明,该催化剂具有较佳的加氢性能,其1,4-丁烯二醇(BED)转化率为100%,1,4-丁二醇(BDO)选择性和收率分别为59.62%和59.62%,这与该催化剂较大的活性组分Ni负载量、酸强度和适中的酸量及存在的Cu对Ni分散性的提高进一步防止了Ni的严重烧结(即"限域效应")等有较大关联。     

铈锰/硅基气凝胶载体的制备及其在合成碳酸二苯酯中的应用

分别采用原位合成法、浸渍法制备不同组成的铈锰/硅基气凝胶载体,利用XRD、BET、TEM、EDS、FT-IR等手段对其结构进行表征.结果表明:采用浸渍法制备的铈锰/复合硅基气凝胶,铈锰金属氧化物为纳米尺寸颗粒,孔道保留较为完整.以苯酚催化氧化羰基化合成碳酸二苯酯反应,考察了铈锰/硅基复合气凝胶载体载钯催化剂的催化性能,结果表明以浸渍法制备组分为m(Ce+Mn)/m(SiO_2)=20%载钯催化剂,在反应压力5 MPa、反应温度75℃、反应时间6 h时,碳酸二苯酯单程收率可达21.58%,选择性为99.27%.     

Preparation and characterization of supports with a synthesized layer of catalytic filamentous carbon: III. Synthesis of carbon nanofibers on nickel supported onto aluminum oxide

The synthesis of catalytic filamentous carbon (CFC) on catalysts prepared by supporting Ni²⁺ compounds onto the surface of various alumina modifications (macroporous α-Al₂O₃ and mesoporous ?-Al₂O₃ and δ-Al₂O₃) using two procedures (impregnation and homogeneous precipitation) was studied. The texture characteristics (specific surface area and pore structure) of the parent supports and adsorbents with a CFC layer were compared. The effect of the supporting procedure on the surface morphology of Ni/Al₂O₃ catalysts and the synthesized CFC layer was studied by scanning electron microscopy. It was found that the carbon yield on a macroporous catalyst prepared by homogeneous precipitation was higher than that on a catalyst prepared by impregnation by a factor of ～2. The CFC layer exhibited a mesoporous structure because of a chaotic interlacing of carbon nanofibers, and the synthesis of CFC on macroporous supports resulted in the formation of a bidisperse pore structure of the adsorbent. Active and stable heterogeneous biocatalysts were prepared by the adsorptive immobilization of enzymatically active substances (glucoamylase and nongrowing baker’s yeast cells) on CFC.     

介孔Co3O4-CeO2复合氧化物的制备及在CO选择性氧化中的应用

以硝酸钴和硝酸铈为前驱物，SBA-15为硬模板，利用双溶剂法制备了Co3O4-CeO2介孔复合氧化物，通过X-射线衍射、N2吸脱附测试、程序升温还原和透射电子显微镜等技术对活性组分及载体进行了表征，并且与浸渍法和共沉淀法所制备的催化剂进行了对比分析。结果表明，相比于浸渍法和共沉淀法，采用双溶剂法制备的介孔Co3O4-CeO2复合氧化物具有均匀的介孔结构、较小的颗粒尺寸、较大的比表面积和较高的活性组分分散度。此外，CO氧化脱除评价显示与常规的共沉淀法和浸渍法所制备的催化剂相比该介孔复合氧化物具有较高的反应活性和选择性，其高活性主要归因于较高的比表面积和活性组分的高分散度。     

纳米膜组装介孔Al2O3：合成及Pt/Al2O3的硝基苯催化加氢性能

以"乙酸乙酯(EA)-偏铝酸钠-水"体系在室温下合成了纳米膜组装介孔Al2O3。研究发现:合成反应时间、静置前搅拌时间、NaAlO2用量、EA用量及反应温度等对合成产物的形貌有影响;另外,与用商品γ-Al2O3制备的Pt/γ-Al2O3催化剂相比,纳米膜组装介孔Al2O3制备的Pt/Al2O3催化剂含有部分易被还原的PtOx物种。在硝基苯催化加氢反应中,用合成Al2O3为载体制备的Pt/Al2O3催化剂,比用商品γ-Al2O3制备的Pt/γ-Al2O3催化剂具有更好的催化活性。     

Thermal Stability of Pt/Al2O3 Catalysts Prepared by Sol-Gel

A series of Pt/Al₂O₃ catalysts were prepared using a sol-gel method. The influence of several parameters used in the synthesis including: metal content, identity of the metal precursor, and the water/alkoxide ratio on the structural properties of the fresh (dried) and calcined samples were studied. It was found that the BET surface area decreased with an increase in the platinum content. A surface area of 500 m²/g was obtained following calcination at 773 K. The structure of fresh samples as determined by FTIR corresponded to that of a pseudoboehmite structure. Samples prepared using a water/alkoxide ratio (H₂O/ATB) of 9 showed a well-defined, uniform pore size distribution following calcination at 773 K. Metal dispersions comparable to those obtained using impregnation methods were obtained. Aging studies (calcination at 873 K for 24 h) performed on these catalysts, exhibited sintering behavior which were similar to Pt/Al₂O₃ catalysts prepared by other methods. The sample prepared using a H₂O/ATB ratio of 9 had the highest surface area and was more thermally resistant towards metal sintering. A bimodal metal particle size distribution was observed: some particles exhibited sintering while others of similar size showed a greater thermal stability to sintering. The sample having the largest surface area and the highest thermal stability following thermal treatment was a consequence of a more condensed structure and a higher pore roughness obtained after drying the gel. This enabled the formation of an alumina structure which was more amorphous and limited aggregation of platinum particles due to surface diffusion within the pore structure.     

介孔MgAl2O4涂层整体式氢气燃烧催化剂的制备与表征

以广义酸-碱对理论为依据,报道了一种仅利用纯无机碱和盐为原料在蜂窝陶瓷载体上制备介孔MgAl2O4涂层的方法,并通过原位酸碱反应对涂层进行CexZr1-xO2修饰和Pt的负载,成功制备出具有高催化活性的整体式氢气燃烧催化剂.通过扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)以及N2吸/脱附分析仪表征了催化剂的微观结构.结果表明复合涂层不仅具有均匀的微晶结构,而且具有高的比表面积(>250m2·g-1)和大的孔容(0.32cm3·g-1).氢气催化燃烧反应结果显示,制备的整体式催化剂具有很高的催化活性,可以在室温下快速起燃,并且氢气的初始转化率达到95%以上.     

Re组分及ZrO_2载体制备方法对Ru-Re/ZrO_2催化丙三醇氢解反应的影响

分别采用沉淀法、水热合成法和不同气氛下焙烧的方式制备了ZrO2载体,采用浸渍法负载Ru及Ru-Re组分制备了Ru/ZrO2和Ru-Re/ZrO2催化剂.利用氮气吸附-脱附、X射线衍射、透射电镜及程序升温还原等方法对样品的比表面积、孔容、平均孔径、晶体结构、形貌及还原特性等进行了表征.考察了Re组分及ZrO2载体制备方法对催化剂在丙三醇氢解制丙二醇反应中的催化性能的影响.结果表明,不同方法制备的ZrO2载体对负载型Ru催化剂的催化性能有一定影响,其中以沉淀法在空气中焙烧制得ZrO2负载活性组分后得到的催化剂的活件相对较低(转化率18.7%),而以沉淀法在氮气中焙烧以及水热合成法制备的ZrO2负载活性组分后得到的催化剂的活性相对较高(转化率25.8%).Re组分的引入对Ru/ZrO2系列催化剂的催化性能有明显的促进作用.