高活性铜催化剂无受体乙醇催化脱氢制乙醛研究

相较于Wacker工艺进行乙醛工业化生产,发展多相催化体系实现乙醇直接无氧催化脱氢制乙醛和副产氢气,从生产工艺和经济价值方面无疑是一条更加安全高效的路线.在此,我们发展了一种高效、稳固的Cu/SiO₂催化剂,用于乙醇的无受体催化脱氢.通过氨蒸发法制备得到高度分散的Cu颗粒,在没有任何平衡气体的纯乙醇进料条件下,显示出超强的热稳定性.活性组分Cu和载体SiO₂之间的强相互作用,使其具有优异的催化性能.通过反应条件优化,在250℃下实现了较高的乙醇转化率(>40%)和乙醛选择性(>95%),且催化剂在固定床连续反应过程中可稳定运行超过400 h.     

Cu-MFI催化剂上Cuδ+催化乙醇脱氢制乙醛(英文)

作为一种清洁的可再生能源产品,乙醇可用于制造乙醛、丙烯、正丁醇、1,3-丁二烯和芳香烃等高值化学品.对于大多数的乙醇催化转化过程,第一步是乙醇脱氢生成乙醛,因而该反应具有重要的研究意义和应用价值.铜基催化剂因在乙醇脱氢反应中具有高活性和高选择性,受到广泛关注与研究.然而,由于催化剂上铜配位结构较为复杂,价态多变,催化剂的关键活性位点目前仍难以确定.此外,铜的Tamman温度较低,在反应条件下因铜活性位容易烧结或团聚而导致催化剂失活,因此需要进一步提升铜催化剂的稳定性.构筑具有明确结构和高稳定性的铜基催化剂是获得高性能乙醇脱氢反应的关键,也是深入认识该反应中催化剂结构与性能构效关系的前提.本文首先采用蒸氨法制备了一系列的Cu-MFI催化剂,再通过酸处理将催化剂上不稳定的CuO_x物种除去,留下与MFI载体强相互作用的Cu物种.通过优选Cu负载量和优化反应条件,发现在250°C和WHSV=0.64 h^-1的反应条件,在最佳催化剂5%Cu-MFI-de Cu上实现了95%的乙醛选择性和约87%的乙醇转化率,且可稳定运行120 h.系统表征(氢气程序升...     

膜催化研究(Ⅲ)——无机膜反应器中乙醇脱氢制乙醛

应用Sol-gel法制备了无机氧化铝膜,其孔径大小集中分布在3～5nm间,透过率和分离系数均符合Knudsen扩散.将该膜用于乙醇脱氢制乙醛反应中,分别考察了反应温度、进料空速、内管吹扫气流对乙醇转化率及乙醛产率和选择性的影响,并与相同条件下的常规反应器中的结果作了比较.结果发现,用膜反应器后,乙醇转化率及乙醛产率均明显高于常规反应器,与相应的平衡转化率相比较,乙醛收率可提高5%～10%.     

乙醇脱氢生成乙醛实验的再研究

分析热（黑）铜丝成分及其在乙醇脱氢实验中的作用,运用乙醇脱氢原理,设计了乙醇脱氢实验新方案。     

在纳米Cu-ZnO上仲丁醇的催化脱氢

Cu- Zn O催化剂在醇类脱氢反应、甲醇合成和酯类氢解等催化反应中有着广泛的应用 [1～ 4 ] ,但将其应用于丁醇脱氢反应的报道较少[5,6] .本工作制备了纳米铜和纳米氧化锌 ,并采用超声方法制备了纳米铜和纳米氧化锌的混合催化剂 ,考察了 3种催化剂在仲丁醇脱氢制备甲基乙基酮 (MEK)反应中的催化活性 .反应结果表明 ,与单独的纳米铜和纳米氧化锌相比 ,混合催化剂不但保持了较高的脱氢活性 ,且使反应的稳定性大大提高 .对催化剂的 XRD,BET和 EPR研究结果表明 ,Zn O起到分散和稳定 Cu粒子的作用 ,铜和氧化锌之间存在某种相互作用 .1　实…     

醇脱氢制酯Cu/Zn/Al/Zr催化剂的表征

醇脱氢制酯Ｃｕ／Ｚｎ／Ａｌ／Ｚｒ催化剂的表征温涛潘伟雄孙旭辉（清华大学化学系Ｃ１国家重点实验室，北京１０００８４）关键词Ｃｕ／Ｚｎ／Ａｌ／Ｚｒ催化剂，乙醇，乙酸乙酯，脱氢，表征分类号Ｏ６４３／ＴＱ４２自Ｅｌｉｏｔｔ等［１］报道在Ｃｕ／Ｚｎ／Ａｌ催化...     

SBA-15负载高分散纳米NiO的丙烷氧化脱氢制丙烯催化性能

采用浸渍法通过改变焙烧气氛制备了系列NiO/SBA-15 (w_NiO=20%)催化剂, 并考察了催化剂的丙烷氧化脱氢(ODHP)反应性能. 实验结果表明, 与在静止和流动空气中焙烧的催化剂相比, 在1%NO/He (V_NO/V_He=1:99)气氛中焙烧的NiO/SBA-15-NO具有优异的低温丙烷氧化脱氢制丙烯性能, 在350 ℃时, 丙烷的转化率和丙烯收率分别约达29%和13%. 反应温度升至450 ℃时, 丙烯的选择性仍保持在45%左右. X射线粉末衍射(XRD)和透射电镜(TEM)测试结果表明, 1%NO/He气氛可有效抑制焙烧过程中NiO纳米颗粒的团聚, 使NiO物种高分散于SBA-15 的孔道中. H₂-程序升温还原(H₂-TPR)和O₂-程序升温脱附(O₂-TPD)测试结果表明, 随着NiO在SBA-15上分散度的提高, 催化剂的抗还原性增强, ODHP活性氧物种O-的含量增加, 进而使1%NO/He气氛中焙烧的NiO/SBA-15-NO在较宽的温度范围内(350-450 ℃)均具有良好的丙烯选择性, 并显著提高了催化剂的低温活性.     

不同Cu源与Zn源对CuZnAl催化剂催化合成气制乙醇性能的影响

采用完全液相法以不同的铜源和锌源为原料制备了CuZnAl催化剂,在浆态床反应器中考察了其催化合成气合成乙醇的性能,并采用XRD、H₂-TPR、NH₃-TPD-MS及BET技术对催化剂进行表征。结果表明,以乙酸铜替换硝酸铜,抑制了热处理过程中Cu₂O的还原,提高了催化剂的比表面积,为催化剂具有较高的乙醇选择性提供了适宜的酸中心和孔径,其总醇选择性达45.6%,总醇中乙醇所占比例达28.7%。     

MgO负载Cu2O催化剂的制备及其催化环己醇脱氢

 以MgO为载体,水合肼为还原剂,采用浸渍还原法制备了Cu2O/MgO催化剂,考察了不同制备条件对其催化环己醇脱氢性能的影响,并采用N2物理吸附、 X射线衍射、透射电镜、 X射线光电子能谱、俄歇电子能谱和程序升温还原等手段对催化剂进行了表征. 实验结果表明,当Cu2+∶N2H4·H2O∶NaOH摩尔比为1∶1∶2时催化剂的活性最高. 与传统的Cu/MgO催化剂相比, Cu2O/MgO催化剂对环己醇脱氢反应具有很高的催化活性.     

CeO2负载的Cu, Ir和Pd催化剂上的醇转移脱氢反应

 研究了CeO2负载的Cu, Ir和Pd催化剂上的醇转移脱氢反应. 利用催化剂体系脱氢和加氢功能的偶合,在较温和的反应条件下实现了二级脂肪醇的高选择性转移脱氢. 其中, Ir/CeO2催化剂表现出较高的催化活性,其TOF值达16.0 h-1.     

多壁碳纳米管负载铂立方体的制备及对乙醇电催化氧化性能

利用线性扫描电沉积的方法在玻碳电极或多壁碳纳米管表面制备出铂纳米立方体, 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)结果表明, 铂立方体的尺度约为38 nm, 由Pt(111)择优取向的小粒子围成. 运用电化学循环伏安和电位阶跃技术研究了所合成的2种催化剂和商用碳载铂对乙醇氧化的电催化活性, 发现在2种铂纳米立方体上乙醇氧化的电催化活性和稳定性均高于商用碳载铂, 其起峰电位较商业碳载铂降低168 mV. 采用电化学原位红外光谱对比研究了铂纳米立方体和商用碳载铂对乙醇氧化的电催化过程, 发现铂纳米立方体起始氧化电位提前, 催化活性增强. 乙醇在该催化剂上更易转化为乙酸, 且表现出较强的CO吸附能力.     

不同载体负载的Cr基催化剂催化CO2氧化异丁烷脱氢制异丁烯

制备了介孔分子筛MSU-1,γ-A12O3,AC(活性炭)和MgO负载的CrOx催化剂,并考察了其催化CO2氧化异丁烷脱氢制异丁烯反应性能.结果表明,各催化剂活性的顺序为:CrOx/MSU-1 ＞CrOx/A12O3＞ CrOx/AC＞ CrOJMgO.其中在CrOx/MSU-1催化剂上,异丁烷的转化率和异丁烯的收率分...     

负载型高分散双组分催化剂的表面结构及催化性能研究

通过原位M ssbauer谱、PtLⅢ 边EXAFS谱、H2 吸附等对γ Al2 O3 负载高分散Pt Sn及Pt Fe双组分催化剂的表面结构进行了研究 ,并将其与异丁烷脱氢反应结果及催化剂积碳、再生性能进行了深入的关联 .结果表明 ,负载型高分散Pt Sn/Al2 O3及Pt Fe/Al2 O3 双组分催化剂中Sn或Fe均以氧化物形式存在于γ Al2 O3 载体表面 ,而Pt物种则以高分散金属态存在 .这两种催化剂表面上均存在两类表面Pt活性中心 ,即M1中心和M2中心 .M1中心为Pt直接锚定在γ Al2 O3 载体表面上的Pt活性中心 ;而M2中心则为Pt锚定在高度分散在γ Al2 O3 载体上的Sn或Fe氧化物表面上的Pt活性中心并形成Pt Sn(Fe)Ox γ Al2 O3 “夹心”结构 .M1中心对低温吸附氢有利 ,对烃类氢解有主要贡献 ,易为积炭覆盖 ;M2中心对高温吸附氢有利 ,对烷烃脱氢反应有主要贡献 ,不易为积炭覆盖 .Sn ,Fe引入Pt/γ Al2 O3 催化剂后 ,促进了M1中心向M2中心的转化 ,从而提高了异丁烷脱氢反应的选择性和稳定性 .对于Pt Sn/γ Al2 O3 催化剂 ,随着催化剂循环再生次数的增加 ,这种具有Pt SnOx γ Al2 O3 “夹心”结构的M2中心逐渐遭到破坏而使催化剂失活     

碳纤维负载Rh-Mn紧密接触的催化剂及其合成气制乙醇催化性能

Rh-Mn-based catalysts are promising for ethanol synthesis from syngas. In this work, a carbon fiber (CF)-supported Rh-Mn catalyst, with highly dispersed Rh and close contact Rh-Mn species, has been prepared by a new in situ polymerization route using citric acid and ethylene glycol interaction. The structure and physicochemical properties of both the calcined and reduced samples have been characterized by TPR, XRD, TEM, EDS, CO-TPD, H₂ chemisorption, and XPS techniques and the catalytic performance for ethanol synthesis from syngas has been evaluated. The results show that the new method is beneficial in forming close contact Rh-Mn species than that obtained with the conventional impregnation method. This can enhance the dispersion and sintering resistance of Rh and effectively improve the activity of CO hydrogenation and the selectivity to ethanol in ethanol synthesis from syngas.     

纳米Cu的高分散制备及其对Cu/TiO2光催化分解水制氢性能的影响

利用光沉积法及浸渍法在P25上负载了纳米Cu颗粒,通过XRD、TEM、BET、TPx等手段对Cu在TiO2上的负载状态进行表征,并考察了光催化分解水制氢活性.结果表明:光沉积法比浸渍法负载的Cu具有更好的分散性,组成不同的Cu源的阴离子会导致负载在TiO2表面的Cu分散度不同并影响其光催化活性.以Cu(OAc)2为Cu源通过光沉积法制备的Cu/P25光催化活性最好,其中2%Cu/P25的产氢速率为782.2μmol/h,接近于Pt/P25的活性.     

单分散PtNi纳米粒子特殊的红外光学性能

采用电位置换反应以及化学还原法制备了单分散PtNi 纳米粒子,循环伏安结果显示该纳米粒子在0.1mol·L^-1硫酸介质中对CO的氧化表现出比本体Pt 电极更好的电催化活性. 以CO为探针分子,采用电化学原位红外光谱研究了PtNi 纳米粒子上的特殊红外光学性能. 结果表明,PtNi 纳米粒子无论是在玻碳电极还是在金电极上,均表现出对称的双极谱峰,同时给出很强的增强效应. 论文研究结果有助于进一步了解低维纳米材料特殊红外性能的本质.     

高分散纳米二氧化钛混合晶体的合成、结构与光催化性能

Using TiCl₄ and urea as the raw materials and nanometric carbon black as plate, nanometric mix-crystals of rutile and anatase TiO₂ were prepared at 100 ℃ for 10～180 min by homogeneous precipitation method. The effects of pH on the ratio of nanometer TiO₂ mix-crystals were also discussed. TEM measurement indicates that the TiO₂ is spherical particles, and the average diameter of the particles is 20 nm. XRD and TG-DTA were also used to characterize the nanometer mix-crystal materials. The photocatalytic experiment show that the mix-crystal material has the best photocatalytic reactivity. After being irradiated under the sunlight for 40 min, the compound can completely degrade the acid-red 3R.     

Cu/Ni负载型Beta分子筛催化剂的乙醇水蒸气重整制氢催化性能研究

采用等体积浸渍的方式,在全硅Beta分子筛载体上担载Cu、Ni活性组分,制备出一系列xCuyNi-ABZ多功能乙醇水蒸气重整制氢催化剂。通过XRD、TEM、SEM-EDX以及XPS等多种表征手段,研究催化剂的结构特性、活性组分含量等因素对催化性能的影响,依据反应产物分布,揭示其作用机理。结果表明,以Beta分子筛为载体可促使活性组分以纳米颗粒的形式高度分散于载体表面,并且存在较强的载体-金属作用力。与传统SiO_2为载体催化剂相比,2.5Cu2.5Ni-ABZ催化剂具备良好的乙醇水蒸气重整催化性能,当反应温度为450℃,实现100%的乙醇转化率和67.23%的H_2选择性,且副产物CO(4.14%)、CH_4(5.65%)含量相对较低。这可归因于Cu和Ni活性组分间的高效协同作用,Cu具有良好的乙醇脱氢性能,生成反应中间体乙醛;在反应过程中,乙醛的重整和分解是两个受温度影响的竞争反应,Ni组分利用其较强的C-C键断裂能力,随温度的升高,乙醛重整反应占主导作用,生成目标产物H_2。通过对反应后样品分析表明,2.5Cu2.5Ni-ABZ催化剂具备良好的抗烧结和抗积炭催化性能。