焙烧方法和焙烧条件对纳米Au/HZSM-5催化剂金粒径和催化性能的影响

采用负压沉积沉淀法制备了纳米Au/HZSM-5催化剂前体,研究了深床焙烧和等离子体焙烧两种方法,以及焙烧温度和焙烧气氛对催化剂中纳米金粒径和催化性能的影响,并采用ICP、TEM、XRD、UV-vis、XPS等表征方法对催化剂金粒子进行了物化性能表征,采用合成气羰基化制乙酸甲酯反应表征催化性能。结果表明,不同焙烧方法和不同焙烧温度及气氛对负载型纳米Au/HZSM-5催化剂中金粒径、形貌、物化性质和催化性能有明显影响。其中,以等离子体焙烧方法在500℃氮气气氛下制备的纳米1.86%Au/HZSM-5催化剂中的金粒径最小,为2-5 nm。用于催化合成气羰基化制乙酸甲酯反应,原料中CO的转化率为67%,乙酸甲酯选择性可达78%。     

无碱条件下Au/ZnO选择性催化氧化1,3-丙二醇合成3-羟基丙酸甲酯

采用溶胶-沉积法合成了高选择性的Au/ZnO催化剂,用于1,3-丙二醇选择性氧化酯化为3-羟基丙酸甲酯的反应.研究了保护剂PVA用量、金溶胶合成温度、金负载量及催化剂循环利用对反应的影响,且优化了反应温度和反应压力,并对催化剂进行了XRD和TEM表征.结果表明,PVA∶Au(m/m)=1∶4、金溶胶合成温度25℃、金负载量1%的Au/ZnO对目标反应的催化活性最好,在100℃和Po2=2MPa的条件下1,3-丙二醇的转化率达82.8%,产物3-羟基丙酸甲酯的选择性达95.4%.Au纳米粒子的粒径影响催化性能,在Au平均粒径为2.8~6.1nm的范围内,产物选择性随Au纳米粒子的粒径的减小而增大,平均粒径在2.8~4.8nm的范围内时,催化剂具有较好的产物选择性(大于90%);Au/ZnO催化剂循环利用4次后催化性能(转化率和选择性)无明显下降;并推测了无碱条件下Au/ZnO选择性催化氧化1,3-丙二醇合成3-羟基丙酸甲酯的反应机制.     

沉淀法制备CeO_2纳米晶与表征

采用乙醇为分散剂和保护剂 ,用反向沉淀法制备了不同粒径的CeO2 纳米晶。XRD分析表明 ,当焙烧温度为 2 5 0～ 80 0℃时 ,所合成的CeO2 纳米粒子属于立方晶系 ,空间群为O5 H FM 3M。TEM分析表明 ,CeO2 纳米粒子呈球形 ,粒度随焙烧温度的增加而增大。热失重分析表明 ,样品的热失重主要受温度的影响 ,而焙烧时间的影响不大。相对密度分析表明 ,随CeO2 纳米晶粒度的增大 ,粉末的密度增加。     

沉淀法制备CeO2纳米晶与表征

采用乙醇为分散剂和保护剂,用反向沉淀法制备了不同粒径的CeO2纳米晶。XRD分析表明,当焙烧温度为250－800℃时,所合成的CeO2纳米粒子属于立方晶系,空间群为OH^5-FM3M。TEM分析表明,CeO2纳米粒子呈球形,粒度随焙烧温度的增加而增大。热失重分析表明样品的热失重主要受温度的影响,而焙烧时间的影响不大。相对密度分析表明,随CeO2纳米晶粒度的增大,粉末的密度增加。     

焙烧温度对二甲醚水蒸气重整制氢 Cu/ZnO/Al2O3/Cr2O3+H-ZSM-5双功能催化剂性能的影响

采用共沉淀耦合机械混合法制备了Cu/ZnO/Al₂O₃/Cr₂O₃+H-ZSM-5双功能催化剂,并用于二甲醚水蒸气重整制氢反应,结合热重、傅里叶红外光谱、XRD、BET、H₂-TPR表征,考察了焙烧温度对Cu/ZnO/Al₂O₃/Cr₂O₃催化剂物理化学性质及双功能催化剂催化性能的影响。研究结果表明,400℃焙烧时,析出CuO粒子的同时伴有尖晶石相,进而在反应过程中对金属铜粒子起到良好的隔离作用。而焙烧温度较低时,催化剂分解不完全,催化剂活性位较少。焙烧温度大于500℃时,CuO粒子发生二次团聚,同时尖晶石相大量生成,造成催化剂活性位减少,活性较低。合适的焙烧温度为400℃,此时二甲醚转化率为92.9%,氢气收率可达到76.5%,具有较好的反应效果。     

纳米ZnO室温选择氧化H2S特性的研究

碱式碳酸锌在不同焙烧温度下制得的纳米ZnO具有六方晶系纤锌矿结构，平均粒径为15.4 nm、19.1 nm、22.9 nm和33 nm，以其为脱硫剂，对H2S室温脱硫性能进行了研究。利用XRD和XPS技术对脱硫反应前后的样品进行了表征。实验结果表明，纳米ZnO的脱硫性能随粒径的增大而降低，常温、常压下，260 ℃焙烧的纳米ZnO对H2S有高的去除率，并且H2S可选择性地被氧化为单质硫。     

纳米Au/TS-1催化剂的制备及用于甲醇羰基化体系

采用负压沉积沉淀法、等体积浸渍法、负压等体积浸渍法等方法制备了纳米Au/TS-1催化剂,研究了深床焙烧和等离子体焙烧,以及焙烧温度和焙烧气氛对催化剂中纳米金粒子大小和催化性能的影响,并采用ICP、TEM、XRD、UV-vis、XPS对催化剂金粒子进行了物化性能表征,采用甲醇羰基化制乙酸甲酯反应表征催化性能.结果表明,不同制备方法、不同焙烧方法、不同焙烧温度和焙烧气氛对负载型纳米Au/TS-1沸石分子筛催化剂中金粒子的大小、形貌、物化性质和催化性能有明显影响.其中,3种制备方法中,氢气气氛下焙烧均比空气和氮气气氛下焙烧得到的催化剂的金粒子尺寸更小,分散更均匀,约为5~10 nm.与其它方法相比,负压沉积沉淀法可制得分散更均匀的金粒子,Au/TS-1沸石催化剂中的金粒子尺寸更小,平均粒径为1~5 nm.催化性能评价结果显示,3种方法制备出的负载型金催化剂用于催化甲醇羰基化制乙酸甲酯反应体系中,甲醇的转化率分别为85%、75%、60%,乙酸甲酯选择性可高达68%,反应温度200℃为最好.     

CuZnAl水滑石衍生催化剂上甲醇水蒸气重整制氢Ⅰ. 催化剂焙烧温度的影响

 以类层柱CuZnAl水滑石为前体,经不同温度焙烧制备了一系列甲醇水蒸气重整制氢催化剂. 在250 ℃、 水/甲醇比1.3和重时空速2.5 h-1下的反应结果表明, 600 ℃焙烧的催化剂具有优异的活性和稳定性,而≤500 ℃和≥700 ℃焙烧后的催化剂活性较差. 热重、 X射线衍射、 傅里叶变换红外光谱和程序升温还原分析结果表明, 600 ℃焙烧时水滑石分解较为完全,析出纳米CuO粒子的同时伴生CuAl2O4尖晶石相,进而在反应过程中对金属Cu纳米粒子和ZnO起到良好的隔离和稳定作用. 焙烧温度≥700 ℃时CuO纳米粒子发生二次团聚,同时CuAl2O4尖晶石相大量生成,造成催化活性位减少,活性较低; 而焙烧温度≤500 ℃时水滑石分解不完全,生成 (Cu,Zn)AlxOy(CO3)z复合物且无尖晶石相伴生,造成反应中金属Cu纳米粒子和ZnO聚集,导致催化剂活性较低.     

焙烧温度对镧改性HZSM-5表面性质及乙醇脱水制乙烯反应性能的影响

采用浸渍法将稀土金属La负载在HZSM-5分子筛上,考察了在450~600℃范围内焙烧温度对La改性HZSM-5(La/HZSM-5)表面性质及催化乙醇脱水制乙烯性能的影响。X射线衍射和N2吸附-脱附分析分别表明焙烧温度对La/HZSM-5的晶体结构和孔结构影响不大,而NH3程序升温脱附测试则表明随着焙烧温度的升高La/HZSM-5的表面酸量和酸强度均有明显下降的趋势,相应的催化性能测试表明催化剂的活性和寿命也随之下降,这可归结于不同焙烧温度下La物种形态差异的结果。以450℃下焙烧制备的3%La/HZSM-5为优选催化剂,在最佳的反应条件下,其单程使用寿命可达108天。     

Au/ZnO催化剂的制备及常温常湿条件下CO氧化催化性能

用共沉淀法制备了n(Au)/n(ZnO)=1.3/100的催化剂.考察了焙烧温度对Au/ZnO催化剂的化学组成及CO氧化性能的影响.结果表明,焙烧温度对催化剂的化学组成、活性和稳定性均有较大影响,其中240℃焙烧制得的Au/ZnO催化剂稳定性最好,在25℃和进料中含有水分的条件下,可连续反应600h使CO完全转化.XRD,FTIR,TG-DTA,TEM及UV-Vis结果表明,金粒子高度分散在氧化锌或碳酸锌上,平均直径2～5nm.催化剂的稳定性同锌物种有关,氧化锌较碳酸锌表现出较好的稳定性,且氧化锌粒子越小,比表面积越大,催化剂的稳定性越高.     

Au/HZSM-5沸石催化剂的正丁烷异构化反应性能的研究

采用脉冲微反装置评价了纯正丁烷、含有不同比例异丁烷的混合丁烷在Au改性的纳米HZSM-5催化剂上的反应活性和异构化选择性。结果表明,在300℃时,载金量为1.31%的催化剂上纯正丁烷原料的转化率可达7.0%,异丁烷选择性可达80%以上。相比之下,在纳米HZSM-5载体上正丁烷的转化率只有0.55%,异丁烷选择性仅为11.67%。在Au负载量为0.12%~1.91%,随着Au负载量的增加,正丁烷转化率先增后减,异丁烷选择性在低负载量时增加明显。在反应温度低于400℃时,纯正丁烷在载金催化剂上主要发生异构化反应;高于400℃时,主要发生裂解和芳构化等反应,即400℃是正丁烷在脉冲微反条件下异构化和裂解等反应的分水岭。另外,混合丁烷的组成对正丁烷异构化反应有一定影响,但在适当温度下正丁烷异构化时裂解产物很少,表现出金属-酸双功能催化特征。Au⁺在反应中发挥了脱氢和加氢作用。     

甘氨酸燃烧法合成纳米ZnO-MgO及其紫外光发射

ZnO-MgO nanocomposite was prepared by glycine nitrate combustion method.Its photoluminescence property, the structure and annealing temperature dependence was studied by XRD, FTIR and SEM. The results show that the photoluminescence property of ZnO-MgO nanocomposite is greatly improved compared with that of pure ZnO. Under 325 nm laser excitation, the emission spectra of the 900 ℃ treated composite sample had an obviously enhanced ultraviolet (UV) band centered at 385 nm at room temperature. The luminescence intensity of the UV band became stronger with the increase of annealing temperatures and reached a maximum at 900 ℃ but decreased at 1000 ℃. The photoluminescence intensity was mainly affected by the grain size, the crystallization and the action between ZnO and MgO nanoparticles. In addition, an appropriate G/N value was favorable for improving the UV-PL properties of the nanocomposite samples.     

合成气直接制二甲醚双功能催化剂助剂的研究

合成气直接制二甲醚较间接法制取二甲醚有显著的经济效益和重要的理论意义，因而日益引起人们的重视［１］．其核心是研制兼有甲醇合成和脱水两种功能的催化剂，即在催化剂中同时含有这两种功能的活性组分．目前采用的催化剂体系多为铜锌氧化物和酸性脱水组分组成的复合催...     

基于Fe负载的HZSM-5催化热解制备生物油实验研究

通过离子交换法制备含2%Fe(质量分数)的HZSM-5催化剂,采用X射线衍射仪(XRD)、激光粒度分析仪以及比表面积及孔径分析仪对催化剂进行表征,并在550℃下进行木屑的催化热解实验。对无催化剂和不同比例催化剂条件下得到的生物油进行GC-MS分析,结果表明,在Fe负载的HZSM-5作用下,生物油产率明显升高(最大增幅7%),轻质组分产率明显升高,重质组分产率略微升高。同时,轻质组分中的酮类、呋喃等含氧化合物含量降低,酚类、酸含量升高;重质组分中的酮类、呋喃类等含氧化合物含量明显降低,酚类、萘类含量明显增多。Fe负载的HZSM-5催化剂对木屑的热解反应有较好的催化效果,加强了对热解初始蒸汽的择形修饰,从而抑制了生物质三组分木质素初始热解产物中的醌类等容易一次或二次结焦物质的生成,孔道结构对蒸汽的二次反应被抑制,产物向较小分子的轻质产物上富集。     

Synthesis and characterization of polycrystalline ZnO/HZSM-5 nanocomposites

Polycrystalline ZnO/HZSM-5 nanocomposites were synthesized by the impregnation method using a home prepared HZSM-5 zeolite as porous support and Zn(C₅H₇O₂)₂ or Zn(NO₃)₂ as zinc precursors. As-prepared samples were characterized by ICP, XRD, SEM (EDS), TEM (SAED), BET and DRS techniques. A small amount of sub-nanometeric ZnO clusters were introduced into the channels of HZSM-5 zeolite. These ZnO clusters exhibited absorption band onset at about 280 nm, different from ZnO particles at about 370 nm. The significant blue shift possesses high quantum size effect in sub-nanometeric ZnO clusters. SAED and TEM images revealed that the ZnO nanoparticles, supported on the surface of HZSM-5 zeolite, were identified as polycrystalline structure with the particle size of about 20-25 nm. XRD results provided evidence of the strong host-guest interactions between HZSM-5 framework and ZnO structure. The samples prepared by Zn(C₅H₇O₂)₂ were more porous and smaller than those prepared from the Zn(NO₃)₂. This was confirmed by SEM and XRD results.     

生物质间接液化合成燃料二甲醚

在双功能催化剂JC207/HZSM-5上,对流化床内制备的生物质气脱碳后合成二甲醚进行了研究。结果表明,二甲醚时空产率在260℃达到最大;随反应压力升高而增大;随空速的增加,时空产率先增加后降低。同时发现,在合成二甲醚的生物质气中须把生物质气中二氧化碳降低到5%后才可以提高甲醇合成反应速率,进而提高二甲醚合成反应速率。     

正丁烷和异丁烷在改性纳米HZSM-5上的芳构化反应

用脉冲微反装置评价了正丁烷和异丁烷在氢型和锌改性的纳米ZSM-5催化剂上的反应活性和芳构化选择性.结果表明,在550℃下,异丁烷在氢型和不同锌负载量的纳米ZSM-5催化剂上的转化率都远高于正丁烷,但其芳构化选择性低于正丁烷.脱甲基活化是异丁烷和正丁烷的重要活化方式,也是影响其芳构化选择性的主要因素.锌改性在提高异丁烷和正丁烷转化率的同时,也促进了正丁烷和异丁烷的脱甲基活化.在混合丁烷进料反应的情况下,正丁烷和异丁烷的转化率与其单独进料时十分接近,这说明正丁烷和异丁烷共存时不会发生明显的竞争吸附和反应.纳米ZSM-5因晶粒度小,孔道短和微孔扩散阻力低而有利于异丁烷转化.     

ZnCrO_x/HZSM-5催化合成气直接转化制异构烷烃

分别采用共沉淀法和水热法制备了ZnCrO_x复合金属氧化物和HZSM-5沸石,通过物理混合得到双功能催化剂,实现了合成气一步高选择性制备异构烷烃。采用XRD、TEM、氮吸附和NH3-TPD等技术对催化剂进行了表征,考察了双功能催化剂中HZSM-5沸石组分硅铝比以及ZnCrO_x/HZSM-5质量比(OX/ZEO mass ratio)对合成气催化转化反应性能的影响。结果表明,随着HZSM-5硅铝比的增加,催化剂酸密度下降,CO转化率略有下降,产物中C5+选择性显著提高,异构烷烃比例不断增加。此外,在保证CO转化率的前提下提高双功能催化剂中ZnCrO_x组分的比例,产物中C5+的选择性也显著上升。在400℃、2.0 M Pa、进料空速(GHSV)为3600 mL/(h·gcat)的条件下,合成气(H2/CO(volume ratio)=2)转化率达到35%,C5+选择性超过44%,且C5+中异戊烷比例高达65%。     

Syngas conversion beyond chemical equilibrium by in situ bimolecular reaction

An in situ bimolecular reaction, in which syngas is fed with toluene as a secondary reactant (hereafter Tol in situ methylation), was studied over bifunctional catalysts comprised of methanol synthesis catalyst and H-ZSM-5 in a fixed-bed down-flow reactor at 460 psig. When physically mixed with H-ZSM-5 to form bifunctional catalysts, CrZ_HZ (Cr₂O₃/ZnO + HZSM-5) catalyst showed much higher activity than CZA_HZ (CuO/ZnO/Al₂O₃ + H-ZSM-5) in the Tol in situ methylation, while CrZ catalyst exhibited substantially lower activity than CZA in methanol synthesis. CO conversion to methanol in the Tol in situ methylation was estimated by Bz in situ methylation. The CO conversion to methanol was calculated to be in the range of 11–27 %, while that in methanol synthesis over CrZ was about 5 % at most due to chemical equilibrium limitation. By employing a silicalite-coated H-ZSM-5 (Sil/HZ) in bifunctional catalyst, xylene selectivity and para-xylene yield were much improved in the Tol in situ methylation.