Ce-Cu-Co/CNTs催化剂催化合成气制低碳醇及乙醇的研究

采用共浸渍法制备了不同Ce含量的Ce-Cu-Co/CNTs 催化剂, 考察了其在合成气制低碳醇反应中的催化性能, 借助X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H₂-TPR)、N₂吸脱附实验(BET)、透射电镜(TEM)和CO程序升温脱附(CO-TPD)对这些催化剂进行了表征. 结果表明, 当Ce的质量分数为3%时, 低碳醇的时空收率和选择性达到最高, 分别为696.4 mg·g^-1·h^-1和59.7%, 其中乙醇占总醇的46.8%, 适量Ce的添加能提高Cu物种在催化剂上的分散度和催化剂的还原性能, 能显著地增加催化剂吸附CO的能力, 促进合成醇活性位的形成, 进而明显提高催化剂的活性和总醇的选择性. 研究表明, 将具有高活性和高碳链增长能力的CuCo基催化剂与碳纳米管的限域效应结合, 可实现缩窄产物分布、大幅度提高乙醇选择性的目的.     

La促进CuCo催化剂上合成气转化制低碳醇的研究

利用超声辅助的反相共沉淀法制备了合成气选择转化制低碳醇用CuCo基催化剂。研究稀土La助剂对CuCo基复合氧化物催化剂结构的影响和催化性能的促进作用,借助X射线衍射(XRD)、N₂吸附等温线(BET)和程序升温脱附(CO-TPD)等测试技术对催化剂进行表征,并以CO加氢合成低碳醇为模型反应对其催化性能进行评价。结果表明,La助剂的添加使催化剂晶粒细化,显著加大了比表面积,促进了合成醇活性位的形成,提高了催化剂表面较强吸附CO物种的浓度,从而明显提高催化剂的活性与C_2＋醇选择性,有效调节了低碳混合醇中甲醇的含量。     

合成气制低碳燃料醇工业侧线模试

在接近工业操作条件下,综合考察催化剂制备放大、工业粒度催化剂、反应器放大及工业合成气等放大效应对合成气制低碳燃料醇催化反应的影响。在模试反应器中采用多段蛇管换热及移热与催化剂床层合理稀释,从而保证反应温度均匀。在模试中较系统地考察了温度、压力、空速及合成气中CO_2含量对合成低碳燃料醇反应的影响。在400—405℃,14—15MPa,尾气空速4000h~(-1)条件下进行了1000小时寿命试验,结果良好。低碳燃料醇的时空产率为0.21—0.25升醇/升催化剂/小时。在燃料醇中,甲醇占74—77%,异丁醇12—15%。本工作为合成气制低碳燃醇料工业试验装置的基础设计提供数据。     

稀土金属盐促进的Mo-Co-K硫化物基催化剂用于合成气选择性制乙醇等低碳混合醇

采用超声法在非水溶剂介质中制备了稀土金属La盐等促进的硫化钼基催化剂,考察了其CO加氢选择性合成乙醇等低碳混合醇的催化性能.在3.0MPa,330℃和H2/CO(体积比)=2.0的反应条件下,La促进的催化剂表现出较Mo-Co-K硫化物基催化剂更高的催化活性,CO转化率和产物中乙醇的分布可分别达到17.2%和53.4%.扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和光电子能谱等表征结果表明,稀土金属La盐的加入改善了Mo-Co-K硫化物基催化剂的外观形貌和电子结构,对提高催化活性和乙醇的分布起到重要的作用.     

CuZnAl/碳纤维复合材料催化合成气制备低碳醇

采用共沉淀法制备CuZnAl类水滑石,将其担载于活化碳纤维(ACFs)表面,通过焙烧还原合成功能化复合催化剂(CuZnAl/ACFs)。借助XRD、FT-IR及N2吸附-脱附等方法对该复合物进行表征,并将其应用于合成气制备低碳醇的反应中,进行活性评价。结果表明,复合催化剂中活性组分在碳纤维表面均匀分散,碳纤维表面催化剂的颗粒尺寸减小,比表面积增大。ACFs的导电性加速醇合成过程中的电子传递,促进反应进行,因而CO转化率的提高(最高可达47%)。同时,ACFs提高催化剂表面ZnO的分散度,从而促进Cu与ZnO形成金属氧化物界面。这有利于低碳醇的生成,因而使C2以上醇的选择性高达39%。     

CuZnAl/碳纤维复合材料催化合成气制备低碳醇

采用共沉淀法制备CuZnAl类水滑石,将其担载于活化碳纤维（ACFs）表面,通过焙烧还原合成功能化复合催化剂（CuZnAl/ACFs）。借助XRD、FT-IR及N₂吸附-脱附等方法对该复合物进行表征,并将其应用于合成气制备低碳醇的反应中,进行活性评价。结果表明,复合催化剂中活性组分在碳纤维表面均匀分散,碳纤维表面催化剂的颗粒尺寸减小,比表面积增大。ACFs的导电性加速醇合成过程中的电子传递,促进反应进行,因而CO转化率的提高（最高可达47%）。同时,ACFs提高催化剂表面ZnO的分散度,从而促进Cu与ZnO形成金属氧化物界面。这有利于低碳醇的生成,因而使C2以上醇的选择性高达39%。     

碳纳米管担载CuCoCe催化剂催化合成气制低碳醇的性能

以碳纳米管为载体,采用等体积浸渍法制备了一系列Cu Co Ce催化剂,考察了碳纳米管长度及羧基官能团对该系列催化剂催化合成气制低碳醇反应性能的影响;采用X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行了结构和性能表征.实验结果表明,以含有羧基官能团的、长度为0.5~2μm的碳纳米管为载体时,催化剂的低碳醇时空收率最高,达到783.72mg·gcat-1·h-1,醇产物中C2+醇选择性达到82.71%.研究结果表明,短纳米管有利于活性金属进入碳纳米管内部,并促使活性组分分散均匀,这对CO转化率和低碳醇时空收率的提高有显著作用;碳纳米管上羧基官能团的存在促进了金属与金属、金属与载体之间的相互作用,从而使醇产物中C2+醇选择性明显提高.     

合成气制低碳醇Cu—Co尖晶石催化剂的制备与催化活性

用Ｃｕ－Ｃｏ系催化剂可从合成气制Ｃ１－Ｃ６正构低碳醇。Ｃｕ－Ｃｏ尖晶石化学组成均匀，能使活性中心均匀分布，为良好的催化剂前驱体。本工作用共沉淀法与灼烧法制备了Ｃｕ－Ｃｏ尖晶石化合物。ＸＲＤ，ＤＴＡ，ＴＧ等研究表明，当Ｃｕ／Ｃｏ比为０．０５－０．５时，得到单相的尖晶石化合成物可作为合成低碳醇催化剂的前驱体。其中，共沉淀法制得的催化剂具有较高的催化活性与选择性。当Ｃｕ／Ｃｏ比为０．３５－０．４５时共沉     

合成气制低碳醇Cu－Co尖晶石催化剂的制备与催化活性

用Ｃｕ－Ｃｏ系催化剂可从合成气制Ｃ＿１～Ｃ＿６正构低碳醇。Ｃｕ－Ｃｏ尖晶石化学组成均匀，能使活性中心均匀分布，为良好的催化剂前驱体。本工作用共沉淀法与的烧法制备了Ｃｕ－Ｃｏ尖晶石化合物。ＸＲＤ、ＤＴＡ、ＴＧ等研究表明，当Ｃｕ／Ｃｏ比为０．０５～０．５时，得到单相的尖晶石化合物可作为合成低碳醇催化剂的前驱体。其中，共沉淀法制得的催化剂具有较高的催化活性与选择性。当Ｃｕ／Ｃｏ比为０．３５～０．４５时共沉淀法催化剂的活性与选择性最高，醇时空产率０．１５～０．２０ｍｌＲＯＨ／ｍｌｃａｔ．／ｈ，醇选择性＞５０％。控制适当的反应条件，可以得到所需的产品组成。     

合成气制低碳醇Cu－Co尖晶石催化剂的在位ESCA研究

在位ＥＳＣＡ表征不同状态下Ｃｕ－Ｃｏ尖晶石催化剂表面状态和组成。氧化态催化剂表面富铜，钾表面浓度较低。Ｃｕ为Ｃｕ￣（＋２）；Ｃｏ大部为Ｃｏ￣（＋３），部分为Ｃｏ￣（＋２）。还原态催化剂表面形成富钾层。Ｃｕ为Ｃｕ￣０或Ｃｕ￣（＋１），Ｃｏ为Ｃｏ￣０。Ｃｕ、Ｃｏ间有强相互作用，合成气通过Ｃｕ、Ｃｏ的协同催化作用形成低碳醇。解析反应后脱附的Ｃ＿（１ｓ）峰表明存在三种类型的碳物种：非解离吸附ＣＯ，解离吸附的ＣＯ物种，表面碳酸钾。解离吸附与非解离吸附碳物种的合适比例是形成低碳醇的条件。     

Clay-Supported Molybdenum-Based Catalysts for Higher Alcohol Synthesis from Syngas

A kind of clay-supported K-Co-Mo catalyst was prepared by a sol-gel method combined with incipient wetness impregnation. The catalyst structure was characterized by X-ray diffraction, N₂ adsorption-desorption, H₂ temperature-programmed reduction, and X-ray photoelectron spectroscopy techniques and its catalytic performance for higher alcohol syn-thesis from syngas was investigated. The active components has a high dispersion on the clay support surface. The increase of the Mo loading promoted reduction of M⁶⁺ but had no signi cant in fluence on the reduction of Mo⁴⁺ and Co²⁺ species. After reduction, a kind of lower state Mo^δ+ (1<δ<4) species was observed on the surface. Compared with the unsupported catalyst, the clay supported K-Co-Mo catalysts showed much higher catalytic performance for alcohol formation. The reason can be explained that the supported catalyst have a high active surface area and the mesoporous structure prolonged the residence time of intermediates for alcohol formation to some extent, which promoted the formation of higher alcohols. The high activity of the catalyst reduced at 773 K may be attributed to the high content of Mo^δ+ (1<δ<4) species on the surface, which was regarded as the active site for the adsorption of nondissociative CO and responsible for the alcohol formation.     

Synthesis of Higher Alcohols from Syngas over Alkali Promoted K-Co-Mo Catalysts Supported on Multi-walled Carbon Nanotubes

A series of carbon nanotubes-supported K-Co-Mo catalysts were prepared by a sol-gel method combined with incipient wetness impregnation.The catalyst structures were characterized by X-ray diffraction,N₂ adsorption-desorption,transmission electron microscopy and H₂-TPD,and its catalytic performance toward the synthesis of higher alcohols from syngas was investigated.The as-prepared catalyst particles had a low crystallization degree and high dispersion on the outer and inner surface of CNTs.The uniform mesoporous structure of CNTs increased the diffusion rate of reactants and products,thus promoting the reaction conversion.Furthermore,the incorporation of CNTs support led to a high capability of hydrogen absorption and spillover and promoted the formation of alkyl group,which served as the key intermediate for the alcohol formation and carbon chain growth.Benefiting from these characteristics,the CNTs supported Mo-based catalyst showed the excellent catalytic performance for the higher alcohols synthesis as compared to the unsupported catalyst and activated carbon supported catalyst.     

合成气制混合醇硫化钼基催化剂的谱学表征

利用XRD、XPS和TPD等谱学方法对合成气制混合醇硫化钼基催化剂活性相作了表征研究。实验结果表明,碱助的MoS_x-K~+/SiO_2催化剂工作表面生成了Mo-S-K新相,很可能是催化活性相;表面钼物种主要是Mo~(4+),硫除了以S~(2-)作为主要硫物种之外,还观测到低价硫阴离子物种S~-或[s—s]~(2-)。随着碱性钾盐助剂添加量的增加,[s—s]~(2-)物种的浓度下降,H_2吸附量相应减少,这同催化剂的选择性由烃向醇的转变有着密切的联系。     

Cu含量对以水滑石为前驱体的Cu/Co/Mn/Al催化剂高级醇合成性能的影响

A series of Cu/Co/Mn/Al catalysts derived from hydrotalcite precursors with different Cu/Co molar ratios (0, 0.1, 0.5, 1.0, and 2.0) were prepared and used for the synthesis of higher alcohols from syngas. N₂ physical adsorption desorption, inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), hydrogen temperature-programmed reduction (H₂-TPR), thermogravimetry (TG), and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) techniques were employed to investigate the physical and chemical properties of the Cu/Co/Mn/Al catalysts. The results show that the optimum Cu content can increase specific surface area, improve reducibility, and form regular layered structure to provide more uniform distribution of active sites, thereby enhancing catalytic activity and alcohol selectivity. When the Cu/Co molar ratio was 0.5, the yield of alcohol and the alcohol selectivity reached the maximum values of 0.071 g·g^-1·h^-1 and 35.9%, respectively.     

低碳醇合成Raney Cu－Co催化剂的表征

本文采用ＸＲＤ、ＸＰＳ、及Ｈ_２—ＴＰＤ技术对不同Ｃｕ／Ｃｏ比的几个ＲａｎｅｙＣｕ－Ｃｏ催化剂进行了表征．并与反应醇选择性进行了关联．结果表明：ＲａｎｅｙＣｕ－Ｃｏ催化剂均由不同Ｃｕ／Ｃｏ比的两个Ｃｕ－Ｃｏ固溶体相组成，还原（Ｈ_２，５６３Ｋ，２ｈ）前，表面除有Ｃｕ￣０和Ｃｏ￣０外，尚有少量Ｃｕ￣（＋１）和显著量的Ｃｏ￣（＋２）存在，还原后，Ｃｕ￣（＋１）几乎消失，Ｃｏ￣（＋２）仍有一定量存在，在反应温度下（５６３Ｋ），ＣＯ和ＣＯ_２均能使表面Ｃｏ￣０部分氧化，且ＣＯ_２氧化能力大于ＣＯ，而合成气（Ｈ_２／ＣＯ＝２）表现为还原的性质。三种气氛对Ｃｕ￣０无明显影响。催化剂表面Ｃｕ／Ｃｏ比高于体相Ｃｕ／Ｃｏ比，表面Ｃｕ富集显著．ＲａｎｅｙＣｕ－Ｃｏ催化剂表面有四种吸氢中心：Ｃｕ（弱吸氢中心），高配位Ｃｏ（弱吸氢中心），低配位Ｃｏ（活化吸氢中心），及强吸氢中心；对不同催化剂，表面低配位Ｃｏ中心的比例与醇选择性有一致的变化规律。基于上述结果，就ＣＯ播入中心进行了讨论。     

改性Fe-Cu催化剂上由合成气合成酮和醇

 采用熔融法制备了三类改性催化剂FeCuVKMn,FeCuVKCe和FeCuVKCo,可用于有效地合成低级酮 和低碳醇. 在一定的温度范围内,CO转化率、C2+OH选择性及酮和醇的收率随反应温度的升高而升高; FeCuVKCo表现出比其他催化剂更宽的活性温度区间; 适量加入助剂可使Fe-Cu催化剂的催化性能显著改善. 催化剂活性及选择性的高低顺序是FeCuVKMn＞FeCuVKCo＞FeCuVKCe＞FeCuVK; 最高活性温度的高低顺序是FeCuVK=FeCuVKCe＞FeCuVKMn＞FeCuVKCo.     

由脂肪酸酯制备高碳醇Cu－Fe系催化剂的研究

由脂肪酸酯制备高碳醇Ｃｕ－Ｆｅ系催化剂的研究刘寿长②王文祥②陈诵英①（①中国科学院山西煤炭化学研究所，太原０３０００１）（②郑州大学化学系，郑州４５００５２）关键词高碳醇Ｃｕ－Ｆｅ系催化剂加氢反应高碳醇被广泛用于洗涤剂、增塑剂、合成纤维、表面活性剂、...     

铑催化合成气转化为乙醇反应中甲酰基中间体的化学捕获

本文采用化学捕获法对铑基催化剂上合成气转化反应中的甲酰基中间体进行了化学捕获,在CO+2D_2反应后,用CH_3I进行的化学捕获反应中生成了CH_3CHO、CH_3CDO两种形式的乙醛;补充的Ar吹扫实验显示DCO的甲基化反应对生成的CH_3CDO有重要贡献。因此,甲酰基的确是合成气反应中的C_1含氧中间体。根据这一结果,初步探讨了合成气反应中CH_x物种的生成途径。