生物质炭基固体酸催化剂的制备

 以生物质木粉为原料, 采用炭化-磺化法制备了炭基固体酸催化剂, 并用于油酸与甲醇的酯化反应, 考察了制备条件对炭基固体酸催化剂活性的影响. 采用 X 射线衍射、红外光谱、热重分析、高分辨透射电子显微镜及元素分析等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, 由生物质木粉制备的炭基固体酸催化剂具有较高催化酯化反应活性, 在 400 oC 下炭化 0.5 h, 135 oC 下磺化 1 h 制备的炭基固体酸催化剂在精馏分水连续酯化装置中催化油酸与甲醇的酯化反应 2 h 时, 酯化转化率达到 96%. 采用炭化-磺化法制备的生物质炭基固体酸催化剂具有蠕虫状的无序乱层炭结构, 磺酸基 (－SO3H) 含量高达 13.25%, 并且在 220 oC 以下时具有良好的热稳定性.     

生物质炭基固体磺酸的制备及其酸催化性能研究

以马尾松木屑为原料,通过炭化、磺化法制备生物质炭基固体磺酸催化剂。通过中和滴定法测定催化剂表面比磺酸量,并应用于油酸与甲醇的酯化反应。以油酸的转化率作为考察指标评价其酸催化活性,考察了制备条件对固体酸催化剂催化活性的影响。采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射(XRD)等手段对催化剂进行了表征。通过正交试验确定固体酸催化剂的最佳条件为反应时间2 h;浓硫酸用量100 ml;催化剂用量13%;磺化温度165℃;油酸转化率可达91.36%。     

松木炭磺酸的制备、表征及催化性能研究

以松木屑为原料,经磷酸脱水炭化,磺化得到酸量为2.36 mmol/g的松木炭固体磺酸催化剂,用X射线衍射、红外光谱及热重分析对催化剂表征。结果表明松木屑炭化产物含有多种含氧官能团的无定型材料,有利于进一步磺化得到高酸量的固体磺酸催化剂,松木炭上磺酸基团热稳定性在200℃以上。在乙酸正丁酯的合成反应中,松木炭磺酸表现出优良的催化性能。     

分级有序多孔磺化碳催化果糖转化制5-羟甲基糠醛

采用双模板自组装、炭化、氢氟酸蚀刻和磺化等手段制备了具有分级有序多孔结构的磺化碳(SCHOP),并分别在500、600和700℃考察了炭化温度对分级有序多孔碳微观结构的影响;以催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)为探针反应,评价了SCHOP的催化效果。结果表明,500℃焙烧所制备的SCHOP具有最高的催化活性。SEM、TEM和N2吸附-脱附表明,所制备的催化剂具有规整的分级有序孔结构,但过高的炭化温度会降低炭材料微观结构的有序性;FT-IR、EDS和-SO3H含量测定表明,通过磺化可在碳基体上有效引入磺酸基,炭化温度过高会降低炭材料的芳香性,不利于磺酸基的引入。130℃下反应20 min,果糖的转化率和5-HMF的收率分别高达96.1%和93.4%,表明SCHOP是一种高效固体酸催化剂。     

稻壳炭基固体酸催化酯化反应制备生物柴油研究

以热解稻壳炭为原料制备了SH系列炭基固体酸,以月桂酸和甲醇的酯化反应为探针反应,探讨了制备条件和反应条件对炭基固体酸的催化活性的影响。采用XRD、FTIR、BET、NH_3-TPD和元素分析等手段对催化剂进行了表征。结果表明,键合在无定型的多环芳烃炭层上的磺酸基(–SO_3H)提供了炭基固体酸表面的主要酸中心。以浓硫酸为磺化试剂,磺化4 h制得的SH-4h炭基固体酸表面酸密度最大,表现出最佳的催化酯化反应活性,在精馏分水—连续酯化反应装置中反应4 h,甲酯收率即可达到99.7%,且SH-4h炭基固体酸具有良好的稳定性。     

丝瓜络炭磺酸的制备及其催化合成糠醛

以丝瓜络为炭源、浓硫酸为磺酸化试剂,制备了丝瓜络炭磺酸催化剂。利用中和滴定、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和热重-差热分析等手段对催化剂进行了表征。以表面酸密度为考察指标,确定了在300℃炭化3h、在80℃下磺化3h为优化的催化剂制备条件,此条件下丝瓜络炭磺酸催化剂表面酸密度可达1.119mmol/g。以木糠水解制备糠醛为探针反应,通过正交实验法考察了催化剂的实际催化活性。结果表明,在水解反应时间2h、水解反应温度200℃和催化剂用量占原料质量10%时,糠醛的平均收率达到78.69%,此时催化剂的催化活性最高。催化剂经第一次循环使用后性能有所下降,但随后的循环使用催化性能稳定。将使用过的催化剂经再磺化,可基本恢复到新制催化剂的催化活性。     

磺化MSMs粒子的制备及其在生物质转化中的应用

首先采用溶胶-凝胶法制备介孔二氧化硅微球(MSMs)粒子,通过硅烷偶联剂修饰方法对其进行磺化处理得到磺化MSMs粒子,然后考察了磺化MSMs粒子作为固体酸催化剂在糠醇制备乙酰丙酸乙酯反应中的应用。结果表明,在催化剂浓度10 g·L~(-1)、糠醇浓度0.5 M、120℃反应3 h条件下,乙酰丙酸乙酯的收率能达到91.5%,这主要归功于磺化MSMs催化剂较大的比表面积和规则的介孔孔道,而且回收的磺化MSMs催化剂具有良好的重复利用性。     

生物质炭基磺酸催化合成14-苯基-14H-二苯并[a,j]氧杂蒽的研究

以松树皮为原料,通过炭化和磺化得到炭基磺酸;以该新型固体磺酸催化合成14-苯基-14H-二苯并[a,j]氧杂蒽化合物,考察了催化剂制备过程中的炭化方式、反应温度、反应时间、催化剂用量等因素对反应的影响。结果表明,萘酚/苯甲醛=4 mmol∶2 mmol、8%mol炭基磺酸催化剂(相对于醛)、反应时间为1 h、反应温度为100℃,无溶剂条件下收到最好的效果。     

磺化活性炭固体酸在藻类乙醇热液化中的应用研究

采用浓硫酸磺化法制备磺化活性炭固体酸(AC-SO_3H),考察了反应温度和活性炭粒度对固体酸总酸量的影响.结果表明,反应温度越高、活性炭粒度越小,AC-SO_3H总酸量越大,最大酸量为0.878 mmol g~(-1).将该催化剂分别应用到小球藻和浒苔的乙醇热液化过程,对其催化性能进行考察.结果表明:AC-SO_3H的催化活性随其总酸量的增加而提高,最佳用量均为5%.在最优催化条件下,小球藻和浒苔液化的生物油产率分别提高了12.32%和10.33%;残渣收率分别降低了4.11%和4.49%;生物油热值分别提高了1.18和2.38 MJ kg~(-1).AC-SO_3H催化剂的加入促进了液化过程中的酯化和脱羧反应,并且可能改变了蛋白质的降解路径,抑制了美拉德反应,对生物油品质起到了改善作用.     

高岭土负载SO2-4/ZrO2-TiO2催化剂的制备及其在缩酮合成中的应用

以经H2SO4处理焙烧的高岭土为载体,制备了以其负载的SO4(2-)/ZrO2-TiO2固体酸催化剂.用FT-IR、XRD和NH3-TPD等测试技术表征了催化剂的微观结构及酸强度,考察了对环己酮乙二醇缩酮反应的催化活性及稳定性.结果表明,酸化处理使高岭土表面酸量增加,但酸强度变化不大,而其负载SO4(2-)/ZrO2-TiO2后,经500℃焙烧3 h其酸量及酸强度显著升高.环己酮用量为0.2 mol、乙二醇0.24 mol、催化剂1.2 g、带水剂环己烷15 mL,回流反应70 min后,缩酮收率可达96.8%,催化剂重复使用5次收率保持在90%以上.     

硝酸水热处理活性炭对其负载的Ba-Ru-K氨合成催化剂性能的影响

采用N2物理吸附、Boehm滴定、He-TPD-MS、CO化学吸附和透射电镜等手段考察了硝酸水热处理对活性炭(AC)及其负载的Ru基催化剂的孔结构、表面含氧基团、Ru分散度的影响,并评价了Ba-Ru-K/AC催化剂氨合成反应性能.结果表明,经硝酸水热处理后,AC表面含氧基团明显增多,但其孔结构变化不大.随着水热处理硝酸浓度的增加,AC表面含氧基团的数量增加,而相应催化剂的Ru分散度有所降低,Ru粒子尺寸增大.当硝酸浓度为2.0mol/L时,Ru分散度较高,且粒子尺寸(2.0nm)适宜,分散均匀,因此催化剂活性较高.在10MPa和10000h1条件下,400和375oC时,出口氨浓度分别达到17.80%和11.10%,较4.6mol/L硝酸回流处理AC负载的Ru基催化剂分别提高了16.8%和21.3%.水热处理AC的适宜条件为硝酸浓度2.0mol/L,150oC处理4h,填充度为70%.因此,通过调节水热处理时所用硝酸浓度可有效调控AC表面含氧基团的数量及其负载Ru的粒子尺寸.     

MgO催化剂上以H2O2为氧源的苯乙烯环氧化反应

采用直接焙烧Mg(NO3)2·6H2O制备了固体MgO催化剂,并以H2O2为氧源,乙腈为溶剂,考察了其对苯乙烯环氧化反应的催化性能.运用X射线衍射、N2吸附-脱附、热重和CO2程序升温脱附对催化剂进行了表征.结果表明,MgO表面碱的强度在苯乙烯环氧化反应中起主导作用,而其表面的碱量、比表面积及孔体积等的影响较小.经75...     

OMS-2/堇青石整体式催化剂的制备及其对二甲醚燃烧的催化性能

 以有机物为粘合剂, 采用涂覆法制备了氧化锰八面体分子筛 (OMS-2)/堇青石整体式催化剂, 采用热重-差热分析、扫描电镜、X 射线衍射、H2 程序升温还原和 O2 程序升温脱附等技术对催化剂进行了表征, 考察了有机粘合剂种类及其用量对二甲醚 (DME) 催化燃烧性能的影响. 结果表明, 在有机粘合剂聚乙烯醇 1799 (其质量含量为 3%) 的作用下, OMS-2 以相互交织的簇体均匀分布于堇青石表面, 且粘附力较强, 制备的整体式催化剂在 DME 催化燃烧中表现出最优的催化性能, 起燃温度 T10 = 169 oC, 完全转化温度 T90 = 243 oC; 催化剂使用后再经高温焙烧其活性仍能保持稳定, 表现出较高的重复使用性.     

Simultaneous Removal of COS and H2S at Low Temperatures over Nanoparticle α-FeOOH Based Catalysts

Catalysts using α-FeOOH nanoparticles as the active ingredient were tested by a microreactorchromatography assessing apparatus at atmospheric pressure between 25 and 60℃ with a gas hourly space velocity of 10,000h^-1,while the removal performance of H2S with catalysts was investigated using the thermal gravimetric method.The results show that the catalysts are highly active for COS hydrolysis at low temperatures(≤℃）and high gas hourly space velocity,and the highest activity can reach 100%.The catalyst is particularly stable for 12h,and no deactivation is observed.Nanoparticle α-FeOOH prepared using hydrated iron sulfate shows higher COS hydrolysis activity,and the optimum calcination temperature for the catalyst is 260℃.In addition,the catalysts can remove COS and H2S simultaneously,and 60℃ is favorable for the removal of H2S.The compensation effect exists in nanoparticle-based catalysts.     

低温水煤气变换催化剂Cu/ZrO_2的制备、表征与性能

以水热法制得的纯单斜相ZrO2为载体,采用沉积沉淀法制备了一系列具有良好水煤气变换反应活性的Cu/ZrO2催化剂.并通过X射线粉末衍射、N2物理吸附、H2程序升温还原、X射线荧光元素分析、高分辨透射电镜和扫描电镜等手段考察了制备参数对Cu/ZrO2催化剂结构的影响,探讨了其结构与性能的关系.结果表明,CuO负载量、沉淀温度、沉淀剂种类和焙烧温度均在一定程度上影响了催化剂活性组分的晶粒大小、分散状态、织构性质及载体与活性组分间的相互作用,从而影响催化剂活性.催化剂制备的适宜条件为:CuO负载量25%,沉淀温度65oC,KOH为沉淀剂,在H2气氛300oC焙烧2h.     

镁铝混合氧化物负载镍催化剂上液化石油气的预重整

采用共沉淀-浸渍法并在较低温度(400～700℃)下焙烧制备了镁铝混合氧化物(MgmAl)负载的Ni催化剂.X射线衍射和程序升温还原结果表明,Ni物种高度分散于催化剂表面,没有形成尖晶石NiAl2O4.在650℃可被还原成金属Ni纳米晶粒,在400℃和较低水/碳摩尔比(S/C=2)条件下表现出较好的催化液化石油气(LP...     

稻壳碳基固体酸催化剂的制备及在木糖脱水制备糠醛反应中的催化性能

以工业生产中碱法溶硅剩余的稻壳残渣为碳源,采用硫酸磺化法制备稻壳碳基固体酸催化剂,考察了其催化木糖脱水制备糠醛的性能.采用红外光谱、元素分析及表面酸浓度测定等手段对催化剂进行了表征.对固体酸催化剂的制备条件进行了优化,所得催化剂的表面酸浓度可达1.03 mmol/g.以木糖脱水制备糠醛为模型反应,考察了溶剂类别、反应温度和反应时间对固体酸催化剂催化性能的影响.实验结果表明,以二甲基亚砜(DMSO)为反应溶剂效果优于水,并且随着反应温度的升高和反应时间的延长,反应产率逐渐增加,最高可达75.8%.此外,还对催化剂的循环性能进行了研究,探讨了其失活原因和再生方法.     

苯磺酸修饰的层柱磷酸锆的制备及催化应用

以共缩合方法制备了一系列苯磺酸修饰的层柱磷酸锆材料,利用N2吸附、Si核磁共振、红外光谱和热重分析等方法对其结构进行了表征. 将其应用于对苯二酚与叔丁醇烷基化反应中,结果发现催化剂合成时的投料比对其催化性能有较大的影响,催化剂ZrP-0.4-2-10%-PhSO3H的催化性能最佳,反应4 h对苯二酚的转化率为85.4%,2-叔丁基对苯二酚得率达到58.5%. 酸性表征结果显示,催化剂活性与其表面可接触酸性位的数目密切有关. 该催化剂还具有较好的重复利用性能,反应3次后产物得率仅下降10%. 催化剂失活是由于磺酸基团的脱落或活性位被积碳覆盖所引起.     

CeO2-MnOx催化剂上氯乙烯有机废气的催化燃烧

采用柠檬酸(CA)溶胶-凝胶法制备了不同Mn:(Ce+Mn)摩尔比的CeO2-MnOx催化剂,以氯乙烯有机废气的催化燃烧为模型反应,考察了催化剂制备条件和反应条件对于CeO2-MnOx催化剂性能的影响,并用N2吸附、X射线衍射(XRD)和H2程序升温还原(H2-TPR)对催化剂进行了表征.结果表明,CeO2-MnOx催化剂上氯乙烯燃烧反应产物只有HCl,H2O和CO2,没有检测到其他氯代烃和氯气等副产物.当CA:Mn:Ce=0.3:0.50:0.50时,所制备的CeO2-MnOx催化剂活性最高,对于较宽的空速范围(10000～30000h-1)和较宽的浓度范围(0.05%～0.15%),低浓度氯乙烯的催化燃烧反应具有较好的操作弹性.其中当氯乙烯浓度为0.1%,空速为15000h-1时,起燃温度T50=110oC,完全转化温度T99=220oC.XRD和H2-TPR结果表明,在CeO2-MnOx催化剂中只出现立方相萤石结构CeO2的特征衍射峰,没有出现MnOx物种的特征衍射峰;Mn离子进入CeO2晶格形成的Ce-Mn-O固溶体,有利于提高催化剂表面的活性氧物种的活性,乃至催化剂活性.