Cu/Zn、Cu/Zn/Ni催化剂甲醇部分氧化制氢

研究了甲醇在Cu/Zn及Cu/Zn/Ni催化剂上部分氧化热耦合裂解制氢的反应,系 统地考察了不同O2/CH3OH比及反应温度下催化剂性能.当O2/CH3OH=0.2时,催化剂的性能最 佳.在同样条件下, Cu/Zn催化剂对CO的选择性较Cu/Zn/Ni催化剂低,更具优势. Cu/Zn催化 剂用于甲醇部分氧化反应时,甲醇转化率在150 h寿命实验中基本保持在90％左右. XRD谱图 表明Cu/Zn合金的生成是导致Cu/Zn系催化剂在甲醇裂解反应中快速失活的主要原因,而在部 分氧化反应中, O2的存在可抑制Cu/Zn合金的生成,使Cu/Zn催化剂表现出高度的稳定性.     

Cu-Ni/Zn催化剂甲醇裂解机理原位XPS研究

利用原位XPS 和TPD MS 技术研究了Cu Ni/Zn催化剂在甲醇裂解反应中的机理和活性中心.TPD MS脱附产物中仅检测到CH3OH、H2和CO,而未发现CH4和CH3OCH3、HCOOCH3等其它含氧物种,说明在CH3OH裂解过程中仅包括O－H、C－H键的断裂,而不存在C－O键的断裂过程.In situ XPS的研究发现,在反应温度升高到200 ℃以上时,Cu/Zn催化剂中的Zn明显被还原,反映出Cu/Zn催化剂失活过程的Cu Zn合金生成过程,而在Cu Ni/Zn催化剂中未观察到Zn的还原,且表面出现Cu＋/Cu0共存的现象.Cu＋和Cu0很可能共同构成催化剂表面的活性中心,Cu＋应该是在甲醇裂解反应过程中形成的中间态.产物氢从Cu Ni/Zn 催化剂表面脱附为反应的控速步骤.     

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.     

微波辐射对浆态床合成甲醇CuO/ZnO/Al2O3催化剂前驱体晶相转变的影响

在微波辐射条件下,对CuO/ZnO/Al2O3催化剂的沉淀母液进行老化,通过XRD、TG、H2-TPR,FTIR、HR-TEM和XPS对前驱体及催化剂微观结构的进行表征,探讨了CuO/ZnO/Al2O3催化剂前驱体晶相转变过程中微波辐射的作用。结果表明,微波辐射有利于Cu2+取代Zn5(CO3)2(OH)6中Zn2+的同晶取代反应。微波辐射的老化过程中,首先发生Cu2+取代Zn5(CO3)2(OH)6中Zn2+生成(Cu,Zn)5(CO3)2(OH)6的同晶取代反应,并于1.0 h内基本完成;随着老化时间继续延长,主要进行Zn2+取代Cu2(CO3)(OH)2中Cu2+生成(Cu,Zn)2(CO3)(OH)2的同晶取代反应,同时(Cu,Zn)5(CO3)2(OH)6进一步结晶。与常规老化1 h制备的前驱体相比,微波辐射老化1.0 h制备的前驱体含有较多的(Cu,Zn)5(CO3)2(OH)6物相,有助于增强焙烧后CuO/ZnO/Al2O3催化剂中CuO-ZnO协同作用,提高表面铜含量,进而提高CuO/ZnO/Al2O3催化剂在浆态床合成甲醇的催化活性和稳定性,在400 h浆态床合成甲醇评价期间,甲醇时空收率最大达318.9 g.kg-1.h-1,失活率仅为0.11%.d-1。     

醋酸铜热解制备无氯Cu2O/AC催化剂及其催化氧化羰基化

以醋酸铜为前驱物, 采用浸渍法负载后进行热处理使醋酸铜热解, 获得了负载型无氯Cu2O/AC(活性炭)催化剂, 并通过催化甲醇直接气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯(DMC). 在氮气和惰性气体气氛下, 一水合醋酸铜Cu(CH3COO)2·H2O在30~450 ℃范围内产生3个失重过程, 其中在150~300 ℃范围内Cu(CH3·COO)2热解生成Cu2O; 而在300~450 ℃范围内生成单质Cu. 在200~350 ℃范围内, 将Cu(CH3COO)2·H2O/AC加热处理4 h后, 催化剂上逐步形成了Cu2O, 到350 ℃时, 水合醋酸铜几乎全部转化为Cu2O, 并有极少量单质Cu形成. 在300~350 ℃热处理4 h后, 催化剂中铜主要以Cu2O形式存在, 并表现出良好的氧化羰基化催化活性. 在n(CO)∶n(MeOH)∶n(O2)=4∶10∶1及SV=5600 h-1条件下, 于300 ℃热处理4 h所制备的催化剂的甲醇转化率达到6.21%, DMC的时空收率为128.16 mg·g-1·h-1, 选择性为64.26%.     

Ni对Cu/ZnO基甲醇裂解催化剂的促进机制

通过XRD,BET,In-situ XPS等表征技术对Cu/ZnO基甲醇裂解制氢催化剂进行 了详细的研究。XRD结果表明,Cu-Zn合金的生成是Cu/ZnO基催化剂在反应初期快速 失活的主要原因;XRD,BET和N_2O滴定实验结果表明,Ni助剂可能是通过提高 Cu~0活性物种的分散度并维持Cu~0活性物种在催化反应过程中的稳定性而使 Cu/Zn/Ni催化剂的活性及稳定性大幅度提高。In-situ XPS结果表明,Ni助剂的加 入可以诱导Cu/Zn/Ni催化剂表面在甲醇裂解反应过程中出现Cu~+,从而由 Cu~0/Cu~+共同构成催化剂的活性中心,并最终导致Cu/Zn/Ni催化剂的高活性。     

反应吸附脱硫中有序介孔Cu-ZnO-l2O3吸附剂提高其饱和硫容

目前汽柴油中的含硫化合物是造成酸雨和PM2.5的重要原因之一.随着污染的日益严重,对汽柴油的深度脱硫受到越来越多的关注.环境保护组织颁布了较为严格的法律措施,规定硫含量低于10 ppm.然而,传统的加氢脱硫工艺(HDS)很难满足在深度HDS的同时辛烷值损失较少.为了减少辛烷值损失,脱硫技术和催化剂应具有较好的选择性.因此,在FCC汽油升级的过程中,减少辛烷值损失的超深度脱硫工艺是重要研究课题之一.目前,一些新型的深度脱硫技术包括吸附脱硫、氧化脱硫和生物脱硫.其中吸附脱硫具有高选择性、低能耗等优点,而反应吸附脱硫则被广泛研究和工业化生产.常见Ni/ZnO吸附剂利用高空速控制辛烷值损失,但频繁的再生过程影响催化剂的稳定性.目前,一种新型的Cu/ZnO吸附脱硫剂用于固定床中,具有较高的脱硫活性、稳定性和高选择性.目前,铜基吸附剂面临着ZnO的饱和硫容、稳定性及活性组分Cu结焦问题.Al2O3作为稳定剂可以提高反应活性和稳定性,其中有序介孔能够提供较大的比表面积、孔径、规整的孔结构和较好的分散活性组分的能力,从而有利于分子之间的扩散.本文利用一步溶剂蒸发自组装法合成了具有有序介孔的Cu-ZnO-Al2O3吸附剂.SXRD/WXRD结果,证实合成了具有有序介孔结构的Al2O3,且添加Cu和Zn物种后,其结构并未发生改变,但当Zn的添加量达到25 wt%时,其有序介孔结构发生改变.有序介孔的Cu-ZnO-Al2O3吸附剂具有较高的比表面积、孔容及孔径,添加过量的ZnO后,其比表面积明显降低.TEM和AADF-STEM结果发现,所制Cu-ZnO-Al2O3吸附剂具有规则的介孔结构,并且Cu,Zn,Al和O分散均匀,与XRD和BET结果一致.热重结果表明,有序介孔Cu-ZnO-Al2O3吸附剂具有较好的热稳定性.通过与商业Cu-ZnO-Al2O3吸附剂进行对比,有序介孔Cu-ZnO-Al2O3吸附剂具有较高脱硫活性、饱和硫容及稳定性.     

层状双金属氢氧化物Zn(Cu)/Al-LDHs的制备及其光催化还原二氧化碳的研究

用共沉淀法制备了不同M2+/M3+的层状双金属氢氧化物Zn(Cu)/Al-LDHs,利用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)以及热重分析仪(TG-DSC)等测试方法表征了所制备样品的结构、形貌以及相关物性.在自行设计的催化反应系统中于室温和常压下测试了催化剂光催化还原CO2(g)+H2O(g)的活性.结果表明所制备的Zn(Cu)/Al-LDHs样品均可光催化还原CO2(g)+H2O(g),实验中测得的催化反应产物主要是CO和CH4.LDHs结构中Cu2+对Zn2+的取代导致催化剂吸收边红移,并显著提高催化反应产率.     

木质素热解生物油组成成分与分子尺寸分布特性分析

选用脱碱木质素作为原料,以热裂解气质联用技术(Py-GC/MS)研究木质素在350～600℃下热解产物成分和含量,并利用Joback法、 Lijie法和Tahami法3种基团贡献法计算了生物油各组成成分的临界参数和动力学直径,对木质素热解油产物的分子动力学直径分布特性进行计算.结果显示,愈创木基结构、紫丁香基结构、苯酚类、邻苯二酚类和芳烃类等5种芳香族化合物是350～600℃下木质素热解生物油的主要组成成分,其中愈创木基结构化合物的平均峰面积百分比达到70.7%.随着反应温度从350提高到600℃,分子动力学直径在0.560～0.610 nm区间内的木质素热解油组分含量从14.6%增加至31.3%.木质素热解生物油主要产物的动力学直径在0.560～0.710nm,表明一些孔径尺寸在此范围内的分子筛如SSZ-20、 ZSM-5和Beta可作为木质素裂解制备高品质芳烃燃料的催化剂.     

反应吸附脱硫中有序介孔Cu-ZnO-l_2O_3吸附剂提高其饱和硫容（英文）

目前汽柴油中的含硫化合物是造成酸雨和PM2.5的重要原因之一.随着污染的日益严重,对汽柴油的深度脱硫受到越来越多的关注.环境保护组织颁布了较为严格的法律措施,规定硫含量低于10 ppm.然而,传统的加氢脱硫工艺(HDS)很难满足在深度HDS的同时辛烷值损失较少.为了减少辛烷值损失,脱硫技术和催化剂应具有较好的选择性.因此,在FCC汽油升级的过程中,减少辛烷值损失的超深度脱硫工艺是重要研究课题之一.目前,一些新型的深度脱硫技术包括吸附脱硫、氧化脱硫和生物脱硫.其中吸附脱硫具有高选择性、低能耗等优点,而反应吸附脱硫则被广泛研究和工业化生产.常见Ni/ZnO吸附剂利用高空速控制辛烷值损失,但频繁的再生过程影响催化剂的稳定性.目前,一种新型的Cu/Zn O吸附脱硫剂用于固定床中,具有较高的脱硫活性、稳定性和高选择性.目前,铜基吸附剂面临着ZnO的饱和硫容、稳定性及活性组分Cu结焦问题.Al_2O_3作为稳定剂可以提高反应活性和稳定性,其中有序介孔能够提供较大的比表面积、孔径、规整的孔结构和较好的分散活性组分的能力,从而有利于分子之间的扩散.本文利用一步溶剂蒸发自组装法合成了具有有序介孔的Cu-Zn O-Al_2O_3吸附剂.SXRD/WXRD结果,证实合成了具有有序介孔结构的Al_2O_3,且添加Cu和Zn物种后,其结构并未发生改变,但当Zn的添加量达到25 wt%时,其有序介孔结构发生改变.有序介孔的Cu-Zn O-Al_2O_3吸附剂具有较高的比表面积、孔容及孔径,添加过量的Zn O后,其比表面积明显降低.TEM和AADF-STEM结果发现,所制Cu-Zn O-Al_2O_3吸附剂具有规则的介孔结构,并且Cu,Zn,Al和O分散均匀,与XRD和BET结果一致.热重结果表明,有序介孔Cu-Zn O-Al_2O_3吸附剂具有较好的热稳定性.通过与商业Cu-Zn O-Al_2O_3吸附剂进行对比,有序介孔Cu-Zn O-Al_2O_3吸附剂具有较高脱硫活性、饱和硫容及稳定性.     

Role of preparation parameters of Cu–Zn mixed oxide catalyst in solvent free glycerol carbonylation with urea

Solvent-free carbonylation of glycerol with urea to glycerol carbonate (GC) was achieved over heterogeneous Cu–Zn mixed oxide catalyst. Cu–Zn catalysts with different ratios of Cu:Zn were prepared using co-precipitation (CP) and oxalate gel (OG) methods. As compared to CuO–ZnO(2:1) catalyst prepared by oxalate gel (OG) method, much higher conversion of glycerol and highest selectivity towards glycerol carbonate (GC) was achieved with CuO–ZnO_CP(2:1) catalyst. Physicochemical properties of prepared catalysts were investigated by using XRD, FT-IR, BET, TPD of CO₂ and NH₃ and TEM techniques. The effect of stoichiometric ratio of Cu/Zn, calcination temperature of CuO–ZnO catalysts and effect of reaction parameters such as molar ratio of substrates, time and temperature on glycerol conversion to GC were critically studied. Cu/Zn of 2:1 ratio, glycerol–urea 1:1 molar ratio, 145 ​°C reaction temperatures were found to be optimized reaction conditions to achieve highest glycerol conversion of 86% and complete selectivity towards GC. The continuous expel of NH₃ from reaction the mixture avoided formation of ammonia complex with CuO–ZnO catalyst. As a result of this, CuO–ZnO catalyst could be recycled up to three times without losing its initial activity.     

Pyrolysis of Glucose over Two Amphoteric Metal Oxides

The catalytic pyrolysis of glucose over amphoteric metal oxide, ZnO or γ-Al2O3, was studied comparatively with direct pyrolysis. The effects of catalyst to glucose ratio on the yields of pyrolytic products and on the chemical composition of the liquid products were discussed. Compared with the pyrolytic products of direct pyrolysis, the amount of residual char decreased, whereas the gas yield increased in the presence of the catalysts. The highest liquid yield over ZnO(49.5%) was obtained when the ratio of ...     

甲醇水蒸气重整制氢Cu/ZnO/Al2O3催化剂的研究

燃料电池作为一种无污染、高效率的能源引起世界各大汽车公司的广泛关注[1,2]。用于燃料电池的燃料目前研究较多的是氢气,用氢气作燃料存在储存、安全、运输等问题,寻求合适贮氢方法或替代燃料,实现车载制氢是解决问题的办法。甲醇作为液体燃料,因具有高能量密度,低碳含量,以及运输和贮存等优势成为车载制氢的理想燃料,甲醇水蒸气重整制氢反应也成为研究的热点[3～10]。车载制氢对甲醇水蒸气重整制氢反应体系中的产氢速率,氢气和CO的含量都有一定的要求。尤其对CO含量要求更为苛刻,因CO易引起燃料电池阳极催化剂中毒[11,12]。因此,开…     

并流淤浆混合法制备铜基甲醇合成催化剂及助剂Al2O3的作用研究

采用并流淤浆混合法制备了一系列具有不同铜锌铝比的铜基甲醇合成催化剂CuO/ZnO/Al2O3,测试了其催化性能(甲醇收率和CO转化率)及物相结构,并对该制备方法进行评价。Cu∶Zn∶Al摩尔比为4∶5∶1 的铜基催化剂显示了最好的催化活性。通过对催化剂前驱物煅烧过程进行DTA分析及对前驱物进行XRD分析表明, 催化剂前驱物的物相与Al2O3的量有关。当Al2O3的量较低时,前驱物的物相以(Cu0.3 Zn0.7)5(CO3)2(OH)6为主;当Al2O3的量较高时,前驱物中物相(Cu0.3Zn0.7)5(CO3)2(OH)6的量下降,而物相Cu2CO3(OH)2的量增加。物相(Cu0.3 Zn0.7)5(CO3)2(OH)6对终态催化剂的活性是十分有利的 。     

AHTD法铜基催化剂合成甲醇的研究——Ⅰ.催化剂的催化性能

自从ICI低压、低温甲醇合成过程取代高压过程以来,人们对该过程所使用的Cu/ZnO/Al_2O_3或Cu/ZnO/Cr_2O_3催化剂有极大的兴趣。Herman、Klier等人已证明这种低压、低温下的活性应归属于Cu-ZnO间的相互作用,在相同的条件下,单纯的铜或氧化锌的活性几乎可以忽略不计,而氧化铝或氧化铬主要起结构助剂的作用。由此可见,控制适宜的Cu-ZnO间的相互作用是提高甲醇合成活性的关键,因此,如何才能产生这种适宜的相互作用就成了人们极为重视的研究课题。到目前为止,人们普遍采用沉淀法制备铜基甲醇合成催化剂,试图通过改变各种制备条件来开发更好的     

预处理条件对用于CO_2加氢的超细CuO－ZnO－SiO_2催化剂性能的影响

采用ＸＲＤ、ＢＥＴ、ＴＰＲ手段，研究了焙烧和还原温度对超细ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂的性质及其ＣＯ２加氢反应催化活性的影响．胶体在５７３－７７３Ｋ范围内焙烧生成ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＺｎＯ晶相，随着焙烧温度继续升高，ＣｕＯ和ＺｎＯ晶粒逐渐变大，但催化剂的比表面积和孔容变化很小．在９７３Ｋ焙烧后出现Ｚｎ２ＳｉＯ４晶相，使催化剂比表积和孔容变小，导致催化剂活性降低．焙烧温度对催化剂活性的影响大于对ＣＯ２加氢产物分布的影响．在５４８－６４８Ｋ范围内，催化剂还原温度对其催化活性影响不大．７０３Ｋ高温还原后，可能由于Ｃｕ０晶粒的出现，使得催化剂的活性下降．ＴＰＲ研究结果进一步表明，焙烧温度影响ＣｕＯ同ＺｎＯ、ＳｉＯ２之间的相互作用和催化剂的还原行为．     

超细CuO/ZnO/TiO2-SiO2的表征和CO2加氢合成甲醇性能研究

用溶胶-凝胶法制备了铜、锌质量分数不同的超细Cu/ZnO/TiO2-SiO2催化剂。通过BET、TPR、XRD及FT-IR等方法对催化剂前驱体CuO/ZnO/TiO2-SiO2的物化性能进行表征。用固定床连续流动微反装置，考察催化剂CO2加氢合成甲醇的催化性能。研究结果表明，溶胶-凝胶法制备的CuO/ZnO/TiO2-SiO2催化剂比表面较大（240 m2/g～590 m2/g），孔径分布单一，晶相组成为CuO。随着铜、锌质量分数的增大，催化剂的比表面积减小，最可几孔径增大; CuO微晶结晶度增大,同时微晶尺寸逐渐增大至20 nm。催化剂具有较高的反应活性和选择性，当氧化铜、氧化锌质量分数各为25%时，在260 ℃，2 500 h－1，CO2∶H2=1∶3（mol比），2.0 MPa的反应条件下，甲醇时空收率为0.126g/(h·g)。     

尿素燃烧法制备CuO-ZnO/HZSM-5及其催化CO_2加氢合成二甲醚的性能

以尿素为燃烧剂,先采用燃烧法制备CuO-ZnO催化剂,接着采用研磨法将其与HZSM-5分子筛均匀混合形成CuO-ZnO/HZSM-5双功能催化剂.采用固定床反应器,在反应温度260℃、压力3.0 MPa、空速1 500 h-1条件下,考察了不同Cu/Zn(摩尔比)催化剂在CO_2加氢合成二甲醚反应中的催化性能.通过XRD、N_2等温吸附脱附、H2-TPR、NH3-TPD对催化剂进行表征,研究了不同Cu/Zn对催化剂结构及表面酸性的影响.结果表明:当Cu∶Z n=6∶4时,催化剂对CO_2催化加氢直接合成二甲醚反应的催化活性和选择性最佳,CO_2的转化率、DME的选择性分别为11.95%和28.74%,且在催化剂上具有更多的低温还原Cu和较强的酸中心,从而提高了CO_2加氢活性和二甲醚的选择性.     

Metal oxide-modified ZnO/SiO <Subscript>2</Subscript> catalysts for cyclo-dehydrogenation of ethylenediamine with propyleneglycol to 2-methylpyrazine

Metal oxide-modified ZnO /SiO2 catalysts were studied for the cyclo-dehydrogenation of ethylenediamine with propyleneglycol to 2-methylpyrazine at 633 K. The ZnO/SiO₂ catalyst showed fairly good ethylenediamine conversion and quantitative propyleneglycol conversion with about 60 mol% of 2-methylpyrazine selectivity, which is due to the existence of large amount of unconverted intermediate, 2-methylpiperazine. Metal oxide (CuO, NiO, Co₃O₄)-modified ZnO/SiO₂ catalysts were prepared to facilitate the dehydrogenation of 2-methylpiperazine to 2-methylpyrazine. About 82 mol% of 2-methylpyrazine selectivity was achieved on CuO and Co₃O₄ modified ZnO/SiO₂ catalysts, with significant increases of pyrazine selectivity. The catalytic properties of the metal oxidemodified ZnO/SiO₂ catalysts, pretreated with hydrogen gas as in the cyclo-dehydrogenation, were compared using the well-known probe reaction, the dehydrogenation/ dehydration of cyclohexanol to cyclohexanone or phenol/cyclohexene. The selectivities of pyrazine in the cyclo-dehydrogenation on the metal oxide-modified ZnO/SiO₂ catalysts were correlated with the phenol selectivities of the probe reaction. It is proposed that the metallic site of catalyst is responsible for the formation of pyrazine from ethylenediamine dimerization. The improved 2-methylpyrazine yield on CuO/ZnO/SiO₂ catalyst was explained by the proper adjustment of catalytic properties, which could be differentiated by the phenol selectivity in the cyclohexanol probe reaction. Thus, the large enhancement of 2-methylpiperazine dehydrogenation to 2-methylpyrazine and the suppression of excess pyrazine formation are supposed to occur on the metallic Cu formed in situ during the reaction during the cyclo-dehydrogenation of ethylenediamine with propyleneglycol.     

生物质三组分热裂解行为的对比研究

在热天平上对比研究了生物质中的纤维素、半纤维素和木质素三种主要组分的热失重规律。结果表明，作为半纤维素模型化合物的木聚糖热稳定性差，在217℃～390℃发生明显分解；纤维素热裂解起始温度最高，且主要失重发生在较窄温度区域，固体残留物仅为6.5%；木质素表现出较宽的失重温度区域，最终固体残留物高达42%。在红外辐射机理试验台上对比研究了三组分热裂解产物随温度的变化规律。三组分热裂解生物油产量随温度变化先升后降。纤维素生物油产量在峰值上最高，但纤维素生物油热稳定性差，高温时挥发分的二次分解最明显；木聚糖和木质素生物油产量较低，表现出较好的热稳定性。三组分热裂解焦炭产量随温度升高而降低，最终纤维素热裂解焦炭产量为1.5%，而木聚糖和木质素分别为22%和26%。三组分热裂解气体产物随温度升高而增长，但在气体组成分布上因三组分的结构上的差异而不同。