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。     

尖晶石型衍生的Ni/Al_2O_3催化剂低温催化顺酐加氢合成丁二酸酐（英文）

开发高活性的顺酐加氢制丁二酸酐和γ-丁内酯催化剂具有重要的工业意义.顺酐加氢多采用Cu基和Ni基催化剂,但一般Cu基和Ni基催化剂存在反应温度高(170–260°C)和稳定性差等缺点,很有必要开发高活性的顺酐加氢催化剂.我们以拟薄水铝石作为Al_2O_3载体的前驱体,采用浸渍法制备了一系列镍铝尖晶石型衍生的不同Ni含量的Ni/Al_2O_3催化剂,并研究了它们在顺酐加氢反应中的催化性能.还原前Ni/Al_2O_3催化剂的X射线衍射结果表明,催化剂含有NiAl_2O_4物种.氮吸附结果显示,不同Ni含量的催化剂均具有介孔结构.氢-程序升温还原研究发现,Ni/Al_2O_3催化剂经750°C还原2 h后,其表面上NiAl_2O_4物种能被高效还原.X射线粉末衍射结果表明,750°C还原的Ni/Al_2O_3催化剂中金属Ni颗粒尺寸随着Ni负载量升高而增大.利用一氧化碳-程序升温脱附对750°C还原的Ni/Al_2O_3催化剂进行研究,发现750°C还原的催化剂上金属Ni物种含量从高到低依次为:Ni(7.5%)/Al_2O_3Ni(5%)/Al_2O_3Ni(2.5%)/Al_2O_3.采用CO化学吸附获得的Ni(2.5%)/Al_2O_3,Ni(5%)/Al_2O_3和Ni(7.5%)/Al_2O_3催化剂上金属Ni颗粒尺度分别为8.0,12.8和15.7 nm.活性研究结果表明,750°C还原的Ni(5%)/Al_2O_3催化剂具有最高的催化活性,这可能是由于Ni(5%)/Al_2O_3催化剂具有较多的Ni活性位点和较合适的Ni颗粒粒度所致.进一步研究发现,在650–750°C还原温度下,Ni(5%)/Al_2O_3催化剂的还原度随着还原温度的升高而升高,Ni分散度随着还原温度的升高而降低.活性结果研究表明,700°C还原的Ni(5%)/Al_2O_3催化剂具有较多的Ni活性位点和较合适的Ni颗粒粒度,具有最高的加氢催化活性,其在120°C,H_2压力为0.5 MPa和质量空速为2 h~(-1)的反应条件下,能获得近100%的顺酐转化率和90%的丁二酸酐选择性,同时该催化剂具有优良的稳定性.以上结果表明,尖晶石型衍生的Ni/Al_2O_3催化剂是一个十分有应用前景的顺酐加氢催化剂.     

Ni/Ce-Zr-Al-O催化剂的表面碱性和CO2＋CH4重整性能

用水热法制备了不同NiO含量的Ni/Ce-Zr-Al-O催化剂.用H2-TPD (程序升温脱附),DRIFTS(漫反射红外傅立叶变换光谱),CO2-TPD等方法考察了NiO的含量对催化剂表面碱性的影响,并和反应稳定性以及抗积碳性能相关联.H2-TPD结果表明,随NiO含量的增加,催化剂表面的Ni含量增加.DRIFT和CO2-TPD结果表明CO2的化学吸附主要是碳酸盐和碳酸氢盐形式.添加少量Ni能够使表面碱性位数量显著增加,碱强度减弱.Ni可能优先占据在催化剂表面较强的碱性位上,再增加Ni的含量则会使碱强度减弱,碱性位有所减少,降低CO2的吸附性能,从而减弱从CO2获得活动氧以消碳的能力.这种作用使NiO含量为7.0％(w)的样品活性随反应进行而减低,积碳量是NiO含量为4.0％(w)的样品的3.7倍.     

制备条件对Ni在Al_2O_3表面上的分配形态及Ni/Al_2O_3体系催化加氢性能的影响

用比表面和孔体积测定、XRD和程序升温还原(TPR)方法研究了一系列不同制备条件对Ni在Al_2O_3表面上的分配形态及其对CO加氢反应催化性能的影响.实验发现,本文所用制备条件对催化剂的比表面、孔体积及孔径分布无显著的影响.浸渍时间愈长,催化剂上能在较低温度下还原的物种愈少,催化剂上CO的加氢活性愈低;在浸渍前对载体作室温抽空处理后制得的催化剂上,Ni在Al_2O_3表面是高度分散的,这一高度分散物种易于在低温下还原,使该催化剂具有很高的CO加氢活性和生成CH_4选择性;载体的抽空温度及对载体加热均对Ni物种形态及其分配、催化剂性能有明显影响.     

Pt/Ce0.75Zr0.25O2的催化性能及其氧移动性的 18O 同位素交换表征

 采用浸渍法制备了Pt/Ce0.75Zr0.25O2催化剂,考察了催化剂对乙醇及CO的氧化活性,并采用 18O 同位素交换、乙醇程序升温表面反应(C2H5OH-TPSR)、一氧化碳程序升温脱附(CO-TPD)和程序升温还原(H2-TPR)等技术对催化剂进行了表征. 结果表明, Pt/Ce0.75Zr0.25O2催化剂表现出较高的乙醇和CO氧化活性,其催化活性随着Pt负载量的增加而提高. 当Pt负载量为3%时,活性最高. 继续增加Pt负载量,催化剂活性下降. C2H5OH-TPSR和CO-TPD结果表明,催化剂对乙醇或CO的氧化活性与从催化剂表面脱附出来的CO2量有对应关系, CO2脱附量越大,催化剂活性越高. 18O 同位素交换结果表明,表面氧交换能力与其氧化活性有一定对应关系,催化剂的表面氧交换能力越高,氧化活性越高.     

红外光谱法测定CO在Ni/AL2O3催化剂上的吸附热和脱附活化能

本文介绍了用红外光谱(IR)和程序升温脱附原位红外(TPD-IR)技术测定吸附热(Q_a)和脱附活化能(E_d)的实验方法,并测定了CO在Ni/Al_2O_3催化剂上弱吸附线式态的吸附热和强吸附线式态的脱附活化能。结果表明弱吸附线式态的吸附热约为21kJ/mol,强吸附线式态的脱附活化能在10%Ni/Al_2O_3上约为84kJ/mol,在20%Ni/Al_2O_3上约为100kJ/mol。对本方法及实验结果进行了讨论。     

山西芮城永乐宫元代天花、藻井研究*

采用不同方法制备了一系列Ni/Al_2O_3催化剂,在无NH_3、无碱条件下对其己二腈催化加氢制1,6-己二胺的反应性能进行研究.通过XRD、 BET、 TEM、 XPS及程序升温实验等结果表明,采用沉淀剂有利于细小Ni纳米颗粒在催化剂介孔内的分散。然而较强的Ni与载体间相互作用不利于氢气的吸附活化,还原处理后催化剂中仍存在较高含量的氧化态Ni物种.采用浸渍法制备的Ni/Al_2O_3-I催化剂中颗粒的平均尺寸为18.5 nm, Ni颗粒暴露在载体表面,生成较高含量的还原态Ni0物种及有利于反应物吸附的中等强度酸性位点.该Ni/Al_2O_3-I催化剂表现出优良的低温活性,在60℃时,己二腈转化频率(TOF)可达39.7 h~(-1);80℃时转化率为100%, 1,6-己二胺收率可达73.0%.然而,由于Ni/Al_2O_3-I催化剂中Ni与Al_2O_3间相互作用较弱,经过3次循环性能测试,催化剂活性明显下降.进一步以少量Cu元素修饰低含量Ni/Al_2O_3-I催化剂, Cu助剂的引入有效改善了Ni纳米颗粒的分散性,并与部分Ni组分形成双金属纳米颗粒.Ni_(15)Cu_3/Al_2O_3催化剂经5次循环反应后无明显失活现象,催化剂的形貌及化学结构亦无明显变化, Cu的引入在保持Ni基催化剂低温活性的同时有效提升了催化剂的循环稳定性,催化剂的TOF为52.1 h~(-1).     

表面酸性对Ni/SiO_2-Al_2O_3催化剂催化1,4-丁炔二醇高压加氢性能的影响

通过浸渍法分别在Al(OH)_3和Al_2O_3中引入SiO_2,经焙烧后制备具有不同表面酸性质的SiO_2-Al_2O_3载体,以上述SiO_2-Al_2O_3及Al_2O_3为载体,采用等体积浸渍法制备Ni负载量为15%的Ni/SiO_2-Al_2O_3催化剂(分别为Ni/SA-1和Ni/SA-2)与Ni/Al_2O_3.采用N2物理吸附、Py-FTIR、NH3-TPD、XRD、H2-TPR和H2-TPD手段对催化剂进行表征,考察了表面酸性质对催化剂催化1,4-丁炔二醇高压加氢性能的影响.结果表明,SiO_2引入方式会影响Ni/Al_2O_3催化剂表面酸性质及活性组分Ni在载体表面的分散行为.在Al(OH)3中引入SiO_2时,Ni/SA-1催化剂不仅活性组分具有高分散度,而且表面具有丰富的L酸位点,L酸位点与Ni活性中心协同作用有效提高了催化剂的高压加氢性能.而在Al_2O_3中直接引入SiO_2时,SiO_2覆盖了Al_2O_3表面的L酸位点,催化剂活性组分分散度较低,表现出低的加氢活性.     

CO在Al_2O_3负载的Ni表面上吸附成键及活化解离的量子化学研究

本文采用自旋极化的SCC—DV—X_α方法研究了Ni/Al_2O_3体系和CO在该体系上的吸附(CO/Ni/Al_2O_3),研究表明,Ni负载于Al_2O_3后,Al_2O_3与Ni之间存在着较强的电子效应;Al_2O_3对Ni的催化活性的调变作用主要是通过与Ni相联的O来完成的;CO吸附于Ni/Al_2O_3体系时,σ轨道转移电荷,使CO活化,但对CO的活化主要是靠金属的反馈作用实现的;△(1π—40)和△(5σ—4σ)更能体现CO在Ni/Al_2O_3体系上吸附的强弱,CO在Ni/Al_2O_3上的吸附比在Ni金属簇上要弱一些,故催化活性更好.     

硫化MoO3／Al2O3甲烷化催化剂上不同吸附物种的作用

运用加压动态分析装置研究了硫化MoO_3/A1_2O_3,甲烷化催化剂上CO和H_2的吸附及反应。结果表明,在给定反应条件下催化剂上吸附的CO和H_2可分为可逆与不可逆两类,且对甲烷化反应有着不同的贡献。甲烷的生成是可逆吸附氢和不可逆吸附CO共同作用的结果。不可逆吸附氢与CO不生成甲烷,可逆吸附的CO加氢则与副产物乙烷等的生成密切相关。结合前人的动力学考察结果,解释了Mo系甲烷化催化剂与Ni系甲烷化催化剂要求不同反应压力的实质性原因。     

可逆与不可逆吸附的CO在甲烷化反应中的作用

在自行设计和建立的加压动态分析装置上,研究了工业甲烷化催化剂(Ni/Al_2O_3)上CO的吸附和反应行为。结果表明,在反应温度250℃下催化剂上吸附的CO有可逆吸附和不可逆吸附之分,甲烷的生成是与不可逆吸附的CO作用的结果,而可逆吸附CO则与生成乙烷、丙烷等密切相关。同时发现甲烷化反应过程的发生必须以不可逆吸附的氢存在为前提,且催化剂上不可逆吸附的氢可分为两部分,一部分可以被CO顶出,这部分氢可能起到了诱导CO吸附的作用;另一部分不可逆吸附的氢不能被CO顶出,这部分氢可能是构成催化剂不可缺少的“组分”(或称“促进剂”)。     

利用CO和NO吸附的红外光谱表征还原态的Ru-Co-Mo/Al_2O_3催化剂

用CO和NO吸附的红外光谱表征了还原态的Ru-Co-Mo/Al_2O_3催化剂。结果表明,和Ru/Al_2O_3相比,CO吸附于Ru-Co-Mo/Al_2O_3的Ru中心上的红外谱带向高波数移动;和Co-Mo/Al_2O_3相比,CO和NO吸附在Ru-Co-Mo/Al_2O_3的Co、Mo中心上的特征谱带向低波数移动;通过TPD-IR还可看到,CO和NO在Ru-Co-Mo/Al_2O_3的吸附量及脱附温度大大地提高了。这些结果说明在Ru-Co-Mo/Al_2O_3的Ru中心上的部分电子转移到Co、Mo中心或其周围,或者Ru中心的存在促进了Co、Mo中心的还原。     

利用TPD-MS、IR和XPS表征还原态Co-Mo/Al2O3

本文利用NO或/和CO吸附的TPD-MS方法, 结合IR和XPS对还原态的Co, Mo, Co-Mo/Al_2O_3催化剂进行了深入考索. 结果表明, 还原态的Co-Mo/Al_20_3表面上存在着两种吸附NO的Mo中心. 弱吸附NO(T_(max)为100 ℃)可被吸附的CO取代和强吸附NO(T_(max)为300 ℃)不能被CO取代. 同时存在三种吸附NO的CO中心, T_(max)分别为80 ℃、180 ℃和330 ℃. 前两者能吸附CO, 后者只吸附NO. IR结果对这些不同的Mo中心和Co中心的存在提供了进一步旁证. XPS结果表明提高还原温度, Mo/Al比保持恒定, 但Mo~(4+)浓度增加, 而Co/Al比却因部分Co进入Al_2O_3体相而降低。     

红外光谱法考察苯加氢过程中的氢溢流效应

以点状Pt/η-Al_2O_3催化剂作为产生溢流氢的“源”, 用原位红外光谱观察η-Al_2O_3上苯的加氢过程, 发现溢流氢在η-Al_2O_3表面上可以迁移相当长的距离, 它的迁移速度是苯加氢反应的控制步骤。结合TPSR-MS数据, 认为苯的加氢是分步进行的, 它先被加氢成环已二烯, 再转化成环已烯, 最终形成环已烷脱附。这些反应都是快速反应。     

低镍催化剂上CO和CO_2加氢反应的对比研究

采用ＣＯ和ＣＯ＿２对比加氢活性测试，ＸＲＤ及ＴＰＲ方法研究了两个不同Ｎａ助剂含量的低镍Ｎｉ／Ａｌ＿２Ｏ＿３体系的性能。实验发现，在低镍催化剂上ＣＯ＿２在较低温度下就可加氢生成甲烷，而ＣＯ则需要更高的温度，ＣＯ＿２无需先经逆变换生成ＣＯ，然后再加氢，它可直接加氢生成ＣＨ＿４。在同一催化剂上，ＣＯ＿２加氢生成ＣＨ＿４的表现活化能要低于ＣＯ加氢生成ＣＨ＿４反应的表现活化能。晶相ＮｉＯ还原后形成的活性相对ＣＯ＿２加氢反应的活性明显高于它对ＣＯ的加氢活性，非晶相镍氧化物还原后形成的活性相对ＣＯ的加氢反应特别有利。Ｎａ助剂的含量不同会造成Ｎｉ氧化物物种的分配不同，从而导致ＣＯ、ＣＯ＿２的加氢活性及其随温度的变化也不相同，催化剂对ＣＯ、ＣＯ＿２加氢反应作用的本质是不相同的。     

天然气和二氧化碳转化制合成气的研究：Ⅲ.催化剂抗积炭性能

天然气和二氧化碳转化制合成气的研究Ⅲ．催化剂抗积炭性能史克英，徐恒泳，商永臣，范业梅，徐国林（哈尔滨师范大学化学系，哈尔滨１５００８０）关键词天然气二氧化碳转化，合成气，催化剂，抗积炭性能．在第十届国际催化会议上，催化专家提出了甲烷二氧化碳转化制合成...     

CO氢化合成乙醇反应的过渡应答研究——改性Rh/Al2O3催化剂的吸附特性

本文以四极质谱作为过渡应答测量中的分析手段, 连续快速跟踪和分析被测物种, 测量了H_2和CO在改性Rh/Al_2O_3催化剂上的吸附和脱附性能。结果发现, 507 K时H_2或CO的吸附中存在着部份不可逆吸附。CO和H_2吸附在相同的活性位上, 存在竞争吸附。CO的吸附作用略强於H_2。钾元素的改性使催化剂对H_2或CO的吸附量均减少, 然而相对于H_2而言, CO的吸附作用更强了。