铜物种对Cu/Fe2O3水煤气变换反应催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备了系列铜负载量不同的Cu/Fe₂O₃水煤气变换(WGS)催化剂,并考察了铜负载量对催化剂结构和水煤气变换反应性能的影响. 结果表明,Cu/Fe₂O₃催化剂呈现出良好的水煤气反应性能,当CuO质量分数为20%时,催化剂的WGS性能最优,250 ℃时CO转化率高达97.2%,同时热稳定性也最好. 运用X射线粉末衍射(XRD)、N₂物理吸脱附和H₂程序升温还原(H₂-TPR)等手段对Cu/Fe₂O₃催化剂的物相、织构特征及还原性能进行了表征,结果表明,CuFe₂O₄物种的存在极大地改善了催化剂的还原性能和WGS反应活性. 这是由于CuFe₂O₄特殊的尖晶石结构有利于Cu微晶的稳定;同时,CuFe₂O₄在低温下即被还原为单质铜,有利于促进催化剂体系中电子的转移. 此外,通过(NH₄)₂CO₃溶液处理,研究了独立相CuO对Cu/Fe₂O₃催化剂WGS反应性能的影响,结果发现,独立相CuO的存在,有利于H原子在各组分传递,从而促进催化剂的CuFe₂O₄的还原,改善Cu/Fe₂O₃催化剂的WGS反应性能.     

ZrO2对Cu/CeO2-ZrO2水煤气变换催化剂结构、性能的影响

采用共沉淀法制备了系列Cu／CeO2-ZrO2水煤气变换（WGS）催化剂。用N2物理吸附、XRD和H2-TPR手段研究了ZrO2组分对催化剂的织构、物相、还原性能、热稳定性以及WGS反应活性的影响。结果表明。添加ZrO2组分均提高了催化剂的比表面积。且随ZrO2含量的增加，孔径逐渐向小孔集中，即大孔数量减少，小孔数量增加。最可几孔径移至1．9nm左右，并逐渐增强。ZrO2的加入能有效地抑制CeO2晶粒的长大，同时适量的ZrO2可使铜铈基催化剂在WGS反应过程中保持较高的Cu分散度。从而使其具有较高的活性和稳定性。当催化剂中ZrO2含量为10％。反应温度为200℃时，WGS应中CO的转化率达到73．7％。     

焙烧温度对Cu/ZnO水煤气变换催化剂开停循环性能的影响

采用共沉淀法制备了Cu/Zn物质的量的比为1∶1的Cu/ZnO催化剂, 考察了不同焙烧温度对催化剂的水煤气变换反应活性和开停循环稳定性的影响. 研究发现350 ℃焙烧得到的Cu/ZnO催化剂有最高的反应活性, 在反应温度为200 ℃时, CO转化速率即可达2080 cm³•g_cat^－1•h^－1. 在开停循环性能评价中, Cu/ZnO催化剂表现出了良好的稳定性, 明显优于CeO₂负载的贵金属催化剂, 其中焙烧温度为550 ℃的Cu/ZnO催化剂在一次开停循环操作后活性有明显的提高.     

Fe2O3含量对Cu-Fe/铝土矿水煤气变换催化剂结构和性能的影响

利用具有高比表面积和介孔结构的改性铝土矿为载体,采用并流共沉淀法制备不同Fe₂O₃含量的Cu-Fe/铝土矿催化剂。以水煤气变换反应为探针反应,考察了催化剂性能。利用X射线荧光元素分析(XRF)、X射线粉末衍射(XRD)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、CO程序升温脱附(CO-TPD)和X射线光电子能谱(XPS)等对催化剂进行了表征。结果表明:负载的Fe₂O₃能显著提高CuO/改性铝土矿催化剂的水煤气变换活性特别是热稳定性能,且随负载的Fe₂O₃含量增加而提高,当负载量为20%时达到最佳。其原因是负载的Fe₂O₃和CuO之间发生了相互作用,形成了类似于CuFe₂O₄复合氧化物,且随负载的Fe₂O₃含量的增加而增强,这种相互作用同时促进了CuO和Fe₂O₃的还原,抑制了CuO的烧结,进而提高了催化剂的性能。     

Fe2O3含量对Cu-Fe/铝土矿水煤气变换催化剂结构和性能的影响

利用具有高比表面积和介孔结构的改性铝土矿为载体,采用并流共沉淀法制备不同Fe2O3含量的Cu-Fe/铝土矿催化剂。以水煤气变换反应为探针反应,考察了催化剂性能。利用X射线荧光元素分析(XRF)、X射线粉末衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、CO程序升温脱附(CO-TPD)和X射线光电子能谱(XPS)等对催化剂进行了表征。结果表明:负载的Fe2O3能显著提高CuO/改性铝土矿催化剂的水煤气变换活性特别是热稳定性能,且随负载的Fe2O3含量增加而提高,当负载量为20%时达到最佳。其原因是负载的Fe2O3和CuO之间发生了相互作用,形成了类似于CuFe2O4复合氧化物,且随负载的Fe2O3含量的增加而增强,这种相互作用同时促进了CuO和Fe2O3的还原,抑制了CuO的烧结,进而提高了催化剂的性能。     

Cu修饰的Fe_2O_3/Al_2O_3氧载体的循环反应稳定性研究

采用冷冻干燥法制备了经Cu修饰(10%)的Fe2O3/Al2O3氧载体。利用热重分析仪分别在850、900和950℃等温环境下,使氧载体交替接触还原气体和氧化气体,来模拟氧载体在化学链燃烧中的循环过程。结果表明,经Cu修饰的Fe2O3/Al2O3氧载体在850和900℃下的等温循环过程中反应性能都很稳定,在950℃时的循环反应前期有微量烧结,但在循环后期反应性能也很稳定。随着反应温度的升高,氧载体氧化速率增大,还原速率和载氧率先减小后增大。与未经修饰的Fe2O3/Al2O3氧载体相比较,在900℃下作等温循环实验,经Cu修饰的Fe2O3/Al2O3氧载体具有较高的载氧能力和还原速率,但氧化速率较低;两者都具有较好的循环稳定性。     

金负载量对低温水煤气变换Au/α-Fe2O3催化剂结构和性能的影响

采用共沉淀法制备了低温水煤气变换Au/α-Fe2O3催化剂。通过正交实验优化催化剂的还原活化条件，考察了金负载量对催化剂性能的影响。采用BET、XRD、UV-VIS、XRF、H2-TPR和O2-TPO等表征手段对催化剂的结构进行分析，并与其催化性能进行关联。结果表明，（1）采用10%-H2/N2还原气将催化剂在150 ℃原位还原9 h，其催化活性最高；（2）金的最佳负载量为8.00%，此时在催化剂制备过程中金的流失量较少，金粒子较小，也有利于抑制催化剂在反应过程中烧结；（3）TPR-TPO结果表明，金的负载量为8.00%时，Au/α-Fe2O3催化剂具有较易被还原、不易被氧化的性质，从而显示出最高催化活性。（4）Au/α-Fe2O3催化剂中的金以单质金（Au0）形式存在；其高活性与Au0-Fe3O4间的协同作用有关。     

改性沉积-沉淀法制备Au/Fe2O3水煤气变换反应催化剂

采用共沉淀法、沉积-沉淀法和改性沉积-沉淀法制备了Au/Fe2O3催化剂,运用N2吸附、X射线衍射、X射线光电子能谱和透射电镜等技术对其进行了表征,考察了制备方法对Au/Fe2O3催化剂水煤气变换反应催化活性的影响.结果表明,改性沉积-沉淀法制备的催化剂具有最好的催化活性,150℃时CO转化率达82.3%.该催化剂比表面积较大,金粒子尺寸(3~5nm)较小且分布均匀.载体氧化铁以无定形态和结晶态共存,金与载体间存在较强的相互作用,这对催化剂活性的提高起着重要作用.     

CoMoK／γ—Al2O3水煤气变换催化剂的硫化及反硫化

以Ｈ２Ｓ和ＣＳ２作硫化剂，用ＰＰＳ和ＴＰＤＳ方法研究了水煤气变换催化剂ＣｏＭｏＫ／γ－Ａｌ２Ｏ３的硫化及反硫化过程。用Ｈ２Ｓ／Ｈ２硫化时，只发现Ｈ２Ｓ的消耗和Ｈ２Ｏ的生成，用ＣＳ２／Ｈ２硫化时，只发现Ｈ２Ｓ的消耗和Ｈ２Ｏ的生成。用ＣＳ２／Ｈ２硫化时，首先生成ＣＯ２，然后是ＣＨ４，Ｈ２Ｏ和Ｈ２Ｓ，ＴＰＧ实验表明催化剂表面上积炭，造成催化剂和活性降低，但积炭在水煤变换反应进行了逐渐除法。ＴＰＤＳ实验表     

La_2O_3对CuO/CeO_2水煤气变换反应催化剂微观结构及催化性能的影响(英文)

以La2O3为助剂,采用共沉淀法制备了具有良好催化活性和热稳定性的CuO/CeO2-La2O3水煤气变换反应催化剂,其中,当La2O3含量为2wt%时,催化剂的催化性能最为优异.同时运用X射线衍射、N2吸附-脱附、Raman光谱、程序升温还原等手段,研究了不同含量的La2O3对CuO/CeO2催化剂微观结构及催化性能的影响.结果表明,La2O3助剂进入了载体CeO2的晶格并对CuO/CeO2催化剂的微观结构和催化性能产生了直接影响,适量La2O3的添加可以抑制CuO和CeO2晶格的长大、增强CuO与CeO2间的相互作用、提高催化剂的比表面积、促进CeO2载体中生成更多的氧空位,CuO/CeO2催化剂的催化活性和热稳定性也明显改善.     

微乳法制备Au/Fe2O3水煤气变换反应催化剂Ⅱ.催化剂的表征

 采用XRD,BET,H2-TPR,TEM和XPS等方法对微乳法制备的Au/Fe2O3催化剂进行了表征,研究了不同制备方法对催化剂结构及性能的影响. 结果表明,在辛烷基酚基聚氧乙烯醚(10)(Triton X-100)体系中,Au/Fe2O3催化剂在低温区的活性物种为单质金和氧化态金,在高温区的活性物种中可能含有Au-FeOx固溶体. 金粒径小于10 nm,且高度分散于载体表面. 氧化态金的含量及金的粒径和分散度是影响Au/Fe2O3催化水煤气变换反应活性的主要因素. Au/Fe2O3催化剂中Au-FeOx固溶体的缺陷数目越多,则其高温催化活性越高.     

焙烧温度对Au/CeO2-La2O3催化剂水煤气变换性能的影响

采用沉积沉淀法制备了Au/CeO2催化剂,通过N2物理吸附、XRD、H2-TPR和HRTEM等手段研究了焙烧温度对催化剂的织构、物相、还原性能以及WGS反应活性的影响。结果表明,焙烧温度对催化剂活性影响显著,低温焙烧有利于金粒子在载体表面的良好分散,高温焙烧则会使金粒子在载体表面聚集长大。选择适中的焙烧温度不仅可以使表面纳米金粒子获得较好的分散,而且可使Au与载体间具有适宜的相互作用,从而拥有较佳的WGS性能。在本文考察范围内,300℃焙烧4 h制得的样品在各个反应温度点上均表现了最高的WGS活性。     

焙烧温度对低温水煤气变换Au/Fe2O3催化剂性能的影响

采用改性沉积-沉淀法制备了系列低温水煤气变换Au/Fe2O3催化剂, 发现经300 ℃焙烧的样品具有较好的催化活性和稳定性. 并运用N2物理吸附、原位X 射线粉末衍射(in situ XRD)、程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)等技术, 探讨焙烧温度对催化剂性能的影响机制, 同时对样品的失活原因进行了分析. 结果表明, 催化剂性能与焙烧温度引起的金和载体氧化铁的相互作用以及载体还原性质的变化密切相关. XPS表征结果说明, 尽管反应后在催化剂表面有碳酸盐或类碳酸盐物种生成, 但半定量分析表明这些物种的形成不是催化剂失活的主要原因;根据在低温水煤气变换反应过程中Au/Fe2O3催化剂的比表面积明显下降, 载体的结晶度也明显提高, 推断Au/Fe2O3催化剂载体的结构性质的变化才是其失活的主要原因.     

低温水煤气变换催化剂Cu/ZrO_2的制备、表征与性能

以水热法制得的纯单斜相ZrO2为载体,采用沉积沉淀法制备了一系列具有良好水煤气变换反应活性的Cu/ZrO2催化剂.并通过X射线粉末衍射、N2物理吸附、H2程序升温还原、X射线荧光元素分析、高分辨透射电镜和扫描电镜等手段考察了制备参数对Cu/ZrO2催化剂结构的影响,探讨了其结构与性能的关系.结果表明,CuO负载量、沉淀温度、沉淀剂种类和焙烧温度均在一定程度上影响了催化剂活性组分的晶粒大小、分散状态、织构性质及载体与活性组分间的相互作用,从而影响催化剂活性.催化剂制备的适宜条件为:CuO负载量25%,沉淀温度65oC,KOH为沉淀剂,在H2气氛300oC焙烧2h.     

Co—Mo／MgO—Al2O3水煤气耐硫变换催化剂失活的研究

利用Ｘ－射线衍射，扫描电镜，拉曼光谱，等离子发射光谱和比表面测定等方法研究了不同状态下失活及新鲜催化剂的结构，杂种类及含量。结果表明，超温使催化剂晶化明显，制备方法对催化剂结构有直接影响，再生使其强度降低，条形催化剂比较容易粉化，无机杂质是次要的失活原因。     

不同焙烧温度对Cu/γ-Al2O3催化剂铜物种结构的影响

用XRD和EXAFS研究了焙烧温度(35─1000 ℃)和负载量(质量分数为5－15％Cu)对于Cu/γ-Al_2O_3催化剂铜物种的影响。低于700 ℃焙烧时,铜以高分散状态存在。根据Cu~(2+)同时占据八面体(Oh)和四面体(Td)两种位置,对第一壳层的Cu-O配位峰进行了拟合。结果显示,随着焙烧温度增加,铜氧配位距离逐渐增加,Cu~(2+)(Oh)/Cu~(2+)(Td)的比例降低,并且Cu~(2+)(Oh)与氧的平均配位数从5.1变成6.0．这表明Cu~(2+)离子由Oh位向Td位迁移,同时向内层扩散使表面配位不饱和的氧缺顶畸变八面体部分变为配位饱和的对称八面体。900 ℃和更高温度的焙烧,使铜离子扩散进载体相形成CuAl_2O_4。     

载体焙烧温度对Co-Mo/MgO-Al2O3变换催化剂性能的影响

通过X射线衍射、N2吸附-脱附、程序升温脱附、程序升温还原和电子顺磁共振方法研究了焙烧温度对MgO-Al2O3载体物化结构和Co-Mo/MgO-Al2O3变换催化剂性能的影响.结果表明,在600～800 ℃范围内焙烧的复合氧化物以MgAl2O4-xMgO-yAl2O3无定形形式存在,载体表面存在较多的中强酸.碱位,相应的负载催化剂具有较高的水煤气变换活性.在氧化态催化剂中存在较多八面体结构的Mo物种,而硫化态催化剂中含有较多氧硫包围的Mo物种.这些钼物种与催化剂的活性紧密相关.     

微乳法制备Au／Fe2O3水煤气变换反应催化剂 Ⅰ．制备参数对催化剂活性的影响

 分别在TritonX－100／正己醇／环己烷／水和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）／正己醇／水的W／O型微乳液体系中合成了Au／Fe2O3催化剂，考察了主要制备参数对催化剂水煤气变换活性的影响．结果表明，催化剂的焙烧温度、水与表面活性剂的质量比（rw）、表面活性剂浓度（W）、表面活性剂种类及催化剂活性组分金的负载量均对催化剂活性有显著的影响．催化剂的最佳焙烧温度为250℃，催化活性随着rw和W的增加而降低，由TritonX－100制得的催化剂的活性高于由CTAB制得的催化剂．当金负载量为3％，水煤气变换反应温度为200℃时，CO的转化率可达99．5％．