添加氧化镧对镍催化剂上一氧化碳甲烷化反应的影响

用脉冲热重差热法及程序升温脱附法研究了添加氧化镧对镍催化剂催化一氧化碳甲烷化反应的影响。结果表明,氧化镧对氧化镍的还原温度没有显著影响。它使无载体的镍催化剂的金属镍表面积稍有降低,但可使Ni/γ-Al_2O_3的镍表面积增加。氧化镧使吸附在镍上的一氧化碳发生解离和岐化反应能力增加,但使氢在镍上的吸附强度减弱。由这两种作用的综合结果,使得添加氧化镧之后的镍催化剂对一氧化碳甲烷化催化反应的转化频率没有显著变化。     

Sm2O3对Ni／sepiolite甲烷化催化剂的影响

采用浸渍法制备了Ni/sepiolite及Ni-Sm/sepiolite催化剂并测定了催化剂的CO甲烷化活性，采用抗热实验，XPS及CS2中毒等手段研究了钐对Ni/sepiolite催化剂的影响，结果表明，加入Sm2O3提高了Ni/sepiolite催化剂的甲烷化活性，催化剂热稳定性及抗毒能力，降低了镍原子的电子结合能。     

Ni系列催化剂上甲烷直接氧化制合成气

采用固定床流动反应装置，考察负载型Ｎｉ系列催化剂在甲烷直接氧化制合成气反应上的催化活性．空速为５．０×１０５ｈ－１，ＣＨ４／Ｏ２＝２条件下，不同Ｎｉ含量的催化剂中，１５％Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３活性较好．利用ＴＰＤ和ＸＲＤ技术将催化剂引发温度与催化剂组成进行关联，并在７００℃下考察空速对催化性能的影响．随着空速的增加，ＣＨ４的转化率增加，７．０×１０５ｈ－１时达到最大，与此同时，ＣＯ的选择性一直增加．实验结果说明在非平衡体系中，ＣＯ和Ｈ２是由ＣＨ４直接转化而来，ＣＯ２是ＣＯ深度氧化的产物，在此基础上对催化剂过程的机理作了初步的探讨．     

助催化剂Sm2O3对甲烷化镍催化剂的作用

金属镍催化剂广泛地应用于石油、化肥等工业.八十代初,人们发现稀土氧化物能有效地提高甲烷化镍催化剂性能,并加强了对其添加效应以及作用机理的研究.但此类报道主要集中于La_2O_3、CeO_2等,而对其它稀土氧化物报道甚少.本文采用XRD、TEM、XPS和TPSR等手段,探讨了添加Sm_2O_3对甲烷化镍催化剂的作用,并比较了2种浸渍法所产生的结果.     

反应温度对甲烷部分氧化Ni/SiC催化剂催化行为的影响

利用X射线衍射、热重分析、X射线光电子能谱、透射电镜等方法,考察了反应温度对甲烷部分氧化Ni/SiC催化剂活性和积炭的影响.结果表明,在甲烷部分氧化过程中,反应温度不仅影响催化剂的活性,而且影响催化剂活性组分的存在形式、积炭量以及积炭的形貌.在500℃下,催化剂活性很低,表面Ni物种十分复杂,催化剂积炭严重,主要为碳纳米管.但在850℃下,催化剂具有稳定的高活性,活性组分表面物种主要为金属Ni,催化剂积炭量少,主要为壳状碳.     

不同载体Ni基负载型催化剂对甲烷部分氧化制合成气催化行为研究

采用浸渍法制备了单一载体(Al₂O₃、ZrO₂、CeO₂)和ZrO₂、CeO₂改性的Al₂O₃复合载体的Ni催化剂,考察了在甲烷部分氧化制备合成气反应中的催化性能。通过N₂-物理吸附、H₂程序升温还原、X射线衍射、NH₃程序升温脱附和程序升温氧化等技术对催化剂进行了表征。结果表明,在单一载体催化剂中,Ni/Al₂O₃具有较大的比表面积,其初始反应活性较高,但该催化剂表面易形成大量的积炭而快速失活。Ni/ZrO₂和Ni/CeO₂催化剂比表面积较小,活性金属Ni在其表面分散性差,催化剂具有较低的CH₄转化率。而CeO₂和ZrO₂改性的Al₂O₃复合载体催化剂,具有较大的比表面积,反应活性明显高于单一载体催化剂。CeO₂-Al₂O₃复合载体催化剂具有最高的反应活性和较好的反应稳定性。同时表明,含CeO₂催化剂反应后表面积炭较少,CeO₂的储放氧功能增强了催化剂对O₂的活化,提高催化剂活性的同时,可以抑制积炭的生成。     

甲烷氧化偶联催化剂Li/MgO的结构及表面性质的研究

本文用XRD、TEM、XPS和荧光光谱等方法研究了一组不同Li~+含量的Li/MgO催化剂的结构及表面性质,并与它们的氧化偶联甲烷的催化性能相关联。结果表明,低配位O~(2-)(O_(3c)~(2-))是使甲烷活化的活性中心。O_(1s)结合能为531.9eV的氧物种是对甲烷氧化偶联反应的C_2选择性起作用的活性氧物种。     

几个制备因素对低镍甲烷化催化剂结构和性能的影响

对Ni/Al_2O_3催化剂体系的制备方法与其结构和性能的关系已有不少研究报道,文献多侧重于比较各不同制备方法之间的差异,对同一方法的各步骤条件的影响研究尚不多,且缺少微观结构与宏观性能的直接关联。为此,本文研究了某些制备因素对低含Ni量Ni/Al_2O_3催化剂性能的影响,旨在找出制备条件-结构状态-催化性能之间的联系,为催化剂的有效设计提供依据。     

载体对合成气制甲烷镍基催化剂性能的影响

考察了A12O3-1,Al2O3-2和SiO2负载的Ni基催化剂上合成气制甲烷的反应活性和稳定性.结果表明,Ni/Al2O3-2和Ni/SiO2催化剂表现出较高的催化活性和稳定性,而Ni/Al2O3-1催化剂稳定性极差.采用X射线衍射、透射电镜、程序升温还原、N2吸附-脱附和热重分析等技术对催化剂进行了表征.结果显示,...     

沉淀剂对镍基甲烷化催化剂性能的影响

利用尿素、碳酸铵、氨水三种沉淀剂制备了不同的镍基甲烷化催化剂,考察了沉淀条件对催化剂性能的影响。通过XRD、H₂-TPR、BET、TPO等方法对催化剂进行表征。结果表明,使用不同沉淀剂所得催化剂性能各不相同。采用尿素沉淀剂,颗粒的比表面积达到了223.55m²/g,具有较稳定的催化活性;碳酸铵沉淀颗粒粒径较大,分散也不够均匀,催化剂更容易积炭;氨水沉淀制备的催化剂粒径小,与载体结合性强,高温下活性组分易于流失。分析认为,沉淀剂影响了催化剂前驱体的形态和结构,造成了分散度、晶相结构、对氢的吸附性质以及抗积炭性等多方面的差异,表现出甲烷化反应活性和稳定性的不同。     

Effect of decomposition of catalyst precursor on Ni/CeO2 activity for CO methanation

CO methanation on Ni/CeO₂ has recently received increasing attention. However, the low-temperature activity and carbon resistance of Ni/CeO₂ still need to be improved. In this study, plasma decomposition of nickel nitrate was performed at ca. 150°C and atmospheric pressure. This was followed by hydrogen reduction at 500 °C in the absence of plasma, and a highly dispersed Ni/CeO₂ catalyst was obtained with improved CO adsorption and enhanced metal-support interaction. The plasma-decomposed catalyst showed significantly improved low-temperature activity with high methane selectivity (up to 100%) and enhanced carbon resistance for CO methanation. For example, at 250°C, the plasma-decomposed catalyst showed a CO conversion of 96.8% with high methane selectivity (almost 100%), whereas the CO conversion was only 14.7% for a thermally decomposed catalyst.     

部分氧化碳化硅提高钯催化氧还原反应性能

燃料电池具有能量转换效率高的优点,是能量转换与储存的高效器件之一.目前,燃料电池阴极氧还原反应(ORR)动力学缓慢,并且催化ORR大量使用铂碳(Pt/C)催化剂,由于Pt储量少,价格高,载体碳材料易发生碳蚀导致催化剂稳定性降低,限制了其进一步商业化应用.钯(Pd)与Pt为同族元素,具有相似的电子结构和化学性质,其储量是...     

氧化锆改性的Ni/LaAl11O18用于CO甲烷化反应:催化剂结构对催化性能的影响

对于煤制天然气,CO甲烷化技术起着重要作用,其研究核心之一是高效催化剂的开发.目前,CO甲烷化催化剂主要采用金属Ni作为活性组分,但存在高温易烧结和易积炭等问题.因此,如何使其同时具有较高的催化活性和高温稳定性是亟待解决的问题.针对这些问题,本文以高热稳定性的六铝酸镧(LaAl11O18)为载体,采用浸渍法担载金属镍,制备了Ni/LaAl11O18催化剂;以高化学惰性的ZrO2为包覆层,采用改进的连续吸附反应法,将ZrO2前驱体液相沉积在Ni/LaAl11O18表面进行改性,制备了具有包覆结构的Ni/LaAl11O18@ZrO2甲烷化催化剂.探讨了ZrO2在Ni/LaAl11O18表面的分布形式以及不同沉积包覆量对催化剂结构、CO甲烷化催化剂活性和稳定性的影响.分别采用氮气物理吸附、X射线衍射、透射电镜、扫描电镜、氢气程序升温还原、氢气程序升温脱附、X射线光电子能谱、热重分析和电感耦合等离子体原子发射光谱法等手段对催化剂进行了系统表征.结果表明,ZrO2纳米粒子能够同时分布在催化剂活性组分和载体表面,增加了金属?载体间相互作用力,高温还原时可以有效抑制活性金属Ni的烧结,成功构筑了具有显著限域结构的包覆型催化剂.同时,ZrO2的包覆不利于金属的氢气化学吸附.在常压,260?600 oC和120 L g?1h?1条件下对催化剂进行了催化活性测试.结果显示,与未改性的催化剂相比,包覆后催化剂上CO转化率略有降低,但是其CH4选择性明显提高,适量的ZrO2包覆对CH4得率有较好的促进作用,但是过量的ZrO2包覆会因占据过多的金属镍表面使得CO转化率显著降低.在常压,550 oC和120 L g?1h?1空速的操作条件下所进行的107 h稳定性测试结果表明,包覆型Ni/LaAl11O18@ZrO2催化剂展示了良好的高温稳定性,具有优异的抗烧结和抗积碳性能.这主要是因为包覆型催化剂具有良好的"限域"效应,从而显著改善了催化剂的抗烧结性能;同时较强的金属?载体相互作用以及ZrO2助剂对CO2的活化提升了催化剂的消碳能力,增强了Ni/LaAl11O18@ZrO2催化剂的抗积碳能力.总之,本文构筑了一种高稳定性的包覆型催化剂Ni/LaAl11O18@ZrO2,可广泛应用到其他多种高温反应中.     

SiC表面Ni沉积超疏水膜层的形成机理

前期采用环境友好方法制备的改性碳化硅颗粒,经较长时间放置,发现其由亲水性转变为超疏水性,接触角为156°。为解释这一新的现象,采用扫描电子显微镜、能谱、(高分辨)透射电子显微镜、X射线光电子能谱(XPS)对原粉碳化硅、改性后碳化硅及久置碳化硅进行了测试与分析。结果显示：改性后碳化硅经较长时间放置,表面胞状颗粒增大并出现凸起物,粗糙度增加,存在类似于荷叶的微纳米结构。改性后颗粒的主要成分为Ni、Si、O,其中凸起处Ni、O元素的含量明显高于凹陷处。Ni颗粒表面出现清晰的膜层,膜层厚度为2～3 nm,但结晶度偏低。XPS测试结果显示金属镍的特征峰正向移动近4 eV,与镍的氧化态特征峰相一致,从而解释了颗粒表面形态发生细小改变,自发形成超疏水膜层的机理。     

SiC表面Ni沉积超疏水膜层的形成机理

前期采用环境友好方法制备的改性碳化硅颗粒,经较长时间放置,发现其由亲水性转变为超疏水性,接触角为156°。为解释这一新的现象,采用扫描电子显微镜、能谱、(高分辨)透射电子显微镜、X射线光电子能谱(XPS)对原粉碳化硅、改性后碳化硅及久置碳化硅进行了测试与分析。结果显示：改性后碳化硅经较长时间放置,表面胞状颗粒增大并出现凸起物,粗糙度增加,存在类似于荷叶的微纳米结构。改性后颗粒的主要成分为Ni、Si、O,其中凸起处Ni、O元素的含量明显高于凹陷处。Ni颗粒表面出现清晰的膜层,膜层厚度为2~3 nm,但结晶度偏低。XPS测试结果显示金属镍的特征峰正向移动近4eV,与镍的氧化态特征峰相一致,从而解释了颗粒表面形态发生细小改变,自发形成超疏水膜层的机理。     

三维介孔KIT-6上高分散Ni纳米粒子用于CO甲烷化:助剂对催化性能的影响

作为煤制天然气的核心技术之一,CO甲烷化工艺的开发基础便是高效催化剂的研制.目前,CO甲烷化催化剂主要采用Ni作为活性组分,但如何保持其具有较高的催化活性和优异的高温稳定性,仍为当今不得不面临的棘手问题.本文以乙二醇改性的三维介孔KIT-6为载体,利用其较高的比表面积、可调孔径、独特的双螺旋三维孔道结构等特点,通过湿式浸渍法成功制备了由助剂改性的Ni基催化剂,探讨了V,Ce,La,Mn等不同助剂对Ni基催化剂CO甲烷化催化性能的影响.分别采用X射线衍射、氢气程序升温还原、氢气程序升温脱附、傅里叶变换红外光谱、透射电子显微镜、能量色散X射线光谱、激光拉曼光谱和热重分析等手段对催化剂特性进行了表征.结果显示,Ni-V/KIT-6具有最高的Ni纳米粒子分散性(26.5%)和催化还原性,产生了最多的活性位,同时,Si–O–V的形成增强了金属-载体间相互作用,并因载体的三维介孔限制效应而形成较小Ni纳米粒子,这些均有助于提升Ni基催化剂CO甲烷化的催化性能和稳定性.在常压、250–400 oC和60000 mL/(g·h)空速的实验条件下对催化剂进行了催化活性评价测试.结果表明,助剂提高了CO甲烷化低温催化活性,其中,Ni-V/KIT-6在350oC的条件下实现了CO的完全转化,CH4产率也高达85%;其在常压、500oC和60000mL/(g·h)空速的操作条件下所进行的稳定性测试结果还显示,Ni-V/KIT-6也具有优异的抗烧结和抗积碳能力,展示了良好的高温稳定性.因此,Ni-V/KIT-6是一种具有广阔应用前景的CO甲烷化催化剂.     

The determination of surface polarity of bismuth-molybdenum oxidation catalysts by gas chromatography

Summary The adsorption of aromatic and aliphatic hydrocarbons was investigated using gas chromatography on Bi₂O₃, MoO₃ and mixed Bi–Mo oxidation catalysts. As a measure of polarity of a catalyst, the difference between the chemical potential of aromatic and aliphatic hydrocarbons at the same surface concentration was used. The chemical potentials were estimated from elution chromatographic data. The data for C₆–C₉ methylbenzenes and C₆–C₁₂ n-alkanes were obtained in the temperature range 60–300°C in nitrogen as a carrier gas. Using air as carrier gas, introduction of water pulses on a catalyst does not change the elution characteristics. The elution of alkenes, alkynes, dienes and carbonyl compounds was disturbed by reaction of these compounds on the surface. The polarity of catalysts decreased in the order mixed Bi–Mo catalysts, MoO₃, Bi₂O₃. The polarities observed are compared with polarities of some other solids and liquids and the role of polarity of the surface in catalytic oxidation reactions is briefly discussed.     

New efficient catalysts for the aerobic oxidation of ethers

Some nickel, copper, and silver salts or complexes are efficient catalysts for the oxidation of benzylic ethers with oxygen in 1,2-dimethoxyethane. Salts of the weakly coordinating anion trifluoroacetate are particularly efficient, approaching (and, in some cases, improving) the yields obtained with cobalt(II) chloride, the best catalyst so far reported.     

焙烧温度对甲烷催化部分氧化Ni/MgO-Al2O3催化剂结构和性能的影响

采用TPR、BET、XRD、TG及反应性能评价等研究方法,考察了焙烧温度对甲烷催化部分氧化制合成气Ni/MgO-Al2O3催化剂结构和性能的影响。研究结果表明,随焙烧温度的升高, Ni/MgO-Al2O3中的镍物种与载体作用逐渐增强,生成了NiAl2O4尖晶石和NiMgO2固熔体。虽然焙烧温度提高会使催化剂比表面降低,由于尖晶石结构的形成,其热稳定性会明显提高,将有利于抑制催化剂在反应过程中因烧结而失活的可能性。与低温焙烧的催化剂相比,高温焙烧的催化剂仍表现出良好催化反应性能,并具有相对较好的稳定性。高温焙烧的催化剂在反应过程中床层的热点温度相对较低,热点温度波动幅度也较小。低温和高温焙烧的Ni/MgO-Al2O3催化剂在常压、1 083 K、CH4与O2摩尔比为1.8、空速2.66×105 h－1的反应条件下均具有良好的抗积炭性能。     

水对Ni/MgAlO催化丙酮加氢的影响

研究了H2O对Ni/MgAlO催化剂上丙酮加氢为异丙醇的催化反应的影响。结果发现,在丙酮中添加少量H2O可提高丙酮转化率,但超过5%的H2O量则会显著降低催化剂活性。吸附量热结果表明,催化剂表面吸附少量H2O会明显降低异丙醇的吸附热,但对丙酮吸附热的影响较小,这也许是反应体系中少量的H2O能促进丙酮加氢活性的原因之一。当催化剂表面吸附较多H2O后,丙酮、异丙醇和H2的吸附热都降低了,因此反而抑制了丙酮的加氢反应。此外,红外光谱结果表明,预吸附水抑制了催化剂表面异丙醇脱氢生成丙酮,并抑制吸附的丙酮在表面生成烯醇盐或异丙叉丙酮等物种,这也许是少量水能促进丙酮加氢生成异丙醇的另一个重要原因。