Pt/TiO2催化剂上CO氧化反应动力学研究

利用沉积沉淀法制备了Pt/TiO₂催化剂, 将其在不同温度下焙烧, 以得到不同颗粒尺寸的Pt. 并将这些样品用于CO催化氧化反应以及反应动力学研究. 结果表明: 焙烧温度对催化剂有明显影响, Pt 颗粒尺寸随着焙烧温度的升高而增加; 与此同时, CO催化活性随焙烧温度的升高呈先增加后降低的趋势, 其中, 400℃焙烧的样品表现出最高的催化活性. 反应动力学结果表明, 催化剂上CO氧化反应表观速率方程为r=5.4×10^-7p_CO^0.17p_O2^0.36,说明在该催化剂上CO氧化遵循Langmuir-Hinshelwood机理. 同时, 对催化剂进行了CO化学吸附红外光谱和O₂化学吸附表征. 结果表明, 随着焙烧温度的升高, 催化剂上CO和O₂吸附量均呈现先升高后降低的趋势, 这与反应结果和反应动力学方程一致, 说明反应受到催化剂表面上CO和O₂吸附浓度的影响. 而在400℃焙烧的催化剂上, CO和O₂吸附量均最高, 因此其反应活性也最好. 这可能是焙烧过程影响了Pt 和TiO₂之间的相互作用引起的.     

模板沉淀法制备高比表面积MnOx-CeO2催化剂及其CO低温氧化活性

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂, Ce(NO3)3和Mn(NO3)2为前驱体, 通过沉淀法制备了一系列晶粒小于5 nm的高比表面积MnOx-CeO2催化剂, 并考察了催化剂的CO氧化反应性能. 采用XRD、Raman光谱、TPR和N2气吸附脱附等手段对催化剂的比表面积、晶粒大小和物相组成进行了表征. 当Mn摩尔分数≤34%时, 催化剂的比表面积在160~170 m2/g之间; 当锰含量进一步提高后, 催化剂的比表面积呈下降趋势. 当Mn摩尔分数≤34%时, XRD只检测到CeO2物相, 而Raman光谱则检测到α-Mn2O3的存在. 催化剂上表现出较好的CO氧化活性, 这主要归因于高比表面积. 随着锰含量的增加, 催化剂的轻化频率(TOF)下降, 表明高分散、小晶粒的氧化锰物种是催化剂的活性物种. H2-TPR结果表明, 催化剂的CO氧化活性还与催化剂中高价锰物种有关. 焙烧温度升高使催化剂的晶粒增大、比表面积减小, 同时催化剂中锰的平均价态降低, 导致CO氧化活性下降.     

CO脉冲色谱法研究Cu-Ni/AC催化剂的吸附性能

本文采用CO脉冲色谱法研究了新型低温炭载合成甲醇催化剂Cu-Ni／AC在不同吸附温度下对CO的吸附性能，对比还考察了工业C-301合成甲醇催化剂对CO的吸附情况。结果表明，在相同吸附温度下，除240℃下经240℃H2还原的Cu-Ni／AC催化剂外，Cu-Ni／AC对CO的吸附量总体比工业C-301催化剂高。对Cu-Ni／AC而言，随着吸附温度的升高，CO的吸附量均呈下降趋势；经H2350℃还原的样品对CO的吸附量明显高于经240℃还原的催化剂。     

预处理气氛对Co-ZrO2共沉淀催化剂结构的影响

考察了共沉淀Co-ZrO2催化剂在不同气氛(Ar、H2、CO和CO+H2)、不同温度下处理后, 催化剂织构、晶相以及形貌的变化规律. 结果表明, 在惰性气氛或氢气氛处理过程中, 催化剂在500 ℃以上发生明显烧结. 经上述处理并暴露于空气后, 催化剂中钴物种均以Co3O4形式存在, 且催化剂粒子外形无明显变化. CO气氛还原使催化剂破碎严重, 同时发生明显的积碳现象, 催化剂中钴物种以面心单质钴为主要形式. 合成气处理对催化剂破坏行为不明显, 但催化剂烧结现象严重, 催化剂中Co物种以面心立方和六方两种晶型共存.     

铁改性水滑石基Pt/BaO/MgFeO催化剂焙烧温度对催化剂结构及NO_x吸附-还原性能的影响

采用共沉淀法和浸渍法制备了贵金属负载均匀的镁铁水滑石基稀燃氮氧化物捕集(LNT)催化剂,并采用多种表征手段研究了焙烧温度对催化剂结构及NO_x吸附-还原反应的影响。结果表明,500-700℃焙烧后催化剂晶相结构稳定,800℃焙烧后催化剂表面出现烧结,Pt颗粒发生团聚;随焙烧温度升高,催化剂的NO_x脱附峰面积先减小后增大,但峰值温度变化不大;与500℃焙烧催化剂相比,800℃焙烧后催化剂表面NO_x吸附物种及吸附路径发生改变,而还原反应产物中氨气/氮气体积比下降,NO_x转化效率由91.7%降为85.2%。     

醋酸对环己烷气相氧化脱氢产物选择性影响的研究

以α1-VOPO4相为催化剂, 在环己烷气相氧化脱氢反应中, 通过在原料中加入醋酸可控制反应产物的分布. 研究了不同醋酸量对目标产物选择性的影响, 醋酸在反应体系中优于环己烷吸附在α1-VOPO4催化剂的表面上, 使催化剂表面形成孤立的活性中心, 避免了产物环己烯的深度氧化. 反应温度为450 ℃, 醋酸与环己烷的摩尔比为12.9∶1时, 环己烷的转化率为6.9%, 环己烯的选择性为100%.     

不同形态ZrO2负载Co催化剂上CO+H2吸附与反应行为研究

利用FTIR,TPSR和微量反应技术考察了CO和CO/H2在无定形、四方相和单斜相3种形态氧化锆为载体的钴基催化剂上的吸附和反应行为.结果表明,CO在以不同形态氧化锆为载体的催化剂上的吸附形式和转化行为具有较大差异.在单斜氧化锆为载体的催化剂上生成桥式和多桥式吸附的CO,并容易进一步加氢生成烃类物种,具有较高的反应活性和C5+烃的选择性.而以四方氧化锆为载体的催化剂上桥式吸附的CO较稳定,加氢反应活性较低.     

PdO-CeO2复合氧化物催化剂的CO低温氧化

采用共沉淀法制备了一系列不同Pd含量的PdO-CeO2复合氧化物催化剂, 并考察了该催化剂的CO低温氧化反应催化性能. 运用X射线衍射(XRD), 物理吸附(BET), CO化学吸附, 程序升温还原(TPR), 脉冲反应等技术对催化剂进行了表征. XRD结果表明, 焙烧温度从400 ℃升高到800 ℃, 有利于CexPd1-xO2-δ固溶体的形成. 然而焙烧温度升至1000 ℃时, 导致Pd从固溶体中析出. 催化剂的CO氧化活性(TOF)与CexPd1-xO2-δ固溶体的含量存在一定的对应关系. 随着CexPd1-xO2-δ固溶体含量的增加, CO氧化的TOF值大, 可见CexPd1-xO2-δ固溶体的形成对CO氧化活性有着主要的贡献. 在催化剂焙烧温度相同的条件下, 催化剂的CO氧化活性与Pd粒子大小无对应关系. 脉冲反应进一步说明PdOx的CO氧化活性高于金属Pd.     

PdO-CeO2复合氧化物催化剂的CO低温氧化

采用共沉淀法制备了一系列不同Pd含量的PdO-CeO2复合氧化物催化剂,并考察了该催化剂的CO低温氧化反应催化性能.运用X射线衍射(XRD),物理吸附(BET),CO化学吸附,程序升温还原(TAR),脉冲反应等技术对催化剂进行了表征.XRD结果表明,焙烧温度从400 ℃升高到800℃,有利于CexPd1-xO2-δ固溶体的形成.然而焙烧温度升至1000℃时,导致Pd从固溶体中析出.催化剂的CO氧化活性(TOF)与CexPd1-xO2-δ固溶体的含量存在一定的对应关系.随着CexPd,1-xO2-δ固溶体含量的增加,CO氧化的TOF值大,可见CexPd1-xO2-δ固溶体的形成对CO氧化活性有着主要的贡献.在催化剂焙烧温度相同的条件下,催化剂的CO氧化活性与Pd粒子大小无对应关系.脉冲反应进一步说明PdOx的CO氧化活性高于金属Pd.     

还原气氛对钴锆共沉淀催化剂结构和费托合成反应性能的影响

采用程序升温还原、氮吸附、原位X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等方法研究了不同还原气氛对钴锆共沉淀催化剂结构的影响,并考察了催化剂上费托合成反应的性能.结果表明,H2还原对催化剂的破坏程度较小,活性相主要是面心立方钴;CO还原导致催化剂发生积碳,催化剂中出现面心立方钴和六方钴的混晶;合成气还原使催化剂烧结严重,单质钴以面心立方和六方两种晶相存在.费托合成反应结果表明,CO还原后催化剂没有催化性能,H2还原与合成气还原后催化剂的催化活性相差不大,但前者CH4选择性较低.     

K-Mo基催化剂的表面酸性与其合成醇选择性

对500℃和800℃焙烧制得的氧化态K－MoO3／γ－AlO3，K－MoO3／SiO2及非负载K－Mo催化剂进行硫化后，测试其合成醇活性．结果表明500℃焙烧制得的负载型催化剂显示较高的合成低碳烃活性和较低的合成低磷醇选择性，经800℃焙烧后，合成低磷醇的选择性大幅度提高．500℃焙烧的非负载K－Mo催化剂显示较高的合成醇选择性，经800℃焙烧后，促碳醇的选择性保持不变．用氨的吸附及TPD方法测定了各样品的酸性，并与催化剂活性对照，发现催化剂酸性越强，酸量越大，则其合成醇选择性越低．催化剂上的乙醇分解实验证实，催化剂的酸量大小与它的醇分解活性成正变关系，这些结果说明催化剂酸性对其合成醇性能有直接的影响．     

还原温度对Fe-Mo催化剂性质及F-T合成性能的影响

研究了还原温度对Fe-Mo催化剂性质及费托(F-T)合成性能的影响。采用N₂物理吸附、X射线衍射、穆斯堡尔谱和H₂程序升温脱附技术对催化剂进行了表征。结果表明,随还原温度升高,金属铁晶粒粒径增大,金属铁上的H₂吸附量先升后降;催化剂还原度提高,反应态催化剂碳化铁含量递增。催化剂F-T合成性能在280 ℃、1.5 MPa、2 000 h^-1、合成气H₂/CO比为2.0条件下在固定床反应器中测试。反应结果表明,随还原温度提高,催化剂接近稳态时的活性和重质烃选择性(C₅⁺)先升后降,而甲烷选择性则先降后升。350 ℃还原催化剂具有最佳F-T合成反应性能。     

Cu、K助剂对FeMn/SiO2催化费托合成的影响

研究了Cu、K助剂对共沉淀型FeMn/SiO2催化剂还原行为、吸附行为及费托(F-T)合成活性和选择性的影响. Cu助剂以与Fe、Mn、SiO2共沉淀的方式引入, 而K助剂是在喷雾干燥前均匀加入沉淀浆料引入的. 结果表明, Cu可明显提高催化剂的还原性能, K助剂能促进催化剂在CO中的还原但抑制在H2中的还原, 而同时加入Cu和K会进一步促进催化剂在H2或CO中的还原; Cu助剂能促进H2吸附而K助剂对H2吸附无明显影响; Cu在一定程度上提高了F-T合成活性, 缩短了反应诱导期, K明显促进了CO的转化而相对抑制了H2的转化, 并且延长了反应的诱导期, Cu与K协同作用不仅提高反应的转化率而且缩短了反应的诱导期; K使得烃产物平均分子量增加, Cu单独对烃产物分布影响不明显, 而与K共同作用会进一步增加烃产物的分子量.     

焙烧温度对K改性Ag-Fe/ZnO-ZrO2催化剂结构和CO加氢合成低碳混合醇醚性能的影响

采用并流共沉淀法在不同焙烧温度下制备K改性Ag-Fe/ZnO-ZrO₂催化剂,考察不同焙烧温度对催化剂CO加氢合成低碳混合醇醚反应性能的影响。通过N₂物理吸附(N₂-adsorption)、X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H₂-TPR)、一氧化碳程序升温脱附(CO-TPD)等手段对催化剂进行表征。结果表明,250 ℃焙烧的催化剂,由于焙烧温度较低,表面尚未形成足够多的活性位,未能达到最佳的催化性能;300 ℃焙烧的催化剂,其CO转化率最高、醇醚选择性较高,醇醚时空产率达到最大值。随着焙烧温度进一步升高,CO转化率逐渐降低,醇选择性先降低后增大,二甲醚(DME)选择性逐渐增大,醇醚时空产率逐渐降低。催化剂性能主要与其比表面积、还原性能、所含银铁复合物分散度及CO吸脱附性能有关,即比表面积较大、易于被还原、银铁复合物分散度较高以及较多的CO吸脱附活性位,有利于催化剂CO加氢转化。催化剂表面活性位对CO的非解离吸附强度降低,有利于醇醚产物的生成;而对CO的解离吸附强度增强,则不利于烃类产物的生成。     

含氮合成气在三相淤浆床-固定床中直接合成二甲醚

在三相淤浆床－固定床反应装置中,研究含氮合成气直接合成二甲醚。使用双功能混合催化剂,粒度为0.15 mm～0.18 mm。在220 ℃～260 ℃、3.0 MPa～7.0 MPa、空速1 000 mL·g-1·h-1时考察了温度、压力及两种反应器中催化剂的装填比例对CO转化率及二甲醚选择性的影响。结果表明,一氧化碳转化率随反应压力的增加而提高,随着温度升高二甲醚的选择性变化不大,CO转化率的升高较明显,因此在催化剂活性适宜的温度范围内,该反应装置可以采用较高的反应温度。当260 ℃、7.0 MPa、三相床与固定床中催化剂比例为1∶1时,CO的转化率可达84.5％,二甲醚的选择性为78.7％。淤浆床－固定床反应装置具有操作稳定性好、CO转化率高的优点。催化剂在该装置中反应370 h活性没有明显下降。     

二氧化碳和丙烯直接合成甲基丙烯酸NiPMo12催化剂的研究

用硝酸镍对磷钼酸(MPA)进行改性制得NiPMo12催化剂.采用ICP,XRD,Tg-DTA,EXAFS,IR,TPD-MS和微反技术研究了催化剂的化学组成、分子结构、化学吸附性质和催化反应性能.350℃下NiPMo12催化剂仍保持原有的Keggin结构.CO2在Lewis酸位Ni(Ⅱ)和Lewis碱位Ni—O—Mo的桥氧协同作用下可生成CO2桥式吸附态Ni(Ⅱ)←O—(CO)—(O-—Ni).丙烯在催化剂上存在多种吸附态.在氢转移和碳插入作用下得到了反应产物MAA.在290℃和1MPa的反应条件下,丙烯的摩尔转化率为2.6%,产物MAA选择性为96%.     

不同MgO担体对Ba-Ru/MgO氨合成催化剂物化性质和反应性能的影响

采用不同沉淀剂制备了MgO材料,以其为载体制备了Ba-Ru/MgO氨合成催化剂,考察了沉淀剂种类和BaO助剂对其氨合成性能的影响.通过X射线衍射(XRD)、N2物理吸附、X射线荧光光谱(XRF)、透射电镜(TEM)、H2程序升温还原(H2-TPR)、CO2程序升温脱附(CO2-TPD)、H2程序升温脱附(H2-TPD)和N2程序升温脱附(N2-TPD)表征手段,对不同沉淀剂影响Ba-Ru/MgO催化剂氨合成性能的原因进行了探索.结果表明:采用(NH4)2CO3作沉淀剂制备的Ba-Ru/MgO催化剂表面Ru物种易于在低温下还原,催化剂表面在低温区具有较多数量的弱碱性吸附位,在450℃、5.0 MPa和5 000 h-1条件下,由(NH4)2CO3做沉淀剂制备的Ba-Ru/MgO催化剂活性最高,出口氨浓度为3.74%.BaO助剂的加入大大减少了Ba-Ru/MgO催化剂表面吸附氢的数量,增大表面脱附氮的数量,从而易于N2解离吸附,提高氨合成反应速率.     

二氧化碳和丙烯在Cu2(OEt)2/SiO2催化下超临界合成甲基丙烯酸

负载型双核金属乙氧基配合物催化剂Cu2(OEt)2／SiO2采用表面改性法制备。运用滴定、IR、DSC和超临界反应技术对催化剂的表面结构、化学吸附性质和反应性能进行了研究。结果表明：负载型双核金属乙氧基配合物Cu2(OEt)2／SiO2中Cu”与载体SiO2表面O^2-以双齿配位形式键合,存在Cu2(OEt)2双核结构;二氧化碳在催化剂表面吸附形式形成桥式和乙氧碳酸酯基物种两种吸附态,丙烯则只有一种分子吸附态;在超临界的反应条件下,二氧化碳和丙烯在Cu2(OEt)2／SiO2催化剂上可以高选择性地合成甲基丙烯酸;反应物分子共吸附于催化剂表面,同一活性基元以及羧酸根与丙烯解离吸附态的形成是反应顺利进行的关键因素。     

Zn、Mn助剂对CuFe合成低碳醇催化剂的影响

研究了锌、锰助剂对CuFe合成低碳醇催化剂结构及性能的影响. 低温N2吸附、X射线衍射(XRD)和H2-程序升温还原(H2-TPR)结果表明, 锌的添加导致催化剂比表面下降, 不利于活性相的分散; 而锰则促进铜铁的分散, 增加了铜铁的接触面积, 有利于二者之间的相互作用. CO吸附的漫反射红外光谱(DRIFT)表明, 锌增强了铁对CO的吸附能力, 这种效应与ZnFe2O4的形成有直接关系; 而锰助剂由于稀释效应, 减弱了铁对CO吸附能力和链增长能力. 催化剂的反应性能测试表明, 与CuFe催化剂相比, CuZnFe催化剂的活性大幅度提高, 但C2+醇选择性下降; CuFeMn催化剂的活性却有所下降, C2+醇选择性也降低, 但总醇的选择性提高. 双助剂修饰的催化剂表现出明显的协同效应, 改变了催化剂的织构, 降低了Cu的还原温度, 修饰了Fe的还原性能. 更重要的是, Zn和Mn的添加显著增强了CO在催化剂表面的吸附量. 催化剂催化性能总体上优于CuZnFe和CuFeMn催化剂.     

Effects of Citric Acid Concentration and Activation Temperature on the Synthesis of Carbon Nanotubes

A series of Ni-La-Mg catalyst samples were prepared by citric acid complex method, and carbonnanotubes were synthesized by catalytic decomposition of CH4 on these catalysts. The effects of the citricacid concentration and the activation temperature on catalytic activity were investigated by CO adsorption,TEM and XRD techniques. The experimental results showed that the particle size of the catalysts preparedthrough gel auto-combustion varied with the concentration of citric acid. Therefore carbon nanotubes with different diameters were obtained correspondingly. The effect of activation temperature on the activity of catalyst was negligible from 500 to 700℃, but it became pronounced at lower or higher temperatures.