Keggin-type mono lacunary silicotungstate supported onto zirconia: synthesis,characterization, and esterification reaction

A solid acid catalyst comprising of lacunary silicotungstate and zirconia was synthesized and characterized by physicochemical techniques. Surface morphologies of support and catalyst were studied by scanning electron microscopy. Catalytic properties were evaluated for the esterification of n-butanol with acetic acid. Esterifications of sec-butanol and isobutanol with acetic acid as well as the esterification of n-butanol with different acids such as formic acid and propionic acid were carried out under optimized conditions. Catalytic activities for calcined as well as recycled catalysts were also evaluated for the esterification under optimized condition.     

V-P-O/TiO~2-SiO~2催化剂的制备、表征及其在丙烷氧化制取丙 烯酸反应中的应 用研究

通过湿磨法,将钒-磷-氧(V-P-O)氧化物负载于钛硅干凝胶(TiO~2-SiO~2)上,制备了V-P-O/TiO~2-SiO~2氧化物催化剂,并运用BET,XRD,TEM及XPS等技术考察了润湿剂,V-P-O的含量及焙烧条件对催化剂结构的影响。由BET方法发现,以异丁醇为润湿剂对催化剂表面积影响较小。XRD和TEM考察结果表明,所制备的催化剂有较高的热稳定性。通过XPS分析,证实钒元素主要以V(IV)价态存在于催化剂的表面。V-P-O/TiO~2-SiO~2催化剂在丙烷氧化反应中显示了良好的催化性能。     

苯酚和草酸二甲酯在不同分子筛催化下的酯交换反应

研究了以TS－1、H－ZSM－5、Hβ和H－丝光沸石等不同分子筛为催化剂，苯酚和草酸二甲酯酯交换合成草酸二苯酯反应。通过对催化剂进行吸附吡啶的红外光谱和NH3－TPD表征，考察了不同分子筛催化剂的酸性和酸强度对草酸二苯酯合成反应的影响，确定了催化剂上的弱酸中心是催化苯酚和草酸二甲酯酯交换合成草酸二苯酯反应的活性位，且催化剂的酸性中心越多，酸量越大，催化活性越好。催化剂上的强酸中心促进了副产物苯甲醚的生成。     

V-P-O／TiO2-SiO2催化剂的制备、表征及其在丙烷氧化制取丙烯酸反应中的应用研究

通过湿磨法,将钒-磷-氧(V-P-O)氧化物负载于钛硅干凝胶(TiO_2-SiO_2)上,制备了V-P-O/TiO_2-SiO_2氧化物催化剂,并运用BET,XRD,TEM及XPS等技术考察了润湿剂,V-P-O的含量及焙烧条件对催化剂结构的影响.由BET方法发现,以异丁醇为润湿剂对催化剂表面积影响较小.XRD和TEM考察结果表明,所制备的催化剂有较高的热稳定性.通过XPS分析,证实钒元素主要以V(Ⅳ)价态存在于催化剂的表面.V-P-O/TiO_2-SiO_2催化剂在丙烷氧化反应中显示了良好的催化性能.     

焙烧温度对K-Cu/Zn/La/ZrO2催化剂上异丁醇合成的影响

采用共沉淀法制备了Cu/Zn/La/ZrO₂催化剂,并浸渍K对其进行改性.以合成气合成异丁醇为探针反应,考察了焙烧温度对K-Cu/Zn/La/ZrO₂催化剂合成反应的影响.采用XRD、TG、BET、NH₃-TPD、H₂-TPR、Raman及XPS等手段表征了催化剂的结构和表面性质.结果表明,催化剂体相结构、比表面积与其催化活性没有直接关系;催化剂表面强酸中心的存在不利于异丁醇的生成;Cu-Zn-Zr活性组分间协同作用对催化剂活性影响很大,450 ℃焙烧温度下,Cu-Zn-Zr活性组分间协同作用最强,CuO最容易还原,催化活性最高,此时CO的转化率(物质的量)达到69.47%,醇中异丁醇的选择性(质量分数)为19.09%,甲醇+异丁醇的选择性(质量分数)为95.02%.     

Selective synthesis of isobutanol by means of the Guerbet reaction: Part 2. Reaction of methanol/ethanol and methanol/ethanol/n-propanol mixtures over copper based/MeONa catalytic systems

The synthesis of isobutanol via the Guerbet condensation between methanol and ethanol was studied by using sodium methoxide (MeONa) as soluble basic component and copper-based catalysts as heterogeneous dehydrogenating/hydrogenating metal species. The effect of the nature of the catalyst and the relative amount of its individual components with respect to the reacting alcohols as well as of temperature on productivity and selectivity of the process was investigated. The collected data indicated that the copper chromite/MeONa was more active than Cu-Raney/MeONa system. The reaction was shown to proceed with the formation only of n-propanol and isobutanol. Ethanol conversion up to 61% with selectivity to isobutanol up to 98.4% was obtained. The same catalytic systems were also employed in the reaction of the methanol/ethanol/n-propanol ternary mixture. Again copper chromite/MeONa resulted more active than the Cu-Raney/MeONa system. Finally, experiments were carried out on methanol/n-propanol mixtures in the presence of the copper chromite/MeONa catalytic system by recycling both the recovered solid copper component and the liquid reaction mixture for evidencing eventual copper leaching by MeONa. On the basis of the obtained results it was concluded that in the Guerbet reaction copper chromite works as heterogeneous catalyst.     

SiO_2改性MCM-22分子筛上联苯与环己醇的择形烷基化反应

以正硅酸四乙酯(TEOS)为修饰剂,采用化学液相沉积法(CLD)对MCM-22分子筛进行改性,制备了一系列SiO_2改性的MCM-22催化剂。采用X射线衍射(XRD)、N_2物理吸附-脱附、氨程序升温脱附(NH_3-TPD)、吡啶吸附红外光谱(Py-IR)对催化剂性质进行了表征。结果表明SiO_2主要沉积在MCM-22分子筛的外表面,外表面上的Br?nsted酸位量明显减少,但对分子筛的总酸量影响不大。考察了改性催化剂用于联苯与环己醇的择形烷基化反应制备线性4-环己基联苯(4-CBP)及4,4′-环己基联苯(4,4′-DCBP)的催化性能。在常压条件下,温度为190°C时反应200 min,4-CBP与4,4′-DCBP的选择性分别为80.4%与63.7%。结合表征数据,发现SiO_2沉积对发生在催化剂外表面Br?nsted酸位上的异构化反应有明显的抑制作用。此外,重复使用5次后的改性分子筛经过焙烧复原,活性与选择性基本恢复。     

沉淀温度对K-CuLaZrO_2催化剂上合成气直接合成异丁醇的影响

合成气制备异丁醇是一个非常复杂的过程,催化剂性质与异丁醇形成之间的关系仍未完全理解。共沉淀法是合成固体复合氧化物常用的制备方法,分散度高、相互作用强、制备工艺简单,但是影响制备过程的因素很多。本研究深入考察沉淀反应开始时沉淀温度对催化剂性质的影响,进而通过不同的表征手段,结合评价结果建立催化剂性质与异丁醇形成的联系,进一步完善异丁醇形成机制。结果表明,低温(30℃)有利于CuO-ZrO_2固溶体的形成,两者分散性好,且彼此之间相互作用较强,有利于氧化铜还原。同时,在低温下,催化剂表面含有较多的羟基,与CO反应后形成较多的表面C_1物种,促进了碳链增长,提高了异丁醇选择性。提高沉淀温度后,CuO颗粒粒径增大,CuO-ZrO_2固溶体逐渐被破坏,两者相互作用减弱,且表面羟基含量降低,导致表面C_1物种减少,异丁醇选择性明显降低。在CLZ-30(沉淀温度为30℃)催化剂上,异丁醇的选择性最高可达38.7%。     

共沸蒸馏法制备CuO-ZnO/Al2O3催化剂及其对催化性能的影响

以异丁醇为共沸溶剂,采用共沸蒸馏-共沉淀方法制备了Cu基CuO-ZnO/Al₂O₃负载型催化剂。 利用X射线衍射(XRD)、热重差热(TG/DSC)、扫描电子显微镜(SEM)等技术手段对产物形貌和结构进行了表征。 结果表明,共沸蒸馏能有效脱除前驱体溶胶中的游离水,抑制粒子之间的团聚;同时异丁醇与聚乙二醇共同作用影响颗粒的Ostwald熟化,使粒度分布均匀、分散性能优异、增强了催化剂中CuO组分分散性。 在固定床反应器中对CO₂加氢直接合成甲醇的催化性能进行了评价。 考察了不同催化剂的催化性能,结果表明,与直接干燥法制备的催化剂相比,共沸蒸馏法制备的催化剂具有更好的催化性能和催化稳定性,甲醇的收率最大可达到9.6%,甲醇收率提高29.7%。     

二氧化硅负载杂多酸对异丁烷与丁烯烷基化的催化作用Ⅱ.反应机理和催化剂失活的量子化学研究

 以杂多酸为催化剂,应用量子化学计算方法,从分子结构和微观角度研究了异丁烷与丁烯的多相催化反应过程及催化剂失活的原因,比较了液体酸和固体酸催化烷基化反应的差别. 结果表明,固体酸催化剂的失活问题不可避免,因而不可能长时期运转,必须配合催化剂的再生工艺才有可能实现工业化应用. 液体酸的酸中心强度较均匀,有利于催化烷基化反应,开发无毒无污染的新型液体酸烷基化催化剂也是一个良好的努力方向.     

金属氧化物改性的HZSM-5上甲苯与甲醇的烷基化反应

 考察了La2O3,MgO以及La2O3-MgO复合改性的HZSM-5催化剂的孔结构、表面酸性和吸附性能,以及它们在甲苯与甲醇烷基化反应中的催化性能. 未经改性的HZSM-5上甲苯甲基化反应产物组成为热力学平衡组成,而改性后的催化剂上目标产物对二甲苯选择性提高,但反应活性下降. La2O3改性使HZSM-5孔径缩小,孔道变窄,强酸和弱酸酸量均降低,目标产物选择性明显提高; MgO主要分布在沸石外表面和孔口,因而MgO改性的HZSM-5孔口尺寸稍有缩小,另外强酸酸量减少,弱酸酸量略有上升,对二甲苯选择性略有提高; 而La2O3-MgO复合改性的催化剂上对二甲苯选择性显著提高,达到93%. 结果表明,反应的对位选择性是孔径和表面酸性同时调变的结果,孔径效应比酸性分布对催化剂的对位选择性影响更大.     

三乙醇胺改性Cu/Zn/Al类水滑石衍生氧化物催化合成气制备低碳醇

采用共沉淀法制备Cu/Zn/Al类水滑石前驱体,并用配体三乙醇胺(TEA)对其进行改性。前驱体经焙烧后成功获得TEA改性的Cu/Zn/Al催化剂。借助XRD、FTIR、H2-TPR、CO-TPD及SEM等方法对催化剂进行表征,并将其应用于合成气制备异丁醇的活性评价反应中。结果表明,TEA的加入能够改变催化剂形貌,使催化剂表面呈松散絮状结构。TEA可使类水滑石前驱体的结构发生膨胀,其焙烧获得的催化剂中有明显的晶格扭曲和晶格缺陷。TEA对催化剂结构的改变有利于Cu/Zn/Al催化剂中CuO组分的氢还原和CO在催化剂表面的化学吸附,从而促进异丁醇的合成。当TEA的添加比例为nTEA/nZn=0.5时,TEA改性的Cu/Zn/Al催化剂的催化效果达到最佳。     

F-T组分改性KCuZrO2催化剂上CO加氢合成异丁醇的性能研究

采用共沉淀法分别制备了不同F-T组分(Fe、Co、Ni)改性的KCuZrO_2催化剂,并用于催化CO加氢合成异丁醇。通过BET、XRD、TEM、XPS、H_2-TPR、CO-TPD以及in-situ DRIFTS对催化剂进行了表征。结果显示,F-T组分的加入促进了乙醇和丙醇的形成,但是对异丁醇选择性影响不同。结果表明,Fe促进了催化剂中各组分的分散,活性组分Cu在催化剂表面发生了富集,提高了H_2/CO活化吸附;另外,KFeCuZrO_2的催化剂表面含有较多的C1物种,有利于乙醇和丙醇进一步发生β-加成反应得到异丁醇,而Co和Ni改性的催化剂上缺少足够的C1物种,因此,异丁醇的选择性并未明显增加。Co的引入对催化剂结构以及Cu的分散影响不大,但是Co改性后催化剂性能有所下降,其原因是催化剂发生了失活; Ni添加后催化剂比表面积有所减小,且催化剂表面Cu/Zr物质的量比也降低到0. 19,催化剂粒径增大,Cu-Zr之间相互作用减弱,异丁醇选择性降低。     

镁铝酸碱双功能氧化物催化剂上醇胺氧化耦合合成亚胺性能（英文）

亚胺是一类重要的含氮有机化合物,由于具有不饱和C=N双键,可以作为一种有效的氮源,用于一系列含氮衍生物的合成.目前合成亚胺的工艺路线主要是通过羰基化合物和一级胺在强酸条件下缩合;与该路线相比,醇和胺在空气或氧气存在条件下耦合是一条更为绿色的工艺路线,其副产物只有水产生.目前的报道表明,一些具有氧化还原性质的催化剂,如负载型贵金属催化剂和负载型过渡金属氧化物催化剂在该反应中表现出一定催化性能,但很少关注表面酸碱性质对该反应性能的影响.在本工作中,我们尝试将具有酸碱双功能性质的Mg-Al复合氧化物作为催化剂用于该反应中,考察了Mg/Al比、焙烧温度和后处理条件对催化性能的影响.结果显示,Mg/Al=3的催化剂在反应中表现出最优的催化活性;NH_3-TPD和CO_2-TPD显示,随着镁含量的增加,样品表面碱性中心的数量呈现出先增加后减少的趋势,其中Mg/Al=3的样品表面酸、碱总量最大,而且该样品表面弱碱中心数量也最多;我们通过焙烧和探针分子吸附等后处理手段进一步调控了催化剂表面的酸碱性质,初步结果表明在酸碱中心的协同作用下可以有效地催化醇和胺的氧化耦合反应;其中弱碱性位可能是活化醇的主要活性中心,而醇的氧化是该反应的速控步骤,因此可以推测表面弱碱中心的数量在一定程度上决定着催化剂在该反应中的性能.     

Micro-mesoporous composite MFI/MCM-41 as a new catalyst for producing liquid hydrocarbons by isobutanol conversion

The results of isobutanol conversion on micro-mesoporous composite MFI/MCM-41 synthesized using microwave irradiation were reported. It was shown that, unlike other described isobutanol conversion catalysts, this catalyst makes it possible to produce a hydrocarbon product containing a significant amount of aromatic hydrocarbons at low benzene content and also to avoid the undesirable formation of oxygen-containing products.     

负载型纳米TiO2复合载体及其CoMo催化剂的酸性及孔特性的研究

总结了复载不同纳米尺度的复合载体及其CoMo催化剂的表面酸性及孔结构特性的表征结果。结果表明，负载型纳米TiO2与基载体γ-Al2O3存在着相互作用。当负载比较少量的纳米TiO2时，复合载体的总酸量随着TiO2含量的增加而增加，超过γ-Al2O3的酸量，但当 TiO2的含量比较高时复合载体的酸量又降低，纳米TiO2优先负载在γ-Al2O3的强酸中心位；负载了CoMo活性组分后酸量增加。不同粒径的纳米TiO2对复合载体和催化剂的酸分布没有明显影响，但对总酸量有影响。对不同尺度TiO2，随着TiO2负载量的增加以及负载金属活性组分的增加，表面积、孔容和最可几孔径均有不同程度的减少。     

Cu改性Fe/Al-PILC催化剂的SCR-C3H6脱硝特性实验研究

为提高Fe/Al-PILC催化剂的SCR脱硝的低温活性,采用Cu对Fe/Al-PILC催化剂进行改性。采用超声浸渍法合成系列xCu-Fe/Al-PILC催化剂,通过XRD、N₂吸附-脱附、H₂-TPR、UV-vis、XPS、Py-FTIR等系列技术手段进行表征。在固定床微反应器上进行C₃H₆的选择性催化还原NO的实验。结果表明,经过铜改性后的xCu-Fe/Al-PILC催化剂有效解决了Fe/Al-PILC催化剂低温SCR活性不足的问题,同时提高了中高温活性。催化剂在200-500℃能够实现80%以上脱硝效率,其中,0.13Cu-Fe/Al-PILC在250-500℃实现了90%以上NO转化率,并在250℃达到最高脱硝效率93%。XRD、N₂吸附-脱附结果表明,经过铜改性的催化剂可以提供更多反应活性位,提高反应速率。H₂-TPR结果表明,掺杂铜使催化剂获得低温还原能力,同时增强了中高温还原能力。UV-vis、XPS结果表明,铜掺杂不仅使铁获得更高氧化态,同时产生了更多低温活性物质孤立Fe³⁺。Py-FTIR结果表明,催化剂表面同时存在Lewis酸和Brønsted酸,Lewis酸是SCR反应活性中心。     

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.     

分子筛催化剂催化合成聚甲氧基二甲醚

以甲醇、甲缩醛和三聚甲醛为原料,考察了分子筛孔道结构、晶粒粒径、酸性及反应体系对合成聚甲氧基二甲醚反应性能的影响,并筛选出最佳反应条件。结果表明,HMCM-22分子筛具有良好的催化性能。在最佳反应条件下,以甲醇与三聚甲醛为原料,DMM2~8的选择性为65.1%;而以甲缩醛和三聚甲醛为原料,DMM2~8的选择性则达到90.6%。NH3-TPD结果表明,弱酸位有利于三聚甲醛解聚为甲醛,中强酸位促进长链分子生成,而强酸位导致DMM为主要产物。     

ZnCr基催化剂煅烧温度对异丁醇合成性能的影响

研究了煅烧温度对ZnCr基催化剂合成异丁醇性能的影响。结果表明,随着煅烧温度的升高,催化剂的活性和产物分布都发生了较大的变化。催化剂在较低的温度下煅烧,液相产物中醇主要是甲醇和异丁醇;在较高的温度下煅烧,液相产物醇的分布符合A-S-F方程。用BET、XRD、H₂-TPR、XPS等技术手段对催化剂织构参数、体相结构、还原性能、表面组成进行表征。结果表明,在300℃煅烧时,催化剂中的ZnO和Cr₂O₃未完全形成非计量尖晶石Zn_xCr_2/3(1-x)O;400℃煅烧时,催化剂中形成了最多量非计量尖晶石Zn_xCr_2/3(1-x)O;当煅烧温度高于400℃时,随着煅烧温度进一步升高,非计量尖晶石Zn_xCr_2/3(1-x)O逐步发生了分解,生成了更多量的ZnO和Cr₂O₃,导致催化剂的活性随之下降。进一步证明了非计量尖晶石Zn_xCr_2/3(1-x)O是该催化反应活性相。