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。     

焙烧温度对1,4-丁烯二醇加氢Cu/Raney-Ni催化剂结构和性能影响

在Ni-Al合金粉上浸渍硝酸铜溶液,经不同温度焙烧得到Cu改性Ni-Al合金粉,采用质量分数10%NaOH溶液浸渍上述改性合金粉得Cu/Raney-Ni催化剂。采用EDX、XRD、N_2吸附-脱附、TEM和NH_3-TPD等手段表征了Ni-Al合金粉及相应Raney-Ni催化剂的元素含量、晶体结构、孔结构特征、表面形貌和表面酸碱性,并以1,4-丁烯二醇加氢制1,4-丁二醇为探针反应,考察了焙烧温度对Raney-Ni催化剂加氢性能的影响。表征分析表明,焙烧温度500℃所制备的CRT500催化剂比表面积较大,为64.96m~2/g;弱酸中心比例较高,达81.2%。结果表明,焙烧温度升高,BED可实现完全转化,BDO选择性和收率均先升高后降低。其中,CRT500加氢性能较好,BED转化率为100.00%,BDO选择性为61.88%。进一步升高焙烧温度,催化剂RCT550和RCT600的BDO选择性和收率反而降低,这是由于高温下催化剂易发生团聚或烧结。结合催化剂表征可知,CRT500具有较好的加氢性能,这与该催化剂具有合适的Ni/Al物质的量比(3.84)、弱酸中心所占比例较大和活性组分Ni分散性好等因素有较大关联。     

Cu-Ni/γ-Al_2O_3双功能催化剂上二甲醚水蒸气重整制氢

用沉积-沉淀法分别制备了Cu/γ-Al2O3、Ni/γ-Al2O3和Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂,并研究了它们在二甲醚水蒸气重整(DMESR)制氢反应中的催化性能.采用比表面积测定(BET)、X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、程序升温氧化(TPO)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段对催化剂的物相结构、微观形貌、还原性能、表面酸性和积炭特性等进行了研究.结果表明:Cu、Ni均为二甲醚水蒸气重整制氢的活性组分,Cu、Ni和γ-Al2O3之间存在着相互作用;镍的加入可以有效地提高铜组分在γ-Al2O3上的表面富集与分散,优化铜组分的分布状态,促进CuO颗粒的细小化,并可增强铜组分和载体之间的相互作用,有效地防止铜晶粒的团聚,从而提高催化剂的活性及稳定性;铜的加入可以改善催化剂中金属镍的分散性,减少镍颗粒的尺寸,降低催化剂对CH4的选择性,提高催化剂的H2产率,并在一定程度上抑制了积炭的形成与沉积.在350℃的温度下,反应进行100h后,Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂仍保持95%的二甲醚转化率,说明该催化剂具有较好的活性和稳定性.     

CaO对Cu-ZnO-ZrO_2催化CO_2加H_2合成甲醇性能影响

用CaO作为改性助剂,采用并流共沉淀法制备了CuO∶ZnO∶ZrO_2为5∶4∶1(物质的量比),CaO添加量为0、1%、2%、4%、8%、16%(摩尔分数)的六组催化剂。用X射线衍射(XRD)、微商热重(TG-DTG)、傅里叶红外(FT-IR)、N2吸附脱附(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温还原(H_2-TPR)、CO_2程序升温脱附(CO_2-TPD)、NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)对催化剂进行了表征。用自制固定床评价了催化剂活性。结果表明,添加CaO后,催化剂路易斯酸性和表面碱性增强;催化剂母体中高温碳酸盐含量增加,热稳定性增强,CuO颗粒粒径变小,Cu-Zn协同作用增强,Cu比表面积增大,分散性变好。催化剂活性受到表面酸碱性、铜比表面积、Cu-Zn协同作用和铜分散性共同影响。当CaO为2%时,铜比表面积为79.3 m2/g、铜分散度为34.8%、CO_2转化率为24.55%、甲醇选择性为19.01%、甲醇收率为0.044 g/(gcat·h),催化剂活性最好。过量CaO占据催化剂孔道和覆盖表面活性位,使催化剂路易斯酸性和表面碱性过强,CuO与H_2有效接触减少,CO_2难以脱附,催化活性下降。因此,适量CaO(2%)添加可促进CO_2加氢反应合成甲醇。     

Ni-Cu/Al_2O_3催化剂上顺酐液相选择加氢制丁二酸酐反应性能

以Al2O3为载体,采用等体积浸渍法制备了一系列Ni-Cu/Al2O3催化剂,用于顺酐液相加氢反应,并结合低温N2物理吸-脱附、H2程序升温还原、H2程序升温脱附、X射线衍射、CO程序升温表面反应等表征结果,详细考察了催化剂中Cu含量对其催化性能的影响.结果表明,Cu的引入提高了活性组分Ni的分散度,促进了催化剂上C=C的加氢活性;同时,由于Ni-Cu双金属间的相互作用,明显抑制了催化剂表面C=O的加氢.当Cu含量为7%时,催化剂上顺酐加氢定向合成丁二酸酐的活性最高.在210oC,H2压力5.0MPa的条件下反应40min时,顺酐转化率与丁二酸酐选择性均达100%.     

钼改性页硅酸镍催化剂催化顺酐加氢性能

通过蒸氨法合成了一系列钼改性的页硅酸镍催化剂, 考察了钼含量对催化剂结构及其催化顺酐液相加氢性能的影响. 采用氮气物理吸附-脱附、 X射线衍射(XRD)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 透射电子显微镜(TEM)、 氢气程序升温还原(H₂-TPR)、 氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)、 吡啶吸附红外光谱(Py-IR)和原位X射线光子能谱(XPS)等手段对催化剂的结构和形貌等进行了表征. 结果表明, 助剂Mo的引入对催化剂结构形貌及其催化性能影响显著. Mo的引入提高了活性金属Ni的还原度, 增加了催化剂表面金属Ni⁰的数量, 金属Ni在还原过程产生氢溢流, 溢流氢将部分MoO₃还原为具有酸性的MoO_x物种, 由于金属Ni⁰与具有Lewis酸(L酸)特性的MoO_x及Ni^σ+的协同效应, 显著提高了催化剂对顺酐C≡C和C≡O的加氢活性. 当Mo含量(质量分数)为3%时, 其催化活性最高, 在160 ℃和5 MPa H₂气条件下, 反应3 h顺酐的转化率为100%, 产物γ-丁内酯的选择性为27%.     

超细Ni-Cu-Co-La的制备及其催化乙腈加氢性能

以水合肼和硼氢化钾为共还原剂制备了四元合金催化剂Ni-Cu-Co-La,并将其应用于乙腈催化加氢反应.采用X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电镜和H2程序升温脱附对催化剂进行了表征,考察了催化剂组分对乙腈选择性加氢制乙胺催化性能的影响.结果表明,Cu,Co和La的加入均不同程度地提高了催化剂的活性和选择性,在反应压力1.8 MPa,反应温度120℃,反应时间1 h的条件下,乙腈转化率和乙胺选择性分别为100%和98.24%,优于使用Raney Ni、非晶态Ni-B和Co-B合金催化剂时的结果.     

WO_3对MnO_x-CeO_2/ZrO_2-TiO_2整体式催化剂NH_3选择性催化还原NO_x性能的影响

以ZrO2-TiO2为载体,MnOx-CeO2为活性组分,WO3为助剂制备了MnOx-CeO2/WO3/ZrO2-TiO2整体式催化剂,考察了添加不同质量分数的WO3对低温氨选择性催化还原(NH3-SCR)氮氧化物反应性能的影响.通过低温N2吸附-脱附,X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),NH3程序升温脱附(NH3-TPD)等手段对催化剂进行表征.实验结果表明,与未添加WO3的催化剂相比,含有10.0%(w)WO3的催化剂具有较好的织构性能,且具有较多的中强酸位,较好的氧化性能,表现出良好的NH3-SCR活性和较宽的活性温度窗口(空速为10000h-1时,在144-374℃之间,NOx转化率为90%以上),该催化剂在低温净化氮氧化物中具有潜在的应用前景.     

常压等离子体还原的Ni/γ-Al2O3催化剂的程序升温脱附研究

用程序升温脱附(TPD)手段考察了常规焙烧还原(GR)、焙烧后等离子体还原(PR)、未焙烧等离子体直接还原(PDR)三种方法制备的Ni/-γAl2O3催化剂的H2和CO2的吸附-脱附性能,并用X射线衍射和N2吸附方法进行了表征.结果表明,H2的化学吸附发生在活性组分Ni上,而CO2的化学吸附则主要发生在Al2O3载体的强碱性中心.等离子体还原(PR、PDR)的催化剂对H2和CO2的化学吸附量大大增加,且H2的脱附温度分别降低了55和69℃.以H2的化学吸附量为基础计算得到PR和PDR催化剂的分散度分别为32%和58%,分别是GR催化剂的1.23和2.23倍.等离子体还原的催化剂的典型特征是具有良好的分散性、更多的强碱中心以及较低的H2脱附温度.造成这些特征的原因是等离子体使催化剂在较低的温度和较短的时间内还原,最大程度地保持了载体的比表面积,改善了活性组分的分散度.     

CO2加氢合成甲醇Cu/ZrO2催化剂的失活因素

采用低温氮气吸脱附、X射线衍射(XRD)、电镜(TEM)以及热重差热(TG-DSC)等手段,对不同反应时间下Cu/ZrO₂催化剂的物理结构、微观形貌以及积炭情况进行了表征,分析了催化剂的失活原因。结果表明,造成催化剂失活的主要因素是活性组分烧结;其次,表面积炭覆盖其活性中心也造成催化剂活性在一定程度上的降低;而催化剂比表面积对其活性的影响较小。     

铁促进的Cu/SiO2-Al2O3催化剂上高效气相合成3-甲基吲哚

以苯胺和生物质来源的丙三醇为反应原料,在铁促进的Cu/SiO2-Al2O3催化剂上气相合成了3-甲基吲哚,采用X射线光电子能谱、氢气程序升温还原(H2-TPR)、X射线衍射、透射电子显微镜、电感耦合等离子体发射光谱(ICP)、氨程序升温脱附(NH3-TPD)以及热重(TG)分析等技术对催化剂进行了表征.结果表明,向Cu/SiO2-Al2O3催化剂加入铁助剂不仅能明显提高催化剂的活性和选择性,而且能大大改善催化剂的稳定性.在Cu-Fe/ SiO2-Al2O3催化剂上,反应3h,3-甲基吲哚收率能够达到48％,而且催化剂经过再生可以重复使用,即使反应43 h,其产物收率也没有明显的降低.各种表征表明,向Cu/SiO2-Al2O3加入铁助剂能增强铜和载体之间的相互作用,由此大大提高了铜粒子在载体表面的分散度,并且有效减少了反应过程中铜组分的流失;此外,铁助剂还能显著减少催化剂的中强酸中心数,增加弱酸中心数,从而提高3-甲基吲哚的选择性,并且抑制了积炭的形成.     

不同金属改性Ni/KIT-6催化剂的制备及其甲烷化性能研究

采用共浸渍法分别制备了用Mg、Ce、V、La金属改性的Ni/KIT-6催化剂,用于CO_2甲烷化反应的研究。利用N_2吸附-脱附、X射线衍射、H_2程序升温还原、H_2程序升温脱附、透射电镜手段对催化剂进行了表征,考查了不同金属助剂对Ni/KIT-6的影响。结果表明,在KIT-6载体上活性金属和助剂的分散度都非常高,Ni粒子的分散度主要取决于KIT-6载体高度有序的介孔结构的限域作用,不受助剂金属添加的影响。各助剂金属的加入几乎不影响Ni/KIT-6催化剂的表面形貌,但对Ni金属还原的难易程度和还原度有影响。在研究的几种金属中,V金属使催化剂中Ni金属的还原最容易,还原度更高,且V金属的氧化物具有改变CO_2反应机理的作用,使得甲烷化反应进行的最好。用V改性后的催化剂与未改性的催化剂相比,CO_2的转化率提高了3.7%,CH_4的选择性提高了11.6%,CH_4的选择性达到了100%。     

MgO海/泡石复合载体负载Cu催化剂催化环己醇脱氢

采用浸渍沉淀法制备了不同比例的MgO/海泡石(Sep)复合载体负载Cu催化剂,并考察了其对环己醇脱氢反应的催化性能。采用N2气物理吸附、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、程序升温还原(TPR)等测试技术对催化剂进行了表征。结果表明,海泡石的引入有助于催化剂比表面积的增加,但当载体中海泡石的比例太高时,会导致催化剂酸性以及活性组分Cu状态的变化,从而降低催化剂的活性和选择性。当复合载体中海泡石质量分数为40%时,催化剂的活性最高,选择性也较好。     

镧助剂对模拟生物沼气重整制备合成气中Ni/SBA-15催化剂结构和性能的影响

以介孔分子筛SBA-15为载体, 采用浸渍法制备了镍质量分数(w)为12.5%, 并且分别添加质量分数(w)为2.5%的镧、铈、镁、钙、锶等助剂的系列Ni基催化剂. 以CH4/CO2体积比为2:1的模拟生物沼气和适量氧气作为原料气, 在常压固定床反应器上评价了催化剂对模拟生物沼气重整制合成气的反应性能. 采用X射线粉末衍射(XRD)、N2吸附/脱附、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)及H2程序升温还原(H2-TPR)等对催化剂的结构进行了表征. 催化活性评价显示, 添加镧助剂的2.5%La/12.5%Ni/SBA-15催化剂比添加铈、镁、钙、锶等助剂的催化剂具有更高的催化活性, 并且具有很好的稳定性. 因此, 文中着重研究了镧助剂对催化剂结构和模拟生物沼气重整制合成气的反应性能的影响. 结果表明, 镧能明显提高Ni/SBA-15催化剂的表面镍含量, 同时还具有很好的抗积炭作用, 在850 ℃的温度下反应820 h没有发现积炭生成, 这些可能是提高催化剂性能和稳定性的重要因素.     

介孔Ce1-xZrxO2负载的Cu基催化剂在富氢条件下催化CO选择性氧化

采用多元醇为模板剂合成了介孔Ce1-xZrxO2(x=0.2,0.35,0.5)固溶体材料,并以其为载体负载CuO制备了Cu基催化剂.应用透射电子显微镜、X射线衍射、程序升温还原、程序升温脱附和N2吸附-脱附等技术对载体及催化剂进行了表征,并研究了Zr的取代比例x值对载体和Cu基催化剂性能的影响.结果表明,所有Ce1-xZrxO2样品均为介孔材料,其中Ce0.5-Zr0.5O2载体样品有较大的比表面积(181m2/g),CuO/Ce0.5Zr0.5O2催化剂样品在富氢条件下有较高的催化CO选择性氧化反应的活性和选择性.与其他催化剂样品相比,CuO/Ce0.5Zr0.5O2催化剂样品中形成的活性中心更多,分散性更好,对CO的吸附量更大,CO脱附温度更低,活性组分与载体的相互作用更强。     

Ni_2P/SiO_2 和Ni/SiO_2 催化剂甘油氢解反应性能比较:催化剂活性及产物选择性影响因素的探讨(英文)

采用浸渍法及程序升温还原法制备了Ni2P/SiO2和Ni/SiO2催化剂,利用N2吸附-脱附、X射线衍射、X射线荧光、CO化学吸附、氢气程序升温脱附及氨气程序升温脱附等手段对催化剂进行了表征并用于甘油氢解反应.结果表明,Ni2P/SiO2和Ni/SiO2具有相近的表面Ni密度,但前者表面酸中心和表面氢物种(包括吸附氢和溢流氢)密度明显更高,且在甘油氢解反应中的活性也更高,这与其酸性中心与金属中心之间的协同作用有关.Ni2P/SiO2催化剂上主要产物为1,2-丙二醇及1-丙醇,而Ni/SiO2催化剂上主要产物为1,2-丙二醇、乙二醇和乙醇.提高反应温度和H2压力不能促进Ni2P/SiO2上乙醇和乙二醇的生成,但促进了1,2-丙二醇进一步氢解转化为1-丙醇.由此可见,Ni2P/SiO2具有较强的C-O键断裂活性及较弱的C-C键断裂活性,这可能分别与其较多酸性中心和电子及几何结构性质密切相关.     

Ni/CeO_2-SiO_2催化剂的制备、表征及其甲烷部分氧化制合成气性能（英文）

以硝酸亚铈(Ce(NO3)3·6H2O)和正硅酸四乙酯(C8H20O4Si)为前驱体,采用溶胶-凝胶法合成了系列具有大比表面积的xCeO2-(1.x)SiO2(x=0,0.25,0.50,0.75,1)复合氧化物载体,然后浸渍活性组分Ni制得用于甲烷部分氧化制合成气的Ni催化剂.运用N2物理吸附-脱附、X射线粉末衍射、扫描电镜、紫外-可见漫反射光谱、氢程序升温还原、氨程序升温脱附和热重等手段对所得催化剂的组织结构、还原性、表面酸性和积炭行为等进行了表征;同时考察了催化剂的组成、焙烧温度和反应时间等对催化剂在甲烷部分氧化制合成气中催化性能的影响.表征结果表明,该系列Ni/CeO2-SiO2催化剂具有大比表面积,CeO2晶粒较小,NiO的分散性好且易被还原,表面酸性弱,不容易积炭.当Ce/Si摩尔比为1:1,活性组分Ni的质量分数为10%,焙烧温度为700°C时,所制备的Ni/CeO2-SiO2催化剂表现出较好的稳定性、最高的CH4转化率(~84%)和对产物CO及H2的选择性(87%).     

二硝基甲苯低压加氢Ni-La-B非晶态合金催化剂的制备及结构表征

用化学还原法制备了Ni-La-B非晶态合金催化剂,并采用X射线衍射、透射电镜、差热分析、X射线光电子能谱、电感耦合等离子光谱和H2程序升温脱附技术对催化剂进行了表征,研究了La含量对催化剂微观结构及其催化二硝基甲苯(DNT)加氢制二氨基甲苯(DAT)性能的影响.结果表明,随着助剂La含量的增加,Ni-La-B催化剂中非晶态结构的长程无序程度增大,催化剂平均粒径逐渐由70nm左右减小至10nm左右,分布更加均匀;同时降低了Ni吸附H2的强度,使H2吸附物种更易于在催化剂表面流动并参与反应.另外,La助剂还显著提高了催化剂的热稳定性和抗氧化性.在二硝基甲苯加氢反应中,催化剂性能随着La加入量提高至6%(摩尔分数)时,1MPa低压条件下DNT转化率和DAT选择性均达100%.当La加入量为8%时,催化剂的Ni活性中心数明显减少,其活性下降.     

Ce助剂对V/SiO_2催化CO_2氧化乙苯脱氢性能的影响

通过N2吸附、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、H2程序升温还原(H2-TPR)、CO2程序升温脱附(CO2-TPD)和热重分析(TGA)等多种表征手段和催化反应性能评价,研究了铈助剂的添加对V/SiO2催化CO2氧化乙苯脱氢性能的影响.结果表明,Ce助剂不仅提高了催化剂活性组分分散性和氧化还原性能,抑制了钒物种的深度还原,而且增强了催化剂碱性和CO2吸附能力,减缓了积炭生成,从而显著提高了V-Ce/SiO2对CO2氧化乙苯脱氢反应的催化活性和稳定性.在本实验中,V(0.8)-Ce(0.25)/SiO2催化剂表现出最佳的催化性能,苯乙烯(ST)收率可达55.6%,选择性为98.5%,反应12 h后,催化剂活性基本不变,与惰性N2气氛比较,CO2明显促进了乙苯脱氢反应,归因于CO2能保持催化剂表面钒物种的高价态.     

不同载体负载的Cu2(OH)3CI催化剂对甲醇氧化羰基化的催化性能

采用浆液浸渍法制备了小同载体负载的Cu2(OH)3Cl催化剂,考察了催化剂对甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯(DMC)反应的催化性能.结果表明,各载体负载的Cu2(OH)3Cl催化剂活性均高于传统的负载CuCl2催化剂;以比表面积较大的活性炭(AC)为载体的催化剂活性最高.以Cu2(OH)3Cl/AC(w(Cu)=18.71%)为催化剂时,甲醇转化率、DMC选择性和DMC时宅收率可分别达到6.93%,67.3%和139.1mg/(g·h);其催化性能比较稳定,反应60h后其催化活性略有下降.通过CO程序升温脱附、X射线衍射、X射线光电子能谱和扫描电镜等技术对催化剂进行了表征.结果表明,在反应过程中催化剂的活性物种Cu2(OH)3Cl的晶粒逐渐团聚、长大,并且转化为CuCl2和CuO;同时,新鲜催化剂中唯一的CuⅡ物种部分转化为CuⅠ物种.