Cu对Ni-Cu/SiO2催化1,4-丁炔二醇加氢性能的影响

采用超临界干燥法和等体积浸渍法制备了不同Ni/Cu比例的Ni-Cu/SiO₂双金属催化剂,利用ICP、BET、XRD、H₂-TPR、H₂-TPD、NH₃-TPD等手段对催化剂进行了结构表征,考察了不同Ni/Cu比例对催化剂结构以及1,4-丁炔二醇加氢性能的影响.结果表明,少量Cu的引入不仅能够提高Ni活性物种的分散性,而且Ni-Cu双金属间的相互作用改善了NiO物种的还原性能及氢活化能力,有利于氢和1,4-丁炔二醇在活性位点的快速转化.在反应温度50℃,氢压1 MPa,反应时间3 h的加氢评价条件下,Ni/Cu比为3：1时,15Ni5Cu/SiO₂催化材料不仅可以实现BYD的完全转化,而且能够有效降低难分离副产物2-羟基四氢呋喃的含量,具有最优的加氢活性和对1,4-丁烯二醇及1,4-丁二醇的选择性.     

原子层沉积构筑Pd/TiO2限域催化剂及其在1,4-丁炔二醇加氢的应用

利用ALD制备了TiO₂限域的Pd催化剂, 研究了限域空间内Pd纳米颗粒与TiO₂的界面作用对1,4-丁炔二醇(BYD)加氢性能的影响. 相比于管外负载型催化剂, 限域催化剂在催化1,4-丁炔二醇选择性加氢反应中体现出非常高的催化活性和1,4-丁烯二醇的选择性. HR-TEM、 EDX-Mapping、 XRD、 XPS和H₂-TPR表征说明, 限域体系中Pd-TiO₂的界面相互作用强于传统TiO₂表面负载型Pd催化剂, 这种强界面作用不仅能够提高BYD的加氢活性, 也可抑制半加氢产物1,4-丁烯二醇的异构化和深度加氢, 提高1,4-丁烯二醇的选择性, 而且限域结构也可阻止管内壁Pd纳米颗粒的脱落, 提高催化剂的稳定性.     

纳米Pd的形貌和尺寸可控制备及其1,4-丁炔二醇加氢性能

采用化学还原法合成Pd纳米立方体,并将其作为晶种,进一步合成大尺寸的纳米Pd立方体以及具有不同{100}和{111}晶面比例的纳米Pd多面体.将形貌和尺寸可控的纳米Pd溶胶应用于1,4-丁炔二醇催化加氢的反应中,反应结果表明,纳米Pd的催化性能取决于其尺寸和形貌.{111}晶面的催化活性高于{100}晶面,PVP稳定的Pd胶体对1,4-丁烯二醇均具有较高选择性,具有适当{100}和{111}晶面比例的纳米Pd多面体对1,4-丁烯二醇的选择性可达96%.     

一步法合成Pt@ZIF-8及其在1,4-丁炔二醇选择加氢中的应用

1,4-丁炔二醇(BYD)部分加氢生成1,4-丁烯二醇(BED),BED进一步加氢生成1,4-丁二醇(BDO).此外,BYD,BED和BDO还会发生脱水反应生成单醇类产物.工业上BYD加氢反应主要用于生产BDO.由于传统的单金属加氢催化剂很难控制反应的加氢程度,因此一般通过提高反应温度和压力使BYD尽量转化为完全加氢产物BDO,以减少部分加氢产物BED对最终产品收率的影响.部分加氢产物BED在精细化工领域也具有重要的应用,所以选择合适的催化剂和反应条件来提高部分加氢产物BED的选择性具有重要的理论意义和潜在应用价值.文献中常采用Zn、微生物等活性抑制剂来降低贵金属催化剂的加氢活性.这些方法往往比较复杂,所使用的添加剂不仅存在毒性和污染产物,还会增加成本.这些方法得到的催化材料虽然可以提高烯醇的选择性,但是仍需要严格控制反应条件才能得到较高收率的部分加氢产物.本文基于MOFs材料独特的结构和性质,探索了MOFs负载型贵金属催化剂在选择加氢反应中的催化性能.首先制备了一种羧酸根保护的Pt纳米溶胶,并以水为溶剂,增加2-甲基咪唑的加入量,实现了室温下ZIF-8晶体的快速生成.在室温合成ZIF-8的过程中加入羧酸根保护的Pt纳米溶胶,通过羧酸根与ZIF-8之间存在的化学吸附力,实现ZIF-8对Pt纳米粒子的包覆.羧酸根不仅可以稳定溶液中的纳米粒子,同时还起着“桥梁”的作用.羧酸根中的C=O基团与ZIF-8中的Zn原子或有机骨架之间弱的配位作用,增加了纳米粒子和ZIF-8之间的亲和力,实现了金属纳米粒子被ZIF-8包围.Pt纳米粒子的引入对ZIF-8的形成也没有影响,得到的Pt@ZIF-8材料拥有良好的晶体结构和高的比表面积.采用XRD、N2吸附和TEM等表征揭示了Pt@ZIF-8的结构特点,并研究了其在水相1,4-丁炔二醇加氢反应中的催化性能.结果显示,该材料不仅具有很高的活性,还具有突出的部分加氢选择性.在5次循环反应中,BYD转化率没有明显变化,说明催化剂在反应过程中活性没有降低.在多次反应之后,反应产物的分布也没有发生明显变化,1,4-丁烯二醇选择性在5次反应中都保持在94％以上.结构表征结果则显示,在4次循环使用之后,催化剂的结构已经遭到破坏;5次循环使用之后,催化剂的XRD谱图中ZIF-8的特征衍射峰完全消失.其余谱峰为ZnO特征衍射峰,说明由于反应温度较高,催化剂在多次反应之后其载体ZIF-8发生了分解.循环寿命实验说明,ZIF-8中Zn离子和含氮有机骨架的抑制作用是导致1,4-丁烯二醇高选择性的重要原因.ZIF-8的分解虽然会使孔道塌陷,但是结构中的Zn和含氮的有机骨架组成依然存在,仍然可以达到抑制烯醇进一步加氢的效果,并且Pt纳米溶胶主要存在于外表面,所以催化剂的活性和选择性没有发生明显变化.     

孔雀石催化合成1,4-丁炔二醇的研究

研究了自制的孔雀石催化剂对甲醛乙炔化反应的催化性能,并对该催化剂进行了XRD表征,结果表明该催化剂对醛炔化反应具有很好的催化活性,1,4-丁炔二醇产率约95.05%,该催化剂的晶相主要是碱式碳酸铜。     

负载Ni催化剂上1,4-丁炔二醇加氢反应的载体效应研究

制备了Ni负载量为15%的3种催化剂Ni/Al_2O_3、Ni/SiO_2、Ni/ZrO_2,考察了其在1,4-丁炔二醇加氢反应中的催化性能,结合XRD、H_2-TPR、H_2-TPD、N_2物理吸附等表征,研究了载体性质对催化剂1,4-丁炔二醇加氢性能的影响.结果表明,Ni/SiO_2催化剂上,由于Ni与SiO_2间弱的相互作用,Ni物种主要以大晶粒形式存在,产生大量弱吸附H_2物种,有利于低温下1,4-丁炔二醇加氢,在温度50℃,氢气压力1 MPa时,反应2 h可实现1,4-丁炔二醇的完全转化,1,4-丁烯二醇和1,4-丁二醇选择性分别达到68.1%与18.2%.Ni/Al_2O_3中Ni与载体间具有强相互作用,主要存在Ni-Al_2O_3界面或溢流到Al_2O_3载体表面的强吸附H_2物种,而Ni表面的弱吸附H_2物种较少,催化加氢活性明显降低.Ni/ZrO_2中由于还原过程中ZrO_2的迁移包裹作用,Ni表面低温吸附H_2物种最少,活性最低,1,4-丁炔二醇转化率仅为8.1%,主产物为1,4-丁烯二醇.     

金属助剂对Ni/SiO2催化剂苯甲醚加氢脱氧性能的影响

采用等体积浸渍法制备了Ni/SiO₂及Ni与金属助剂M（M=Fe、Co、Cu、Zn及Ga）物质的量比为30的Ni基双金属催化剂（记作Ni₃₀M/SiO₂）,利用H₂-TPR、XRD、H₂化学吸附、NH₃-TPD以及N₂物理吸附-脱附等手段对催化剂进行了结构表征,研究了不同助剂对催化剂结构与苯甲醚加氢脱氧性能影响。结果发现,金属助剂影响了催化剂前驱体中镍物种的还原性能,表明金属助剂及镍之间存在一定相互作用。Ni₃₀M/SiO₂中Ni-M双金属晶粒粒径和Ni/SiO₂中金属Ni晶粒粒径相近。由于表面张力较低的金属会在双金属晶粒表面富集,Ni₃₀M/SiO₂的H₂化学吸附量不同程度地低于Ni/SiO₂。另外,Ni₃₀M/SiO₂催化剂的酸量（尤其较弱酸中心酸量）高于Ni/SiO₂。在300℃、常压、苯甲醚质量空速1.0 h^-1及H₂与苯甲醚物质的量比为25：1条件下考察了各催化剂苯甲醚的加氢脱氧性能。Ni₃₀M/SiO₂上苯甲醚转化率不同程度低于Ni/SiO₂,原因在于Ni₃₀M/SiO₂催化剂H₂化学吸附量较低。Ga及Zn改性催化剂上三苯（包括苯、甲苯及二甲苯）选择性分别为81.7%和76.8%,高于Ni/SiO₂（71.5%）,且Ni₃₀Ga/SiO₂及Ni₃₀Zn/SiO₂上三苯收率（分别为65.0%及63.8%）高于或接近于Ni/SiO₂（63.7%）。Ni/SiO₂及Ni₃₀M/SiO₂催化剂中,Ni₃₀Zn/SiO₂具有较高甲基转移能力及较低C-C键氢解活性。从提高碳收率、降低耗氢量角度而言,Ni₃₀Zn/SiO₂具有较佳的加氢脱氧性能,与Ni和Zn之间作用及Zn亲氧性高于Ni有关。     

1,4-丁炔二醇的均聚及与苯乙炔的共聚研究

<正> 炔类聚合物由于具有长链π体系的结构特点,理论上可作为结构型导电聚合物,这一领域的研究工作正在迅速展开。 1,4-丁炔二醇(BD)可用PdCl_2,ZnCl_2,(Ph_3P)_2PdCl_2等多种催化剂催化聚合,得到长链共轭的聚(1,4-丁炔二醇)(PBD)。苯乙炔(PA)可用热聚合,光聚合、电聚合、自由基聚合、等离子体聚合、催化聚合等聚合方法,得到长链共轭的聚苯乙炔     

对苯二酚催化加氢制备1,4-环己二醇的研究

对Pt/C、Pd/C、Ru/C、Rh/C和Raney Ni几种催化剂,以及以钌为活性组分的催化剂载体如活性碳、SiO2、Al-MCM-41、ZSM-5、MgO、TiO2在对苯二酚加氢反应中的催化活性进行了比较.结果表明Ru/C催化剂的催化活性和对目的产物的选择性最好.对Ru/C催化剂催化对苯二酚加氢反应的反应条件如反应温度,氢气压力,反应溶剂,反应时间等对反应转化率和产物选择性的影响进行了讨论.反应的适宜条件为:反应物和催化剂的物质量比为367∶1,温度为150℃、氢气压力5 MPa,乙醇为溶剂,反应时间2 h.在此反应条件下,对苯二酚的转化率为98.8%,目的产物1,4-环己二醇的选择性为77.7%.并根据产物随时间的变化规律对该反应路径进行了分析.     

Ni-Cu作用对于1,4-丁炔二醇一步法低压加氢的影响

采用沉积沉淀法将金属助剂引入Ni/Al₂O₃催化剂,考察不同金属助剂对于BYD加氢体系的影响,进一步优选助剂的最佳含量,并结合BET、XRD、H₂-TPR、EDX-MAPPING、TEM、XPS、NH₃-TPD等表征手段对催化剂物化性质进行研究。结果表明,金属助剂的添加主要影响了活性组分与载体间相互作用,成为影响催化活性的主要原因。Cu与Fe的引入使催化剂中Ni²⁺与载体之间相互作用明显减弱,提高了还原性能,BYD转化率提高至95%。通过考察优选金属助剂Cu含量对于催化剂物化性质的影响,发现使Ni²⁺与载体间相互作用力减弱的主要原因在于Cu表面氢溢流现象,然而,较多还原后的Ni颗粒由于与载体间的弱相互作用,易发生团聚,对加氢过程造成不利影响,通过Ni-Cu金属作用可有效地将金属固定于在载体表面,避免粒子迁移、团聚,Cu添加量5%时,催化剂凭借较多分散度良好的活性组分和适宜酸性,最终表现出最优加氢性能。     

助剂对Ni-Al合金和Raney-Ni催化剂结构及1,4-丁烯二醇加氢性能的影响

采用等体积浸渍法将助剂(MgO、CuO、Co2O3)引入商品Ni-Al合金粉,经10%(w/w)NaOH溶液浸取制备Raney-Ni催化剂。通过能量色散X射线(EDX)、X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附测试、透射电镜(TEM)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)等方法表征和评价实验,考察了金属助剂对Ni-Al合金粉及Raney-Ni催化剂元素组成、晶相结构、孔结构特征、表面形貌、表面酸碱性的影响。表征分析显示,不同助剂催化剂的元素含量、比表面积及表面形貌均表现出明显的差异。其中,添加助剂Cu的催化剂表面检测到较多的活性组分Ni,接近90%(w/w),该催化剂平均孔径最小(3.87 nm)、活性组分Ni颗粒分散性好。评价结果表明,该催化剂具有较佳的加氢性能,其1,4-丁烯二醇(BED)转化率为100%,1,4-丁二醇(BDO)选择性和收率分别为59.62%和59.62%,这与该催化剂较大的活性组分Ni负载量、酸强度和适中的酸量及存在的Cu对Ni分散性的提高进一步防止了Ni的严重烧结(即"限域效应")等有较大关联。     

钠对苯甲醛加氢合成苯甲醇催化剂Cu/SiO2的修饰作用影响活性

采用浸渍法引入不同含量的钠元素对Cu/SiO₂催化剂进行了改性, 并对苯甲醛加氢合成无氯苯甲醇反应进行了研究. XRD, H₂-TPR, BET, IR等表征分析结果表明: 经钠元素修饰后的催化剂并没有改变CuO的晶相结构, 但增强了活性组分和载体间的相互作用, 使CuO的还原温度得到提高; 催化剂表面的酸量和酸强度随钠元素修饰量的增加而显著降低; 钠的最佳负载量为1.0% (w), Na-Cu/SiO₂催化剂能够有效抑制副产物甲苯的生成, 显著地提高产物苯甲醇的高温选择性.     

Hydrogenation of Benzonitrile on Sn-Pt/SiO2 Catalysts Prepared by Introducing SnEt4 to Pt/SiO2: Role of Tin

Liquid phase hydrogenation of benzonitrile was studied over Sn-Pt/SiO₂ catalysts prepared by introducing tetraethyl tin onto the 3 wt.% Pt/SiO₂ catalyst. Tin content of the catalysts ranged from 0.05 to 0.63 wt.%, whereas Sn/Pt surface atomic ratios determined by chemisorption measurements were between 0.1 to 3.5. Dibenzylamine selectivity influenced to a small extent by the level of conversion and the Sn/Pt ratio wasca. 75 %. The addition of tin to Pt in the range of (Sn/Pt)_surface = 0.50–1.25 led to an increase in the turnover frequency (TOF) by a factor of 2. TOF showed a maximum at a surface atomic ratio of Sn/Pt = 1. The enhancement of catalyst activity upon the addition of tin is explained by the formation of Sn⁺-Pt ensemble sites on the surface of bimetallic nanoclusters. It is suggested that highly dispersed positively charged tin species, by polarizing the triple bond, enhance the reactivity of the -CN group. Calcination at 300°C followed by re-reduction of the catalysts resulted in a monotonic decrease of specific activity with increasing Sn/Pt ratio.     

Ni-P/SiO2催化剂晶化过程及其加氢活性研究

采用化学还原法制备了负载型Ｎｉ－Ｐ／ＳｉＯ２非晶态合金催化剂,应用ＩＣＰ、ＢＥＴ、氢氧滴定法、ＸＲＤ、ＳＥＭ、ＸＰＳ研究了上述催化剂在高温晶化过程中的表面结构、表面形貌和表面电子态的变化。测定了Ｎｉ－Ｐ／ＳｉＯ２非晶态合金晶化前后对其液相苯甲醛加氢反应催化活性和选择性。并讨论了非晶态合金催化剂晶化过程中结构变化对催化性能的影响。     

Acetylene hydrogenation on SiO2 supported gold nanoparticles

Acetylene hydrogenation has been investigated on 1.8 wt.% Au(I)/SiO₂ and 1.9wt.% Au(II)/SiO₂ catalysts prepared by fixation of Au sol to SiO₂ (Aerosil 200). The mean particle size measured by TEM is 3.7 and 6.1 nm, respectively. For the sake of comparison a 2.1 wt.% Au/TiO₂ sample was prepared by deposition-precipitation (DP) technique (mean particle size of Au is 3.3 nm). Transformation of acetylene was measured at 5 K/min ramp rate with gas mixtures containing the reactants at H₂/C₂H₂=2 and 70 ratios. The C₂H₂ content of the gas mixture was 0.11% (0.11 kPa C₂H₂). The activity sequence at 423 K was: Au/TiO₂>Au(I)/SiO₂≫Au(II)/SiO₂. Both the partial pressure of hydrogen and the temperature significantly affect the activity (acetylene conversion) and ethylene selectivity. Above 500–550 K over-hydrogenation (ethane formation) and hydrogenolysis (methane formation) decrease the ethylene selectivity. Faster deactivation and larger amount of deposit was observed on Au/TiO₂ than on Au(I)/SiO₂. A reaction scheme is proposed suggesting formation of sigma bonded intermediates as sp carbon hybridises to sp² and sp³.     

La2O3助剂对Rh/SiO2催化CO加氢反应性能的影响

采用溶胶凝胶法制备了SiO_2和La_2O_3-SiO_2载体,再通过浸渍法分别引入Rh-La和Rh组分,研究考察了La引入方式对Rh/SiO_2催化CO加氢反应性能的影响。结果表明,La的添加有利于提高Rh的分散度,促进Rh+中心数的增加,有效地抑制产物中CO2的生成,提高含氧化合物选择性。此外,La的引入方式会影响La与Rh间的相互作用强弱,Rh和La共浸渍制得的2Rh-5La_2O_3/SiO_2催化剂中Rh-La相互作用较强,削弱的Rh-CO键有利于反应过程中CO的插入反应,使得产物以C_(2+)含氧化合物为主。而La以助剂形式掺入SiO_2制得的2Rh/5La_2O_3-SiO_2催化剂具有较弱的La-Rh相互作用,其产物则以甲醇、乙醇等低碳醇为主。     

CuO/SiO2催化剂上1,4-丁二醇脱氢和顺丁烯二酸二甲酯加氢耦合反应过程

以CuO/SiO₂为催化剂, 在常压固定床反应器上实现了1,4-丁二醇脱氢反应与顺丁烯二酸二甲酯加氢反应的耦合, 制备一种重要的精细化学品γ-丁内酯. 和传统的反应过程相比, 耦合反应提高了顺丁烯二酸二甲酯加氢和1,4-丁二醇脱氢活性. 在优选的反应条件下, 原料的转化率可达100%, γ-丁内酯的选择性可达98%. CuO的最佳负载量为w＝21%附近, 和单层分散阈值计算结果基本符合. XRD与TPR表征结果与单层分散阈值计算结果综合表明: 催化剂的活性组分为高分散的Cu⁰, 负载量过高使得催化剂聚集态铜晶体的比例和粒度都大大增加.     

Cu/SiO2催化剂的制备、表征及其对草酸二乙酯加氢制乙二醇的催化性能

用沉淀沉积法和不同加料顺序制备了一系列草酸二乙酯气相加氢制乙二醇的Cu/SiO2催化剂,考察了反应温度、反应压力及氢气/草酸二乙酯摩尔比对催化性能的影响,以优化催化剂的制备方法和反应工艺条件.通过TPR,XRD,BET,HRTEM和SEM对催化剂进行了表征,揭示催化剂的稳定性、成型和活性位的分布.通过对实验数据的分析,确定了最佳的制备方法、铜负载量、还原温度和反应工艺条件,使草酸二乙酯的转化率和乙二醇的收率分别达到94.8%和76.0%.