镍基催化剂上CO和H_2O的吸附与反应的红外光谱研究

本文运用红外光谱研究了CO和H_2O在Ni基催化剂上的吸附和反应规律。证实了H_2O在催化剂上是解离吸附,以OH的形式吸附在催化剂上,在OH之间可能有氢键形成。CO有两种吸附态:线式和桥式。预吸附H_2O使CO线式吸附态几乎消失,桥式吸附峰红移了约30cm~(-1)。在不同温度时,对比了CO或表面碳与H_2O的反应,发现表面碳更容易同水反应生成甲烷。     

镍基催化剂上CO和H2O的吸附与反应的红外光谱研究

本文运用红外光谱研究了CO和H_2O在Ni基催化剂上的吸附和反应规律。证实了H_2O在催化剂上是解离吸附, 以OH的形式吸附在催化剂上, 在OH之间可能有氢键形成。CO有两种吸附态: 线式和桥式。预吸附H_2O使CO线式吸附态几乎消失, 桥式吸附峰红移了约30 cm~(-1)。在不同温度时, 对比了CO或表面碳与H_2O的反应, 发现表面碳更容易同水反应生成甲烷。     

程序升温表面反应法研究工业甲烷化镍催化剂的反应定态吸附态

用程序升温表面反应(TPSR)法研究对比了在工业甲烷化镍催化剂上纯CO吸附,CO+H_2共吸附及CO+H_2在反应过程中的吸附。纯CO吸附态和CO+H_2共吸附态的TPSR谱较相似,都只有高温(350℃以上)和低温(约200℃)两个峰。而反应定态吸附态的TPSR谱有三个峰,发现其中温峰(300℃)与反应活性物种有联系。用D_2同位素研究了定态吸附态的组成,发现TPSR的三个峰的吸附态组成中都含有大量碳物种,少量的CH和CH_2物种;而且不同温度下出现的三个TPSR谱峰都含有大致接近的C,CH和CH_2物种,反映了同一物种的反应能力的差别,而不同的物种出现在同一温区内,意味着吸附物种的反应能力主要决定于金属—碳键的性质。     

镍基催化剂的H2S中毒对CO，H2O的吸附及反应的影响

本文应用脉冲色谱和红外光谱研究了镍基变换-甲烷化催化剂的H_2S中毒对CO和H_2O的 吸附、离解及反应的影响。观察到H_2S首先吸附在CO的桥式吸附中心上,并在体相形成镍同 硫的化合物。CO的线式吸附中心中毒较为缓慢。H_2S的饱和吸附使CO的歧化反应活性降 低,并使水的离解吸附停止进行。中毒的催化剂完全失去变换-甲烷化活性,但仍有一定的变 换反应和CO歧化反应活性。催化剂上表面炭的存在对H_2S中毒有一定的阻碍作用。     

添加物对Rh4（CO）12／TiO2催化CO加H2反应性能影响的研究

用连续流动微反装置研究了添加V_2O_5及MgO对Rh_4/TiO_2催化剂的CO加H_2反应性能的影响。结果表明,添加物明显影响催化剂活性和产物分布。用H_2-O_2滴定法测定了金属的分散度。在Rh_4/V_2O_5-TiO_2上有异常高的H/M值。应用原位FT-IR测定了被吸附的CO在H_2气氛下升温动态过程中的变化,结果表明,CO+H_2生成甲烷过程中,Rh相似文献   

MgO催化剂上甲醇分解反应机理的研究

自Greenler等用IR光谱研究了甲醇在氧化铝上的分解反应后,对各种氧化物表面上甲醇的吸附及反应的IR光谱、TPD及NMR研究已有较多报道.田丸等研究了酸性氧化铬表面上甲醇分解反应机理,认为甲醇首先形成甲氧基吸附态,然后变成甲酸根吸附态,再进一步分解为H_2、CO、H_2O及CO_2,并认为稳定的吸附态甲酸根离子在甲醇气氛下更易于分解为产物.本文对碱性MgO表面上甲醇分解反应机理进行了探讨.     

乙烯和乙烷在CeO_2上温和条件下表面氧化反应的原位FT-IR研究

本文用原位FT-IR研究了CeO_2上O_2、C_2H_4和C_2H_6的吸附以及C_2H_4和C_2H_6的氧化反应。室温下吸附O_2后在CeO_2表面上形成超氧物种(O_2~-),吸附C_2H_4后在990cm~(-1)处检测到红外峰,归属为吸附C_2H_4与表面晶格氧形成的C-O键的振动频率。这些吸附物种在高于100℃时消失。室温下C_2H_6在CeO_2表面上未形成吸附态。C_2H_4在CeO_2表面上60℃即可发生氧化反应。在300℃以下,C_2H_4氧化后表面上主要形成甲酸根物种。当高于300℃时表面上主要是深度氧化的产物碳酸基物种。C_2H_6在CeO_2表面上200℃始被氧化为甲酸根物种,高于300℃时,表面上也主要形成碳酸基物种。在气相O_2存在下也得到与上述相同的结果。讨论了C_2H_4和C_2H_6的表面氧化机理以及表面氧物种的作用,认为在低于300℃时,参与C_2H_4和C_2H_6氧化的氧物种主要是表面晶格氧,超氧吸附物种可能在高于300℃时才参与反应。     

CO的吸附和歧化反应及其在变换-甲烷化反应中的作用

本文用脉冲色谱法考察了CO在Ni基变换-甲烷化催化剂上的吸附和歧化反应,观察到歧化反应的转化率在380℃有一极大值。在低于380℃时,CO 的歧化系一级反应。在400℃时,向催化剂上连续注入200个CO 脉冲后,CO 的歧化率基本不变。歧化形成的表面碳在催化剂上形成多层覆盖,且具有良好的变换-甲烷化反应活性。高温陈化使表面碳与H_2和H_2O 的反应活性降低。     

稀土Pr6O11上CO和表面羟基反应的原位FT-IR研究

利用FT-IR原位考察了稀土氧化镨上CO和表面羟基的反应。在473K以下,未检测到CO和氧化镨表面反应的吸附物种;在CO气氛中,升温到473K,观察到甲酸根吸附物种的红外特征峰1578,1371和1367cm~(-1)。用同位素D_2部分还原的氧化镨吸附CO以及甲酸吸附证实了CO与氧化镨表面的羟基反应可生成表面甲酸根吸附物种。讨论了CO在氧化镨表面的反应机理及甲酸根的氧化过程。     

镍基催化剂上变换-甲烷化反应机理的研究

综合分析了用脉冲色谱、TPD和TPR、红外光谱等技术研究变换-甲烷化反应的实验结果,得到了这一反应机理的重要信息:H_2O在镍基催化剂上为离解吸附;适量水的预吸附有利于CO的离解与反应;CO离解生成的表面碳是变换-甲烷化反应的重要中间体,而桥式吸附的CO则是CO离解和进行变换-甲烷化反应的活化吸附体;表面氢的存在是生成最终产物甲烷不可缺少的条件,根据这些结果,给出了变换-甲烷化反应的机理。     

ESR研究CO,CH_3OH,HCHO和CO+H_2等体系在MgO新鲜表面上的反应

氧化镁经机械粉碎后,形成具有高活性中心的新鲜表面。将一氧化碳、甲醛、甲醇分别吸附在氧化镁新鲜表面上,用ESR分别检测到CO_2~-,(CH_2O~-)(ads),和(CH_2~-)(ads)等负离子自由基的信号。而CO+H_2在氧化镁新鲜表面上反应形成了顺磁性的中间态,当温度升至573K时,该吸附态转变成两种新的吸附态:一种是甲醇形式的吸附态(OCH_2~-)(ads),该吸附态在温度大于643K时发生脱附;另一种是甲醛形式的吸附态(CH_2—O~-),该吸附态在温度大于823K时才脱附。最后,提出了CO+H_2在氧化镁新鲜表面上反应的可能机理。     

金属-半导体催化剂的研究Pt/SnO_2上氢的室温溢流

本工作研究了Pt/SnO_2与气体分子H_2、CO之间的相互作用.用溢流吸附反应确证室温下氢在Pt/SnO_2表面会发生一次溢流和二次溢流.溢流氢可改变Pt/SnO_2的电导甚至能改变担体阳离子的价态.     

金属-半导体催化剂的研究Pt/SnO2上氢的室温溢流

本工作研究了Pt/SnO_2与气体分子H_2、CO之间的相互作用. 用溢流吸附反应确证室温下氢在Pt/SnO_2表面会发生一次溢流和二次溢流. 溢流氢可改变Pt/SnO_2的电导甚至能改变担体阳离子的价态.     

ZrO2修饰Cu催化剂对甲醇吸附原位红外表征

通过原位红外漫反射实验比较研究了甲醇在Cu及ZrO2/Cu催化剂表面的吸附与反应,并且采用不同还原温度来处理催化剂,改变催化剂表面的氧含量,并进一步研究甲醇吸附和反应性能随着催化剂表面氧含量的变化规律.结果表明,甲醇在Cu催化剂表面反应生成吸附态甲醛物种,进一步生成CO2,而在ZrO2/Cu表面形成甲酸盐物种,并与表面氧进一步反应生成CO2.随着催化剂还原温度的升高,反应中间物进一步生成CO2的反应速率变慢,说明催化剂表面的氧物种含量决定着催化剂甲醇吸附中间物种的形成及反应速率.     

用程序升温催化反应等技术研究Pd、Pt组分及CO对Pd(Pt)/Al_2O_3催化剂氢氧反应活性的影响

采用程序升温催化反应技术、程序升温吸脱附技术、原位红外光谱技术研究了Pd、Pt组分及CO对Pd(Pt)/Al_2O_3催化剂氢氧反应活性的影响.结果表明,原料气中无CO存在时,单铂催化剂对氢氧反应的活性高于Pd-Pt双金属催化剂,有CO存在时,Pd-Pt催化剂反而优于单铂催化剂;CO使Pd-(Pt)/Al_2O_3催化剂活性降低的主原因是由于CO与H_2之间的竞争吸附,CO占据了H_2吸附的部分活性位,以及催化剂表面上被吸附的CO与O_2和被吸附的H_2与O_2之间的竞争反应所致;当氧含量低于化学计量时,CO歧化反应所导致的积炭在单铂催化剂表面上比在Pd-Pt催化剂上严重.     

TPR-IR，TPSR-IR法研究Ni/Al2O3和Ni/MgO催化剂的担体效应

用程序升温反应原位红外跟踪法(TPR-IR),程序升温表面反应法(TPSR)和程序升温表面反应原位红外跟踪法(TPSR-IR)研究了Ni/Al_2O_3,Ni/MgO催化剂的甲烷化反应。发现Ni/Al_2O_3催化剂的活性高于Ni/MgO催化剂,而后者的CO_2选择性远高于前者。通过观察程序升温反应过程中CO吸附态的动态行为,考察了催化剂活性中心的种类和性质,从表面键的角度分析了表面碳物种与活性中心的关系,认为担体对催化剂活性的影响在于改变了催化剂活性中心的种类和性质,担体改变CO_2产物的选择性可能是担体影响了金属中心上的两个竞争反应,其微观机制可能与CO_2由镍中心向MgO担体上的迁移有关。     

负载型Sn2(OMe)2Cl2/SiO2催化剂的制备、表征与催化合成碳酸二甲酯

采用表面改性法制备了负载型Sn2(OMe)2Cl2/SiO2双核桥联配合物催化剂,用IR,TPD和微量反应技术研究了催化剂的表面结构、化学吸附性能和反应活性.结果表明,双核桥联配合物Sn2(OMe)2Cl2以O(Me)为桥,Cl为配体,并以Sn-O-Si形式键合到SiO2表面上;CO2与催化剂表面的金属离子Sn4+和桥基配体OMe的O2-形成桥式和甲氧碳酸酯基两种吸附态,CH3OH与催化剂表面的金属离子Sn4+仅形成一种分子吸附态;在413K以下,CO2和CH3OH在Sn2(OMe)2Cl2/SiO2催化剂表面上以近100%的选择性生成碳酸二甲酯;CO2在催化剂表面形成的甲氧碳酸酯基吸附态是生成DMC的关键物种,其与在同一活性中心的分子吸附态甲醇的反应决定了催化剂的活性和产物选择性.     

硫化态的Mo/γ-Al_2O_3,Mo/ZrO_2甲烷化催化剂上CO吸附及TPD的研究

应用探针分子吸附研究硫化态的钼基催化剂上(CO+H_2)的甲烷化反应,最早是由Weller等于1977年提出的低温氧吸附开始的,此后一直是很活跃的研究课题之一.大多数作者认为低温氧吸附量与甲烷化活性有着线性关系.然而,已知O_2既非反应物亦非产物,且在室温或低温下吸附,因而用O_2作为探针分子是间接的.近年来已有少数作者对H_2的吸附,程序升温脱附(TPD)以及低温下CO的吸附进行了研究.     

La2O3助剂对Au/TiO2催化氧化CO性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2以及La2O3-TiO2载体,再用沉积沉淀法制备Au/TiO2和Au/La2O3-TiO2催化剂,并对催化剂的CO氧化反应活性进行测试.结果表明,La2O3助剂可以显著提高催化剂催化氧化CO的活性.X射线衍射(XRD)、程序升温脱附(TPD)、N2吸附-脱附(BET)表征结果表明,La2O3助剂不仅提高了催化剂比表面积,抑制了TiO2晶粒尺寸的长大,并且增强了TiO2的晶格应变,在O2气氛吸附过程中主要在TiO2表面形成O-物种.原位傅立叶变换红外(FT-IR)结果进一步表明,La的掺杂不仅提高了吸附在Au活性位CO的氧化速率,还使TiO2表面形成第二种活性位,从而显著提高了催化活性.     

La2O3助剂对Au/TiO2催化氧化CO性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2以及La2O3-TiO2载体, 再用沉积沉淀法制备Au/TiO2和Au/La2O3-TiO2催化剂, 并对催化剂的CO氧化反应活性进行测试. 结果表明, La2O3助剂可以显著提高催化剂催化氧化CO的活性. X射线衍射(XRD)、程序升温脱附(TPD)、N2吸附-脱附(BET)表征结果表明, La2O3助剂不仅提高了催化剂比表面积, 抑制了TiO2晶粒尺寸的长大, 并且增强了TiO2的晶格应变, 在O2气氛吸附过程中主要在TiO2表面形成O-物种. 原位傅立叶变换红外(FT-IR)结果进一步表明, La的掺杂不仅提高了吸附在Au活性位CO的氧化速率, 还使TiO2表面形成第二种活性位, 从而显著提高了催化活性.