单层分散阈值和负载型催化剂的阈值效应

自发单层分散原理认为,许多负载型催化剂的活性组分可在载体表面自发分散。活性组分在载体表面的单层分散阈值可通过XRD相定量外推法等实验方法进行测定。通过单层分散阈值的测定可获取负载型催化剂表面结构、分散状态的有益信息,并为选择最佳的催化剂制备工艺条件提供依据。许多负载型催化剂活性组分的配比都可通过考察其单层分散阈值得以优化。负载型催化剂的许多物理化学性质突变值都与其单层分散阈值相联系,催化剂的阈值效应是明显的,阈值效应的提出为催化剂的研究提供了指导。     

分散阈值—催化剂研究中的一个重要参数

分散阈值是指催化剂活性组分在载体表面上分散量的最大值,其大小与活性组分和载体相互作用有关,是催化剂研究中的一个重要实验参数。分散阈值的测定不仅为单层分散原理广泛的应用奠定了实验基础,亦为催化剂的研制提供一种定量研究手段。     

氯化亚铜在活性炭载体表面单层分散的密度泛函理论计算

 应用量子化学计算方法研究了活性炭载体表面CuCl活性组分的单层分散行为. 以C16H10,C13H9和C12H12原子簇模型模拟活性炭表面,用密度泛函理论中的B3LYP方法计算得到了CuCl在活性炭表面分散的活性位、稳定构型、相互作用能以及单层分散阈值. 结果表明,CuCl以铜端垂直附着在活性炭表面的顶位和桥位上,相互作用能为76.84～80.79 kJ/mol,单层分散阈值为0.471 g/g. 而XRD测得的单层分散阈值为0.467 g/g,与量子化学计算的结果一致; 按照密置单层模型计算得出的单层分散阈值为0.941 g/g,远大于实验测定结果. 因此,应用量子化学计算方法可以得到活性炭表面活性组分单层分散的丰富信息,并能确定活性组分的单层分散阈值.     

一氧化碳偶联制草酸二乙酯用Pd-Fe/α-Al2O3催化剂的表面结构

 应用XPS,XRD,TEM和TPR等表征技术研究了CO常压气相偶联合成草酸酯反应体系中Pd-Fe/α-Al2O3催化剂的表面结构. 结果表明,催化剂表面的活性组分钯以高度分散的Pd0形式存在,分散的钯微晶平均粒径约为8 nm; 助剂铁以Fe2+形式存在,其分散度极高. 根据表征实验结果,讨论了活性组分、助剂和载体三者之间的相互作用. 助剂可以优先高度分散在载体表面,而活性组分会自动落位在助剂层上达到均匀分散,即催化剂表面形成了类似于金属-金属氧化物-载体相间的结构.     

CeO2负载PdO催化剂的载体效应及其对催化性能的影响

采用ＸＲＤ，ＸＰＳ技术，研究了ＰｄＯ在不同类型载体上的分散形式，表面物种状态，所得的结果与ＣＯ氧化反应相关联。结果表明，载体对活性组分的表面结构组成，分散度大小的影响是导致催化性能不同的主要因素。     

双组分体系分散阈值的测定及应用

双组分体系分散阈值的测定及应用陈宜,郭士岭,程爱珠（郑州工学院化工系郑州,４５０００２）关键词分散阈值,分散量,ＣｕＯ,ＮｉＯ,ＨＺＳＭ－５分散阈值与活性组分及载体相互作用有关,是催化研究中的重要参数。对分散阈值的研究大都仅涉及了单组分活性物质在载体...     

WO3/(TiO2-SiO2)催化剂的表面分散状态及催化性能的研究

用气相流动吸附法制备复合载体,用浸渍法制备WO3/(TiO2-S iO2)催化剂.应用LRS和TPR技术研究WO3在复合载体TIO2-S iO2表面的分散状态,发现TiO2在S iO2表面的分散可增强WO3与载体之间的相互作用,提高WO3在载体表面的分散阈值.另外TPR实验证明,TiO2的存在不仅大大改善WO3的分散状态,而且使WO3在TiO2-S iO2的还原温度升高,WO3与载体之间的作用增强.负载于经TiO2调变的S iO2上的催化剂其HDS、HYD、BHD活性高于负载于单纯S iO2上的催化剂的活性.     

CuO/CeO2/γ-Al2O3催化剂表面相互作用及Denox活性

作为“三效催化剂”的“储氧”组分,CeO2助剂既起到γ－Al2O3载体的作用,也能促进活性组分的分散。因此催化剂表面CeO2的状态及其与被载组分之间相互作用的研究已引起人们的广泛兴趣。但迄今,CeO2在γ－Al2O3表面上的分散容量以及其与催化剂活性组分相互作用的实质还存在很多争议。本文通过改变CeO2的担载量,研究了γ-Al2O3表面上CeO2的形态对CuO的分散状态、还原性能以及催化活性的影响,并结合嵌入模型,对实验结果进行了讨论。     

γ-Al2O3表面Co物种状态对苯催化燃烧性能的影响研究

采用浸渍法在γ-Al2O3载体上制备了不同形态的Co物种,并利用苯的催化燃烧反应考察了各不同物种对苯催化燃烧活性差别.研究结果表明:Co在γ-Al2O3载体表面的分散形态表现出显著的阈值效应.当担载量处于在分散阈值以下时,Co以氧化物形式单层分散于载体表面;当担载量大于分散阈值时,Co团聚为团簇或者多层结晶体形式存在于γ-Al2O3表面.分散阈值效应直接影响着催化剂的催化燃烧活性.焙烧温度对Co在γ-Al2O3表面的存在状态也起着决定性作用.高温焙烧主要导致CoAl2O4尖晶石相生成,而低温焙烧有利于Co3O4物相生成.对于苯催化燃烧反应而言,Co3O4表现出比CoAl2O4高的多的催化活性.     

复合载体TiO2/SiO2的气相吸附法制备及MoO3在其表面上的分散状态

用气相流动吸附法制备了TiO_2/SiO_2复合载体,用浸渍法制备了MoO_3/(TiO_2/SiO_2)催化剂。应用XRD和LRS等技术研究了TiO_2在SiO_2表面及MoO_3在TiO_2/SiO_2表面上的分散状态。结果表明,TiO_2在复合载体中的含量低于其分散阈值时,它在SiO_2表面呈单层但非密置单层分散;MoO_3在催化剂中的含量低于其分散阈值时,它在复合载体表面亦呈单层但非密置单层分散。TiO_2与SiO_2之间、MoO_3与TiO_2/SiO_2之间相互作用都较弱。TiO_2在SiO_2表面的分散可改善MoO_3的分散状态,提高MoO_3在SiO_2表面上的分散阈值。     

Mo-Co系加氢精制催化剂中TiO~2-Al~2O~3载体效应的PASCA研究

本文采用PASCA(化学分析正电子湮没谱)技术, 系统地研究了MoO~3/γ-Al~2O~3,CoO/γ-Al~2O~3, MoO~3/TiO~2-Al~2O~3, CoO/TiO~2-Al~2O~3等体系中活性组分的表面分散状态和化学状态及其变化规律, 揭示了用TiO~2改性Al~2O~3对Mo-Co系加氢精制催化剂所产生的载体效应的作用机理。Al~2O~3中引入TiO~2使得载体与MoO~3间的相互作用大大减弱, 导致分散态MoO~3易于还原和硫化。助剂CoO与TiO~2-Al~2O~3载体间存在极为显著的电子相互作用, 对于改善Co在活性相中的化学状态, 提高活性中心的内在活性具有重要的作用。PASCA研究的另一个重要结果是, 由于载体表面的不均匀性,使得上述负载型催化剂中氧化物活性组分的表面状态十分复杂, 存在与载体相互作用强弱程度不同的多类特征区, 这些特征区与内在活性不同的催化中心相关联. 通过TiO~2改性Al~2O~3载体, 有效地调节载体表面性质, 改变活性组分表面物种的分布及化学状态。     

氧氯化催化剂的组成和分散状态

对氧氯化催化剂C_uCl_2/γ-Al_2O_3的XRD相定量和差热分析表明, 倦化剂的活性组分C_uCl_2以单层分散于载体表面, 最大分散量(阈值)约为O.13gC_uCl_2/gγ-Al_2O_3(γ-Al_2O_3比表面约为170 m~2g~)。TG, XRD和HCI的化学吸附实验表明, 催化剂中活性组分的存在状态和化学组成(CI/Cu比)可随催化剂的处理条件和所处气氛而变化; 在HCl气氛下CI/Cu<2的催化剂可恢复Cl/Cu比为2或大于2; 倦化剂吸附HCl的位置在未被CuCl_2覆盖的γ-Al_2O_3表面上。     

载体表面修饰对Cu-Co-Fe/Al2O3合成醇催化剂性质的影响

 采用不同pH值的HNO3或KOH水溶液对Al2O3载体表面进行修饰,研究了修饰后Cu－Co－Fe1．2／Al2O3合成醇催化剂的物相结构、表面性质和还原行为的变化规律．发现载体的表面修饰不仅能影响活性组分的物相结构和分散度,而且能改变活性组分与载体间的相互作用程度和催化剂的孔径分布．在低pH值溶液中修饰的载体上,Co组分容易分散,而在高pH值溶液中修饰的载体上,Cu组分容易分散．随着修饰液pH值的增大,Cu－Co－Fe1．2／Al2O3催化剂的还原温度先降低,经过最低点后升高,而催化剂的平均孔径呈减小趋势．     

脉冲色谱法测定载镍催化剂上活性镍的表面积

在催化剂的研制工作中,需要了解活性组分在载体上的分散情况。通常认为担载催化剂的活性中心分散在金属相的表面。因此,测定催化剂上活性金属的表面积,对了解活性组分的分散情况及其在使用过程中的变化具有重要意义。本工作的目的在于建立一个快速测定载镍催化剂上活性镍表面积的方法,以配合甲烷水蒸汽重整催化剂的研制。     

MoO_3、NiO、ZnO在小表面金红石上的分散行为

氧化物、盐类在氧化物载体表面的自发分散是一种广泛存在的现象，文献中已报导过大量氧化物和盐类在高比表面载体上分散的研究结果［'－3］TIO。作为一种较新型的载体，与Y－AI。O。、硅胶等传统载体相比，有许多不同特性．活性组分在TIO。表面的分散状态及所得催化剂的性能已有不少报导［'－'］，但所用的TIOZ主要是较高比表面的锐钛矿型TIOZ（刘金红石型TIO。（r）和锐钛矿型TIOZ（a）的结构不同，它是高温生成相，比表面较小［'］．氧化物在金红石上的分散行为仍未见报导．我们制备了三种具有不同比表面的TIO水），系统地研…     

硅溶胶负载非晶态NiB纳米团簇的制备与催化加氢性能

以硅溶胶为载体,通过化学还原法制备了具有超小尺寸的非晶态NiB催化剂. 采用高倍透射电镜、选区电子衍射和能量色散谱对样品的形貌和结构进行了表征. 结果表明,以硅溶胶为载体负载的非晶态NiB催化剂,其活性组分的粒径在1～2 nm, 并且活性组分Ni均匀地分布于硅溶胶载体上. 与传统的Raney Ni催化剂相比, NiB/硅溶胶表现出更为优异的催化加氢性能并极大地提高了氢化效率. 催化剂的优良活性可归因于载体硅溶胶的大表面积及其硅烷醇对活性组分的锚定功能,这使活性组分Ni以超小尺寸均匀地分散于载体上,从而使纳米粒子的表面效应得到充分发挥.     

负载型纳米ZrO2-Al2O3复合载体中ZrO2的负载量对Ni基催化剂性能的影响

采用真空浸渍法在负载型纳米ZrO2-Al2O3复合载体上负载NiO,并用X射线衍射考察了NiO在复合载体上的分散周值.结果表明,该分散阈值与ZrO2-Al2O3复合载体中ZrO2的负载量有关,当ZrO2的负载量为0.60 g/g时,NiO的分散阈值达到最高值0.315 g/g.热重-微分热重和程序升温脱附结果表明,NiO在不同ZrO2负载量的复合载体表面形成不同的相互作用和分布状态,复合载体中ZrO2的负载量影响催化剂表面活性中心的种类和对CO2的吸附.同时考察了不同ZrO2负载量的复合载体Ni基催化剂在CO2重整CH4反应中的活性和稳定性.     

脉冲电磁场辅助浸渍法制备CoMo/γ-Al_2O_3加氢脱硫催化剂

利用脉冲电磁场(PEMF)辅助浸渍法和常规等体积浸渍法制备了一系列CoMo/γ-Al_2O_3加氢脱硫催化剂样品。以噻吩、2-甲基噻吩或苯并噻吩为模型化合物,在微反装置上评价了催化剂的加氢脱硫活性,经200 V脉冲电磁场处理的催化剂上各硫化物的转化率均比常规催化剂明显提高。采用XRD、BET、H_2-TPR和TEM等方法表征了催化剂样品的表面状态和物化性质。结果表明,适当强度的脉冲电磁场与制备体系内带电粒子的交互作用有助于催化剂活性组分的分散,使活性组分在γ-Al_2O_3载体表面分布更为均匀,同时削弱了活性组分MoO_3同载体间的较强相互作用,降低了催化剂表面钼物种的还原温度,促进了CoMoS活性相的形成。     

金属载体催化剂的涂层研究

在高温氧化处理不同时间的金属载体箔片上涂覆MgAl2O4/Al2O3过渡涂层,利用TG-DSC,XRD,SEM,BET和超声振动等分析测试技术,对载体和涂层的微观结构与表面特性进行研究.结果表明,在950 ℃下高温氧化5 h,箔片表面生成板状Al2O3晶须,有利于增强涂层与箔片的附着力.在载体表面涂覆一层MgAl2O4/Al2O3过渡涂层,有助于提高活性组分与金属载体的结合力,可以获得高结合强度的涂层结构,促使活性元素高度分散.     

ⅡB族元素氧化物与γ-Al_2O_3相互作用的XRD研究

我们已经报道过许多离子型或分子型化合物在载体表面有自发分散倾向,并应用X光衍射(XRD)相定量外推法测定活性组分在载体表面最大分散量(阈值)。本文研究元素周期表第二付族(ⅡB)元素(锌、镉、汞)的氧化物与载体γ-Al_2O_3的相互作用情况。结果表明用γ-Al_2O_3浸渍锌、镉、汞的硝酸盐溶液,干燥后硝酸盐热分解生成氧化物,焙烧活化后和氧化铝的相互作用,这三个体系各何不同的特点。