面向异丁烷脱氢介孔γ-Al2O3基催化剂的合成及其高催化性能

采用溶剂蒸发自组装法调控载体形貌及孔道结构,成功制备了有序介孔氧化铝载体。以铬氧物种为活性组分,碱金属钾为助剂,采用浸渍法制备负载型催化剂,用于异丁烷催化脱氢反应,研究了反应温度、原料流速、催化剂粒径等因素对催化性能的影响。采用X射线粉末衍射、透射电子显微镜、N₂物理吸附、氢气程序升温还原及热重等表征方法探讨了载体形貌、孔道结构与催化性能的构效关系,结果表明,低温下有利于控制异丙醇铝的水解和缩合及介孔γ-Al₂O₃的研制。与常规的γ-Al₂O₃相比,所制备的介孔γ-Al₂O₃的有更大的比表面积和良好的有序性,在600℃、101.325kPa、GHSV=1 000 h^-1的条件下,10%（w/w）Cr₂O₃/γ-Al₂O₃催化剂性能最佳,异丁烷的转化率达63.1%,异丁烯的选择性达到85.5%。与传统的催化剂相比,介孔Cr₂O₃/γ-Al₂O₃催化剂具有大的比表面积,高度分散的活性组分,优良的催化性能和良好的抗积碳能力。     

KF/Al2O3催化下取代水杨醛与达米酮的反应

取代水杨醛与5,5-二甲基-1,3-环己二酮(达米酮)在KF/Al₂O₃催化下反应生成一系列苯并吡喃的衍生物. 产物的结构通过红外光谱、核磁共振氢谱和元素分析进行表征, 并通过X单晶衍射分析进一步证实产物的结构.     

Ni2+在γ-Al2O3上的分散状态及负载型Ni/γ-Al2O3催化剂的α-蒎烯加氢活性

用X-射线衍射(XRD)、紫外-可见漫散射光谱(UV-Vis DRS)、程序升温还原(TPR)、CO化学吸附和微反测试等方法研究了Ni²⁺在γ-Al₂O₃上的分散状态和负载型Ni/γ-Al₂O₃催化剂的α-蒎烯加氢催化活性。结果表明，当Ni²⁺负载量远低于其在γ-Al₂O₃载体表面分散容量时，Ni²⁺优先嵌入载体表面四面体空位，随着Ni²⁺负载量的增加，嵌入载体表面八面体空位Ni²⁺的比例增大。由于八面体Ni²⁺易被还原为金属态Ni⁰，NiO/γ-Al₂O₃样品的还原度随Ni²⁺负载量的增加而大幅度地增加，经氢还原所得Ni/γ-Al₂O₃催化剂的CO吸附量和α-蒎烯加氢催化活性大幅度增加。对La₂O₃助剂的作用进行了研究，结果表明分散在γ-Al₂O₃上的La³⁺物种可阻止Ni²⁺嵌入γ-Al₂O₃表面四面体空位，增大了八面体Ni²⁺物种所占比例，提高了催化剂的还原度，故Ni-La₂O₃/γ-Al₂O₃催化剂催化活性高于Ni/γ-Al₂O₃催化剂。     

PSS辅助水热合成分级结构纳米γ-Al2O3及其CO2吸附性能增强

以AlCl₃·6H₂O为铝源、CH₃COOK为沉淀剂、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)为结构调节剂,采用温和水热焙烧法成功地制备了系列对CO₂吸附性能增强的分级结构纳米γ-Al₂O₃。采用XRD、SEM和N₂吸附-脱附等手段,对比研究了PSS浓度对产物物相结构、形貌、织构性质及其在室温下对CO₂吸附性能的影响。研究表明,PSS对产物形貌、织构性质及其CO₂吸附性能具有明显的调控作用。不添加PSS时产物表现为不规则的块状粒子,PSS浓度依次增加到2、4和6 g·L^-1后,产物分别表现为不规则的棒状团簇体微米级粒子、类球形棒状团簇体微米级粒子、相互交织的纤维状微米级粒子,并且其比表面积和孔容逐渐增加;添加PSS后产物的CO₂吸附量增加、吸附动力学加快,尤其是PSS浓度为6 g·L^-1时,相应产物的最高吸附量为0.68 mmol·g^-1,6次循环再生后其吸附量仍基本保持稳定。     

PSS辅助水热合成分级结构纳米γ-Al2O3及其CO2吸附性能增强

以AlCl_3·6H_2O为铝源、CH_3COOK为沉淀剂、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)为结构调节剂,采用温和水热焙烧法成功地制备了系列对CO_2吸附性能增强的分级结构纳米γ-Al_2O_3。采用XRD、SEM和N2吸附-脱附等手段,对比研究了PSS浓度对产物物相结构、形貌、织构性质及其在室温下对CO_2吸附性能的影响。研究表明,PSS对产物形貌、织构性质及其CO_2吸附性能具有明显的调控作用。不添加PSS时产物表现为不规则的块状粒子,PSS浓度依次增加到2、4和6 g·L~(-1)后,产物分别表现为不规则的棒状团簇体微米级粒子、类球形棒状团簇体微米级粒子、相互交织的纤维状微米级粒子,并且其比表面积和孔容逐渐增加;添加PSS后产物的CO_2吸附量增加、吸附动力学加快,尤其是PSS浓度为6 g·L~(-1)时,相应产物的最高吸附量为0.68 mmol·g~(-1),6次循环再生后其吸附量仍基本保持稳定。     

Ni/SiO2-Al2O3催化乙酰丙酸加氢制γ-戊内酯

采用溶胶-凝胶法制备了一系列不同Al₂O₃含量的SiO₂-Al₂O₃复合氧化物,以该系列复合氧化物为载体,采用等体积浸渍法制备了Ni负载量15%（重量百分比）的催化剂,用于催化乙酰丙酸加氢制γ-戊内酯.采用N₂物理吸附、X射线衍射（XRD）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、H₂程序升温脱附（H₂-TPD）、NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）和吡啶吸附红外（Py-IR）等手段对催化剂进行了表征.结果表明,不同载体催化剂的活性组分分散度及表面酸性质存在明显差异,显著影响了催化剂吸附、活化H₂与C=O键的能力,进而影响了催化剂的乙酰丙酸加氢活性.其中,Ni/SiO₂-Al₂O₃催化剂上的L酸中心能够促进C=O键的吸附、活化,与金属Ni上的H₂吸附活性位协同作用,大大提高了乙酰丙酸加氢活性.因此,具有最多L酸中心和丰富H₂吸附活性位的Ni/SiO₂-8Al₂O₃催化剂表现出最高的乙酰丙酸加氢活性,在180℃、4 MPa氢气压力下,乙酰丙酸转化率达到90.5%,目标产物γ-戊内酯选择性为100%.     

KF/Al2O3催化下4-芳基-9,10-二氢萘并[2,1-b]-4H-吡喃衍生物的合成

在KF/Al₂O₃催化下, α,β-不饱和腈或α,β-不饱和羧酸酯和7-甲氧基-1,2,3,4-四氢-2-萘酮反应, 生成了一系列4-芳基-9,10-二氢萘并[2,1-b]-4H-吡喃衍生物. 产物的结构通过红外光谱和核磁共振氢谱进行表征, 并通过X单晶衍射分析进一步证实产物的结构.     

CO预处理对CuO/γ-Al2O3催化剂性能的影响

采用XRD，TPR，CO吸附in-situ IR，CO氧化反应等对CuO/γ-Al₂O₃催化剂经CO处理前后的结构、组成和催化性能进行了研究。结果表明，经CO在250 ℃下处理1 h后CuO/γ-Al₂O₃催化剂中出现了分散态Cu⁺物种，该物种的产生使催化剂的活性明显提高。     

微量吸附量热研究CuO/γ-Al2O3催化剂的表面酸碱性质

The γ-Al₂O₃ supported CuO samples were studied. XRD results showed that the loading and calcination temperature affected the surface structure. For example， CuO crystallite appeared at the CuO loading of 7% (about 0.82mmol/100m²) on the support. Both CuO crystallite and CuAl₂O₄ spinel were present when the CuO/γ-Al₂O₃ sample was calcined at the same temperature (400℃). Microcalorimetric adsorption of CO₂ and NH₃ revealed that the strength of both the acidity and basicity decreased with the increase of CuO loading for the CuO/γ-Al₂O₃ sample. The increase of calcination temperature further decreased the basicity while the acidity was not affected.     

整体式Co3O4/YSZ- -Al2O3＋CYZ催化剂上的甲烷催化燃烧

用质量比为3∶2的YSZ-γ-Al₂O₃和CeO₂-Y₂O₃-ZrO₂的混合物(以YSZA＋CYZ表示)作载体, 制备了不同Co₃O₄含量的整体式甲烷燃烧催化剂, 同时制备了分别以YSZA和CYZ为载体的催化剂作为对比, 研究了它们老化前后的反应性能, 并用BET, XPS, XRD, TPR等研究了催化剂的比表面、表面状态、晶相结构和还原性能. 结果表明, YSZ- -Al₂O₃和CeO₂-Y₂O₃-ZrO₂混合载体能有效地抑制CoAl₂O₄的生成, 并能充分发挥各自的优点, 因此负载一定量的钴后表现出很高的甲烷催化燃烧活性和抗老化性, 尤其是含8 wt% Co₃O₄的样品性能最佳, 有望成为实用的甲烷燃烧催化剂之一.     

KF/Al2O3催化下芳醛和4-羟基喹啉-2-酮的反应研究

以芳醛和4-羟基喹啉-2-酮为原料, 在KF/Al₂O₃催化下以乙醇为溶剂, 在80 ℃合成了一系列新的双(4-羟基-2-氧代喹啉-3-基)-芳基甲烷衍生物, 反应条件温和, 产率较高, 并通过IR, ¹H NMR和元素分析确证产物的结构.     

甲醇重整反应中Pt/γ-Al2O3催化剂纳米Pt粒径与催化性能关系研究

利用硝基甲烷还原法在室温条件下得到了纳米Pt粒径可控的担载Pt/γ-Al₂O₃催化剂, 并利用甲醇重整反应为反应探针考察了Pt粒径与催化反应性能之间的关系, 发现催化反应的性能与担载贵金属颗粒粒径之间存在明显的相关性. 通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)等测试手段对催化剂进行表征, 发现钠米Pt的粒径大小不但影响甲醇重整反应的活性, 同时也影响反应的选择性, 即催化剂的催化性能与担载贵金属粒径之间存在明显的尺度效应.     

水热改性对NiMo/γ-Al2O3加氢脱氮催化剂结构及性能的影响

The influence of hydrothermal modification on the structure and hydrodenitrogenation (HDN) activity of NiMo/γ-Al₂O₃catalyst was studied in the range 140～180 ℃. The experimental results indicated that the hydrodenitrogenation reaction rate of pyridine was accelerated using the NiMo/γ-Al₂O₃catalyst synthesized via hydrothermal route due to the change of the structure, the increase of the amount of Mo and Ni and the rise of the specific surface area. The change of the structure of catalysts was enhanced at higher hydrothermal temperature, producing NiMo/γ-Al₂O₃catalyst with better HDN activity.     

Fe2O3/Al2O3二元气凝胶合成高质量单壁纳米碳管

通过溶胶和超临界干燥方法制得了Fe₂O₃/Al₂O₃二元气凝胶，其比表面积和孔隙体积分别为246 m²·g^-1和1.89 cm³·g^-1，并具有较宽的孔径分布。以Fe₂O₃/Al₂O₃二元气凝胶作催化剂，通过甲烷催化裂解成功地合成了高质量的单壁纳米碳管。利用FESEM、TEM和HRTEM、Raman光谱等分析手段研究了反应温度对单壁纳米碳管生长的影响。结果表明在900 ℃时合成单壁纳米碳管的质量较高，并且合成的炭产物为毡状，该炭产物主要为高质量的单壁纳米碳管。     

Ni-Cu-Mn-K/γ-Al2O3高温变换催化剂的结构和性能表征

以γ-Al₂O₃为载体，采用二步等体积浸渍法，制备了Ni-Cu-Mn-K/γ-Al₂O₃高温水煤气变换催化剂。采用低温氮吸附-脱附，DTA，XRD，H₂-TPR等方法对催化剂进行了表征，比较了载体、单组分、双组分、以及多组分浸渍的样品结构及各物种的存在形式，探讨了催化剂的活性相组成。结果表明，所制备的催化剂具有较大的比表面积，孔径呈介孔分布结构;低温时，催化剂活性相主要为高度分散的Cu、Ni、Ni-Cu-O、xCuO·yMnO₂和xNiO·yMnO₂复合氧化物;高温时，活性相可能为 xCuO·yMnO₂和xNiO·yMnO₂等复合氧化物。经530 ℃耐热15 h后催化活性测试结果分析认为，活性相xCuO·yMnO₂和xNiO·yMnO₂等复合氧化物提高了该催化剂的热稳定性。     

预处理气氛对CuO/CeO2/γ-Al2O3催化剂表面性质及“NO+CO”反应性能的影响

用不同的预处理气氛制备了CeO₂/γ-Al₂O₃载体以调节表面Ce的价态,并以Cu(CH₃COO)₂为前驱体制备了CuCeAl催化剂。XRD和H₂-TPR的结果表明在还原气氛下处理的CeO₂/γ-Al₂O₃载体具有更多的活性氧原子,因此相应的CuCeAl催化剂表面有更多分散态的Cu²⁺/Cu⁺物种。NO+CO反应的结果表明分散态的Cu²⁺/Cu⁺是NO转化的活性物质,而Cu⁰在低温下具有较好的N₂选择性。因此,同时含有分散态Cu²⁺/Cu⁺和少量晶相Cu⁰的催化剂具有最好的催化性能。     

Ce0.67Zr0.33O2对CH4燃烧催化剂Fe2O3/Al2O3的改性作用

固定n(Ce)/n(Zr)比为0.67/0.33,用共沉淀法制得一系列CeO2-ZrO2-Al2O3固溶体.采用这些固溶体作载体,以Fe2O3为活性组分,用浸渍法制备了一系列催化剂.BET结果显示,将适量Ce0.67Zr0.33O2引入到Al2O3载体中有助于催化剂保持较高的比表面积.TPR结果显示,载体中引入适量的Ce0.67Zr0.33O2可以改善催化剂的氧化还原性能.XRD结果表明,Fe2O3在CeO2-ZrO2-Al2O3载体上呈现出良好的分散状况,老化前后催化剂的晶相结构基本无明显变化.特别是当载体中m(Ce0.67Zr0.33O2)∶m(Al2O3)的值为1∶2时,Fe2O3/CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂在甲烷催化燃烧中显示出最佳的催化性能和抗高温老化性能.     

MO(M=Cu和Ni)/TiO2/γ-Al2O3催化剂在CO+O2反应中的活性

采用X射线衍射(XRD)，程序升温还原(TPR)等表征手段考察了TiO₂改性对CuO(或NiO)在γ-Al₂O₃表面上分散以及还原性能的影响，同时检测了这些改性的催化剂在CO+O₂反应中的活性。结果表明:TiO₂的改性使得CuO和NiO在γ-Al₂O₃载体上的分散复杂化，产生了多种状态的氧化铜(氧化镍)物种。当负载量低于其在γ-Al₂O₃上的分散容量(0.56 mmol Ti⁴⁺/100 m² γ-Al₂O₃)时，TiO₂的加入主要是抑制了CuO和NiO在γ-Al₂O₃载体上的分散;而当负载量远大于其分散容量时，出现了CuO和NiO在晶相TiO₂(锐钛矿)上的分散。无论其负载量如何，TiO₂的加入促进了CuO的还原。因此，在250 ℃的CO+O₂反应中，改性的催化剂中具有更多的活性位，因而显示出更高的活性;相反，TiO₂的改性则抑制了NiO的还原。因此，在350 ℃的CO+O₂反应中，可还原的氧化镍的量明显少于未经改性的催化剂，导致改性催化剂的活性降低。     

H2SO4处理的Nb2O5/γ -Al2O3催化剂表面酸性与催化性能研究

用Hammett指示剂法、红外光谱（IR）、示差扫描量热-热重法（DSC-TG）和微型催化反应装置等研究了H₂SO₄处理的负载型Nb₂O₅/γ-Al₂O₃催化剂表面酸性和催化异丁烯（IB）与异丁醛（IBA）反应生成2，5-二甲基-2，4-己二烯（DMHD）的催化性能。结果表明随所用H₂SO₄浓度增加，Nb₂O₅/γ-Al₂O₃催化剂表面酸性增强，B酸量增加，L酸量先增加后下降。经H₂SO₄处理的Nb₂O₅/γ-Al₂O₃催化剂的催化活性明显增加，但当H₂SO₄浓度超过0.05 mol·L^-1时催化活性又急剧下降，这可能是因为在H₂SO₄处理的催化剂表面形成的强酸中心上，产物分子进一步转化为积炭且封闭催化剂活性表面，导致催化活性下降。