Cu-Zn-Zr/SBA-15介孔催化剂的制备及CO2加氢合成甲醇的催化性能

以具有骨架结构的SBA-15介孔分子筛为载体,采用浸渍法合成了具有高比表面积、不同金属氧化物含量的Cu-Zn-Zr介孔催化剂CZZx/SBA-15(x=0.3,0.4,0.5,0.6).采用N2吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、CO2吸附(CO2-TPD)和透射电子显微镜(TEM)等手段对样品进行了表征.在固定床反应器上评价了其CO2加氢合成甲醇的催化性能.实验结果表明,CZZx/SBA-15催化剂具有介孔结构,负载的Cu O,Zn O和Zr O2能够很好地分散在表面,并且负载氧化物晶粒尺寸不同.催化剂的铜比表面积SCu与甲醇催化活性呈近似线性关系,其中CZZ0.4/SBA-15催化剂表现出最大甲醇选择性(54.32%),与CZZ相比,甲醇选择性增加24.85%.随着金属氧化物负载量的增大,催化剂比表面积和SCu明显减小,甲醇选择性与收率也相应减小,负载型CZZx/SBA-15催化剂表面结构对CO2加氢合成甲醇反应活性起关键作用.     

有序介孔炭负载铜基催化剂Cu/CMK-3用于气相甲醇氧化羰基化反应（英文）

通过纳米浇铸法合成了有序介孔炭CMK-3,再通过浸渍法制备了Cu/CMK-3催化剂,并将其用于气相甲醇氧化羰基化反应。N_2吸附-脱附测试、X射线衍射(XRD)以及透射电镜(TEM)的表征结果表明,Cu/CMK-3具有序介孔结构,活性Cu物种均匀分散于CMK-3的表面及孔道中,粒径为10～20 nm,远小于相同条件下制备的铜/活性炭(Cu/AC)催化剂。固定床反应器的活性评价结果显示450℃下制备的Cu/CMK-3催化活性最高,反应10 h内碳酸二甲酯(DMC)的时空收率(STY)达到286 mg·g~(-1)·h~(-1),选择性为76%。长周期活性评价结果表明Cu/CMK-3稳定性较相同条件下制备的Cu/AC有大幅提高,50 h内DMC的STY降低了20%,75 h内降低了28%。     

有序介孔炭负载铜基催化剂Cu/CMK-3用于气相甲醇氧化羰基化反应

通过纳米浇铸法合成了有序介孔炭CMK-3,再通过浸渍法制备了Cu/CMK-3催化剂,并将其用于气相甲醇氧化羰基化反应。N2吸附-脱附测试、X射线衍射(XRD)以及透射电镜(TEM)的表征结果表明,Cu/CMK-3具有序介孔结构,活性Cu物种均匀分散于CMK-3的表面及孔道中,粒径为10~20 nm,远小于相同条件下制备的铜/活性炭(Cu/AC)催化剂。固定床反应器的活性评价结果显示450℃下制备的Cu/CMK-3催化活性最高,反应10 h内碳酸二甲酯(DMC)的时空收率(STY)达到286 mg·g^-1·h^-1,选择性为76%。长周期活性评价结果表明Cu/CMK-3稳定性较相同条件下制备的Cu/AC有大幅提高,50 h内DMC的STY降低了20%,75 h内降低了28%。     

Ce-SBA-15的制备及其苯酚甲醇烷基化性能

采用后合成法制备Ce-SBA-15介孔分子筛.通过XRD、N_2吸附-脱附、SEM、EDS、NH_3-TPD、Py-FTIR和TGDTA手段对样品进行表征.结果表明,Ce-SBA-15催化剂具有介孔结构,活性组分CeO_2能够很好地分散在载体表面.在固定床反应装置上,考察了Ce负载量、焙烧温度和焙烧时间对Ce-SBA-15催化苯酚甲醇烷基化性能的影响.最佳组成和制备条件为:Ce负载量为15%,焙烧温度为550℃,焙烧时间为4.5 h.在苯酚/甲醇摩尔比1/4,反应温度460℃,质量空速3.0 h~(-1),常压的条件下,Ce-SBA-15分子筛催化苯酚甲醇烷基化性能最好,苯酚转化率达到66.89%,邻甲酚选择性达到55.43%.     

不同模板剂合成具有介微结构的ZSM-5分子筛及其甲醇制丙烯性能

分别采用四丙基氢氧化铵(TPAOH),十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和N-十八烷基-N'-己基-四甲基-1, 6-己二铵(C_18-6-6Br₂)作为模板剂,合成了具有不同介微结构的纳米ZSM-5分子筛(NZ),介孔ZSM-5分子筛(MZ)和纳米薄层ZSM-5分子筛(NSZ).对合成的样品进行X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM), N₂吸附-脱附和氨程序升温脱附(NH₃-TPD)表征,并与传统微孔ZSM-5分子筛(CZ)对比.结果表明,样品的介孔孔容和外表面积大小的顺序为NSZ > MZ > NZ > CZ,强/弱酸之比的顺序为CZ > MZ > NZ > NSZ.在甲醇制丙烯(MTP)反应中,催化剂的介微结构特征影响MTP反应的产物选择性及稳定性,丙烯和总低碳烯烃选择性随着介孔孔容的增加而增加, NSZ样品具有最高的丙烯选择性(47.5%)及总低碳烯烃选择性(78.4%).此外,介孔的引入能适当延长催化剂的寿命,具有适宜酸性质的NZ样品的催化寿命最长(200 h).     

无第二模板剂法合成多级结构ZSM-5分子筛微球及其在甲烷无氧芳构化反应中的应用

在无第二模板剂的条件下,采用简单的水热晶化法,通过控制条件合成出具有多级结构的ZSM-5(ZSM-5-HW)分子筛,并运用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜和N2吸附-脱附等技术对合成的分子筛进行了表征.结果表明,所得样品是由棒状晶体组装而成的具有介孔结构的分子筛微球.用等体积浸渍法制备了Mo/HZSM-5-HW催化剂并用于CH4无氧芳构化反应,表现出较高的催化活性和稳定性.在实验条件下,CH4初始转化率为18.5%,而苯收率最高可达9.5%;反应24h后,两者仍然分别保持在10.2%和5.5%左右.     

钒改性六方介孔硅分子筛催化苯羟基化制苯酚

以偏钒酸铵为钒源,采用溶胶-凝胶法合成了不同钒含量的六方介孔硅（V-HMS）分子筛,利用X射线衍射、N2吸附-脱附和程序升温还原(H2-TPR)对合成的催化剂进行了表征,考察了V-HMS对苯羟基化反应的影响。 结果表明,钒进入了分子筛骨架,并且在HMS分子筛上具有较好的分散性。 V-HMS对苯羟基化反应具有良好的催化活性;高分散的钒氧物种有利于提高苯的羟基化反应性能,溶剂乙腈对反应促进作用明显。 乙腈为溶剂,w(V(5.8)-HMS)=2%,60 ℃反应5 h,苯酚收率达到18.55%,选择性达到100%。     

含有多级孔复合分子筛的复合催化剂上合成气一步制二甲醚

以Beta分子筛为核、Y型分子筛为壳层的多级孔复合分子筛(BFZ)作为甲醇脱水催化剂用于固定床中合成气一步法制备二甲醚,并与纯Y型分子筛进行了比较,研究了二甲醚合成催化反应活性与甲醇脱水催化剂孔道结构和酸性之间的关系.结果表明,复合分子筛HBFZ具有中等强度的酸性和中孔孔道结构,有利于提高合成气制备二甲醚的催化反应活性.二甲醚直接合成催化剂由工业CuO/ZnO/Al₂O₃催化剂(CZA)与分子筛(HBFZ、HY)采用机械混合方法制备;催化评价结果显示,CZA/HBFZ比CZA/HY具有更优的催化活性和稳定性.在250 ℃, 5.0 MPa 和 1 500 h^-1的反应条件下,CZA/HBFZ催化剂上CO的转化率和DME的选择性分别达到94.2%和67.9%.     

等级孔微孔-介孔Fe2O3/ZSM-5中空分子筛催化材料的制备及催化苄基化性能

ZSM-5分子筛具有极其均匀的孔道结构、 良好的形状选择性和催化活性及耐水热稳定性, 是一种高效、 绿色的固体催化剂, 被广泛应用于石油催化裂化、 精细化工和环境保护等领域. 但其单一的微孔结构大大降低了客体分子的流通扩散性, 导致由大分子参与的芳烃烷基化反应受到极大限制. 本文采用NaOH/四丙基氢氧化铵(TPAOH)混合碱处理微孔ZSM-5, 制备了具备高结晶度、 高比表面积的等级孔微孔-介孔ZSM-5中空分子筛材料, 该材料在保持微孔孔道良好水热稳定性和大量活性中心的同时, 还通过介孔的引入进一步促进反应物及产物的扩散, 使间三甲苯苄基化反应的转化率提高了3.8倍. 通过在等级孔微孔-介孔ZSM-5中空材料上负载Fe, 开发出了具有双功能的等级孔微孔-介孔Fe₂O₃/ZSM-5中空催化剂, 该催化剂在苯的苄基化反应中表现出优异的催化性能, 当Fe负载量(质量分数)为6.67%, 反应温度为75 ℃, 反应时间为15 min时, 转化率高达98.3%, 选择性为81.6%, 最终收率达到80.2%.     

Cu/ZnO@H-β-P催化剂在合成气制备液化石油气反应中的性能研究

采用共沉淀法制备Cu/ZnO催化剂、水热合成法制备H-β分子筛、通过物理包膜法制备了具有核壳结构的Cu/ZnO@H-β-P催化剂,并用于合成气制备液化石油气(LPG)反应。通过XRD、NH3-TPD、BET和SEM-EDS等手段对催化剂进行了表征,利用固定床连续反应装置对催化剂进行了活性评价。结果表明,Cu/ZnO@H-β-P催化剂是具有中孔的核壳结构材料,其协同作用打破了原有的热力学平衡,促进了甲醇→DME→LPG串联反应的连续进行。与物理混合的Mix-Cu/ZnO-H-β催化剂相比,Cu/ZnO@H-β-P催化剂的CO转化率和LPG选择性更高,空速和反应温度对催化剂活性影响明显,最佳空速和反应温度分别为2 400 h~(-1)和350℃。使用Cu/ZnO@H-β-P催化剂在最佳条件下进行合成气制备LPG反应,CO转化率达到了57.22%,LPG选择性达到了60.52%。     

铁改性的HMS分子筛催化苯酚羟基化反应合成二酚

邻苯二酚和对苯二酚是重要的精细化工中间体,在各个行业中具有广泛的应用。苯酚与过氧化氢反应合成苯二酚是一条反应条件温和、环境友好的合成路线,该合成路线的关键是催化剂的选择和反应条件的优化。本文以铁改性的HMS分子筛为催化剂,研究了金属负载量、催化剂使用量、反应温度、反应时间等因素对催化性能的影响,优化了反应条件。以水为溶剂,n(Fe)∶n(Si)=0.04,n(苯酚)∶n(H2O2)=2∶1,反应温度50℃,催化剂用量0.1g,反应4h,苯酚的转化率达45.5%,苯二酚选择性为94.9%。N2吸附-脱附结果表明,Fe/HMS具有良好的介孔结构,铁进入HMS材料的骨架中,并且催化剂具有良好的稳定性,循环使用后骨架保持完整。     

苯官能化MCM-41的合成、表征、磺酰化及与二胺的反应

以三乙氧基硅基苯((C₂H₅O)₃Si-Ph，（(triethoxysilyl)benzene，TESB)以及正硅酸乙酯（TEOS）的混合液为硅源，以溴代十六烷基吡啶(CPBr)为模板剂，在HCl介质中合成了苯官能化的有机-无机杂化介孔分子筛MCM-41。对合成的分子筛用FT-IR、PXRD、TEM、N₂吸附-脱附等手段进行了表征。结果表明，合成的苯官能化的有机-无机杂化介孔分子筛具有良好的介孔孔道结构。用三甲基氯硅烷对分子筛表面的Si-OH进行了封端处理，用氯磺酸对合成的苯官能化的有机-无机杂化介孔分子筛进行了磺酰化，并与各种二胺进行了反应。     

不同助剂对CuO-ZnO/SBA-15催化CO_2加氢制甲醇性能影响的研究

以硅质骨架结构介孔分子筛SBA-15为载体,采用浸渍法合成CuO-ZnO/SBA-15(CZ/SBA-15)、CuO-ZnO-MnO_2/SBA-15(CZM/SBA-15)、CuO-ZnO-ZrO_2/SBA-15(CZZ/SBA-15)三组多孔催化剂,在固定床反应器上评价了各组催化剂催化CO_2加氢合成甲醇的性能,同时结合N_2吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、程序升温脱附(H_2-TPD、CO_2-TPD)、N_2O滴定、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)等表征研究了不同助剂对CO_2催化加氢制甲醇的影响。结果表明,催化剂中的金属氧化物改变了SBA-15分子筛载体的孔径大小和比表面积;催化剂CuO-ZnO-MnO_2/SBA-15、CuO-Zn O-ZrO_2/SBA-15中铜的分散度(D_(Cu))和比表面积(A_(Cu))更大,表面CuO粒径更小,更易被还原;相比Mn-O簇,Zr-O簇为增强了碱性位点,提高了甲醇选择性。此外,CuO-ZnO-ZrO_2/SBA-15具有更高的氧空位浓度,催化活性更好,其甲醇选择性为25.02%,与CuO-ZnO/SBA-15、CuO-ZnO-Mn O_2/SBA-15相比分别提高了28%和136.9%,催化效果最好。     

Cu掺杂对介孔VOx-TiO2催化苯羟基化制苯酚的影响

将Cu作为第二金属,制备了不同Cu掺杂量的和不同温度下焙烧的双金属改性的Cu/VOx-TiO2复合催化剂,并用于液相苯直接羟基化制苯酚反应中.固定钒的含量为4.3%,合成了一系列不同Cu掺杂量(w=0.29%~2.5%)的催化剂,并在不同的温度下(350~650°C)进行了焙烧.利用X射线衍射、N2吸附-脱附、扫描电镜、透射电镜、H2程序升温还原以及X射线光电子能谱对催化剂进行了表征.结果表明,加入Cu后催化剂仍保持有序的介孔结构,并且有效地促进了VOx物种在载体TiO2上的分散和VOx物种的还原,同时提高了催化剂的热稳定性,其中Cu以+2价的形态存在于催化剂中.另外,考察了催化剂用量,反应温度等对苯羟基化反应性能的影响.     

介孔载体嫁接的Schiff碱铬配合物催化氧化苯甲醇合成苯甲醛

将Cr(salen)配合物分别嫁接于介孔SiO2,MCM-41和SBA-15上制备成非均相Schiff碱铬配合物,并用FT-IR,UV-Vis,XRD,N2吸附和元素分析等对非均相铬配合物进行了表征.以30%的H2O2为氧化剂,以非均相铬配合物为催化剂,在无有机溶剂、相转移催化剂和添加剂的条件下,研究了选择性催化氧化苯甲醇合成苯甲醛的反应.结果表明,非均相铬配合物都表现出较好的催化性能.选择不同的介孔载体对非均相铬配合物的催化性能有较大的影响,Cr(salen)/MCM-41配合物显示有最好的催化性能;在优化的反应条件下,苯甲醇转化率可达52.5%,苯甲醛选择性为100%,且该非均相铬配合物重复使用4次后仍保持较好的催化性能.     

有机官能化介孔硅基材料负载纳米金催化剂的制备及其催化性能

一步合成了桥键嵌入二硫醚官能化介孔硅基材料(PMO-SBA-15),利朋介孔硅基材料孔道内表面的二硫醚基团捕获纳米金(Au)粒子的作用,获得了负载型纳米Au催化剂(Au-PMO-SBA-15).小角X射线衍射和低温N2吸附-脱附的结果表明,PMO-SBA-15和Au-PMO-SBA-15均保持典型的介孔结构;高分辨透射电镜观察到纳米Au粒子在载体孔道内分散均匀,甲均粒径为(2.2±0.2)nm.以70%的叔丁基过氧化氧水溶液为氧化剂,考察了纳米Au催化剂Au-PMO-SBA-15在苯甲醇氧化反应中的催化性能.结果表明,当反应温度为353 K、反应时间为5 h时,苯甲醇的转化率为29.1%,苯甲醛的选择性为100%,且催化剂重复使用7次其催化活性和苯甲醛选择性基奉不变.     

Cu/SiO_2催化香茅醇一步合成香茅腈的研究

以香茅醇为原料、制备的介孔Cu/SiO_2为催化剂,在固定床反应器中对一步法催化香茅醇合成香茅腈进行了研究。采用气象色谱、红外光谱和质谱对反应产物进行了定性定量分析。考察了反应温度、氨醇摩尔比和原料空速(WHSV)对反应的影响。实验结果显示,以Cu/SiO_2为催化剂,反应温度270℃、0.1MPa、氨醇摩尔比4.5和原料空速1.24 h~(-1)时,反应转化率达到99.52%,香茅腈选择性达89.66%。并在最佳反应条件下,对Cu/SiO_2催化剂的稳定性进行了研究,实验表明,400h后催化剂失活。     

铈改性的铜/六方介孔二氧化硅催化剂在温和反应条件下高效地将草酸二甲酯氢化为乙二醇（英文）

采用蒸氨法制备了一种高效的铈改性铜/六方介孔二氧化硅(xCe-Cu/HMS)催化剂，用于草酸二甲酯(DMO)气相化学选择性氢化成乙二醇(EG)。铈助剂可以显著提高催化剂的性能，在引入1.2%的铈后，催化剂的性能最好。在温和的条件下(200℃，2.0MPa, H₂/DMO=100, LHSVDMO=1.2h^-1), DMO转化率和EG选择性分别达到了99.6%和96.3%。表征结果显示，Ce修饰的Cu/HMS可以增强Cu与载体之间的相互作用，改善Cu的分散性，并保持适当的Cu⁺/(Cu⁺+Cu⁰)的比例。本研究采用简单、低成本的路线，合成了具有优良催化性能的Ce改性的Cu-HMS催化剂，实现了在温和的条件下DMO向EG的高选择性转化。     

介孔分子筛MCM-41负载磷钨酸催化合成香兰素1,2-丙二醇缩醛

以香兰素和1,2-丙二醇为原料,以介孔分子筛MCM-41负载磷钨酸为催化剂,环己烷为带水剂,合成了香兰素1,2-丙二醇缩醛.考察了醛醇物质的量比、反应时间、带水剂用量、催化剂用量及负载量对产率的影响.实验表明,介孔分子筛MCM-41负载磷钨酸是合成香兰素1,2-丙二醇缩醛的理想催化剂,较优反应条件为:n(香兰素)∶n(1,2-丙二醇)=1∶2.4,负载量为50%,催化剂用量为反应物总质量的2.0%,带水剂环己烷15mL,回流反应2.0h,香兰素1,2-丙二醇缩醛的收率达92%以上.     

介孔调变对CuY催化剂甲醇氧化羰基化反应活性的影响

碱溶液处理NaY分子筛形成的介孔有利于反应物及产物分子的扩散,调节碱溶液浓度可控制Y分子筛中的介孔结构,通过溶液离子交换法制备CuY催化剂,研究了NaY分子筛介孔结构调变对CuY催化剂催化甲醇氧化羰基化反应活性的影响。通过BET、~(29)Si-NMR、XRD、NH_3/CO-TPD、H_2-TPR和TEM等表征及催化活性分析表明,在碱溶液处理过程中,NaY分子筛骨架中的Si(0Al)和Si(1Al)原子被优先脱除,且笼结构坍塌使得临近超笼连接,逐步形成直径为3.47~3.66 nm,孔容介于0.142~0.226cm~3·g~(-1)的介孔,在提高反应物分子和产物分子扩散性能的同时,提高了活性物种的可接近性。随着碱液浓度的增加,CuY催化剂的催化活性先升高后降低。当碱液浓度为0.2 mol·L~(-1)时,NaY分子筛介孔直径为3.47 nm,孔容达到最大(0.226 cm~3·g~(-1)),相应CuY催化剂DMC的时空收率、选择性和甲醇转化率分别达到204.0 mg·g~(-1)·h~(-1)、67.8%和14.0%,活性最佳。