钴、钌在加氢脱硫催化剂中的助剂作用

以CO, NO, H_2, O_2作为探针分子, 应用红外光谱法和化学吸附法研究了还原态Co-Mo/Al_2O_3, Ru-Mo/Al_2O_3和Ru-Co-Mo/Al_2O_3催化剂中Co, Ru的助剂作用。结果表明, Co担载在Mo/Al_2O_3上, 由于Co与Al_2O_3之间的相互作用减弱, Co中心上吸附CO和NO的能力增强, 改变了Mo中心吸附CO, NO, H_2,O_2的能力, 表现出Co-Mo/Al_2O_3上的Co中心性质显著地不同于Co/Al_2O_3。Ru担载在Mo/Al_2O_3或Co-Mo/Al_2O_3催化剂上, Ru自身的吸附CO, H_2, O_2能力降低, 但促进了MoO_3的还原, 使CO, NO, H_2, O_2在Mo中心上的吸附量增加。可以认为, Ru的作用是活化, 解离氢, 通过溢流氢促进配位不饱和的Mo中心生成。Ru的这种作用比Co明显。     

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。     

Ru—Co—Mo／Al2O3还原催化剂：CO和NO吸附的红外光谱研究

本文采用CO、NO作为探针分子,应用红外光谱法对其在还原态Mo/Al_2O_3,Co-Mo/Al_2O_3,Ru-Mo/Al_2O_3,Ru-Co-Mo/Al_2O_3系列催化剂上的吸附态进行了表征。CO和NO在Mo,Co,Ru中心上的吸附峰随着它们的担载量增加而增强。Co和Ru作为助剂对Mo中心的吸附能力产生显著不同的影响,增加Co担载量大大减少了Mo中心的吸附NO量,并且NO在Co中心上的吸附红外谱带1775,1860 cm~(-1)位移到1800,1879 cm~(-1);而增加Ru担载量则加强了CO和NO在Mo中心上的吸附量,并使得NO在Mo中心上的吸附红外谱带1706,1812 cm~(-1)红移至1679,1801 cm~(-1)。根据实验结果,本文分别对Co和Ru的助剂功能进行了讨论。     

Co-Mo/Al2O3和Ru-Co-Mo/Al2O3催化剂的不同表面钴中心表征

利用IR、MS方法对还原态的Co-Mo/Al_2O_3和Ru-Co-Mo/Al_2O_3催化剂进行了考察。结果表明, 还原态的Co-Mo/Al_2O_3和Ru-Co-Mo/Al_2O_3表面上存在着不同的Co中心。可以十分明显地观察到, 在Co-Mo/Al_2O_3上, NO吸附的红外光谱显示了1895和1880 cm~(-1)谱带; 在TPD-MS图上显示了353, 423和473 K谱峰。通过比较Co-Mo/Al_2O_3和Ru-Co-Mo/Al_2O_3, 提出了在Ru-Co-Mo/Al_2O_3中Ru的加入主要是提高了NO在催化剂上的吸附速率和吸附量, 增强吸附键的强度。     

Ru作为Co—Mo／Al2O3加氢脱硫催化剂助剂的研究

用Ru改性的Ru-Co-Mo/Al_2O_3对噻吩加氢脱硫的催化性能进行了考察。结果表明,与Co-Mo/Al_2O_3相比,Ru-Co-Mo/Al_2O_3的加氢脱硫活性增高。通过CO、NO吸附的红外光谱实验证实,由于Ru的加入,吸附在Co和Mo中心上的特征谱带向低波数移动,且峰强度增强,这些结果提出了在硫化态Ru-Co-Mo/Al_2O_3上,Ru中心的部分d电子转移到Co、Mo中心的周围或由于Ru的存在促进了Co、Mo中心的还原。     

硫化态Ru-Co-Mo/Al2O3加氢脱硫催化剂的表征

应用程序升温还原和化学吸附考察了硫化态Mo/Al_2O_3, Co-Mo/Al_2O_3, Ru-Mo/Al_2O_3, Ru-Co-Mo/Al_2O_3系列催化剂中的钴与钌的助剂作用. 实验结果发现, TPR谱图中Co-Mo/Al_2O_3上的Co 中心的还原峰强度比Co/Al_2O_3上的大大降低, 并且氧在Co-Mo/Al_2O_3上化学吸附量少于分别在Co/Al_2O_3和Mo/Al_2O_3上的吸附量之和, 说明钴和钼发生了相互作用, 可能生成了所滑的CoMoS相, 减少了独立的钴或钼中心. 与Co不同, 在Ru-Mo/Al_2O_3催化剂上助剂钌使得部分高温还原的Mo中心位移到中温区还原, 并且还增加了H_2和O_2在Mo中心上的吸附量, 这表明在硫化和还原过程中Ru促进了Mo中心的还原, 生成了更多的配位不饱和铝中心, 在Ru-Co-Mo/Al_2O_3催化剂上也发现了类似的钌助还原现象, 钉的这种助还原功能可以用氢溢流机理来解释.     

RhCo双金属催化剂的研究 Ⅳ.Rh_2Co_2/Al_2O_3上的吸附中心类型及吸附性能

利用CO和NO作为双探针分子对Rh_2Co_2/Al_2O_3的吸附中心类型和吸附性能进行了详细的研究.结果表明Rh_2Co_2/Al_2O_3上存在Rh上的孪生和桥式CO吸附中心以及Co上的线式CO吸附中心.其中Rh上的孪生和桥式CO吸附中心对CO和NO的吸附性能与Rh_4/Al_2O_3上的孪生和桥式CO中心相似.Co上的线式CO吸附中心以预吸附的CO能被NO取代,预吸附的NO不能被CO取代而区别于Rh_4/Al_2O_3上的Rh的线式CO吸附中心;又以既能吸附CO又能吸附NO而不同于Co_2/Al_2O_3和Rh+Co/Al_2O_3上的Co中心.与母体簇的结构相关联,表明H_2还原后的Rh_2Co_2/Al_2O_3上Rh_2Co_2(CO)_(12)簇结构仍保持,且Rh—Co相互作用强.     

RhCo双金属催化剂的研究 Ⅱ. Rh+Co/Al2O3上CO吸附态的动态行为与CO歧化

利用CO和NO作为双探针分子和TP-IR动态方法研究了Rh~+Co/A1_2O_3催化剂上的吸附中心类型,CO吸附态的动态行为以及CO歧化反应.结果表明在Rh+Co/Al_2O_3上存在大量的孪生CO吸附中心和少量的线式CO吸附中心以及Co上的NO吸附中心.在TPD(真空中)动态过程中,孪生CO谱带强度逐渐减弱并在325℃完全脱除.明显低于Rh_4/Al_2O_3上孪生CO谱带的脱附温度,表明Co的加入减弱了孪生中心对CO的吸附强度.在TP(CO中)动态过程中,吸附的CO谱带在250℃以上才发生强度减小直至消失的行为表明CO歧化在250℃以上才发生.并且孪生中心上的歧化速率高于线式中心.     

准“原位”XPS技术研究加氢精制催化剂的硫化过程

用准“原位”XPS技术研究了Mo/Al_2O_3、Mo/TiO_2-Al_2O_3、CO/Al_2O_3、CO/TiO_2-Al_2O_3、Co-Mo-Al_2O_3和Co-Mo/TiO_2-Al_2O_3等催化剂的硫化过程．结果表明：对以Al_2O_3为载体的催化剂，当Mo或Co载量较低(分别低于0.05 gMoO_3/gAl_2O_3或0.03gCoO/gAl_2O_3)时，没有Mo或Co硫化物的生成，而以TiO_2改性的Al_2O_3为载体的催化剂，Mo/TiO_2-Al_2O_3催化剂的硫化较Mo/Al_2O_3容易得多, 表现为在较低温度下，负载在TiO_2改性Al_2O_3载体上的MoO_3，能很快硫化并达到相当大的硫化度, 对Co/Al_2O_3催化剂而言，即使在较高温度400 ℃时，载体上高分散的CoO物种仍难以硫化；而Co_3O_4微晶的硫化却容易得多, 载体用TiO_2改性，并不影响高分散形态的CoO催化剂的硫化，却明显地影响Co_3O_4微晶的硫化．噻吩加氢脱硫(HDS)的活性测量指出，对Co-Mo/Al_2O_3和Co-Mo/TiO_2-Al_2O_3催化剂而言，HDS活性和硫化度之间存在着良好的相关性．并用TiO_2改性载体，可以增加Co-Mo催化剂的HDS活性和硫化度.     

活性炭负载的Co-Mo催化剂的加氢脱硫性能 Ⅰ.活性炭载体与γ-Al2O3的对比

 用XRD,TPR和XPS技术对Co-Mo/AC(活性炭)和Co-Mo/γ-Al2O3催化剂进行了表征,并以二苯并噻吩HDS反应评价了催化剂的活性. 在不同温度下处理的催化剂,其活性组分高度分散在活性炭表面,未检测到明显的Mo和Co物种. 在Co-Mo/AC催化剂中,表面物种的还原温度低于Co-Mo/γ-Al2O3的还原温度. 在260 ℃下处理的Co-Mo/AC催化剂,其表面Mo是高价态的Mo(Ⅵ),在500 ℃下处理的Co-Mo/AC催化剂,其表面存在Mo(Ⅴ)和Mo(Ⅵ)两种价态. 硫化态CoMoS/AC催化剂中存在Mo(Ⅳ)和Mo(Ⅴ)两种低价态的Mo物种,而S主要以S2-2和S2-的形式存在于MoS2和MoO3S2-中,还有部分高价态的S6+. 在硫化态CoMoS/γ-Al2O3催化剂中,Mo主要以Mo(Ⅴ)和Mo(Ⅵ)两种状态存在,而S主要以S2-2或S2-的形式存在于MoO2S2-和MoO3S2- 中,还有部分高价态的S6+. 活性评价结果表明,n(Co)/n(Mo)=0.7的Co-Mo/AC的活性高于Co-Mo/γ-Al2O3的活性,而其他Co/Mo比的Co-Mo/AC的活性低于Co-Mo/γ-Al2O3的活性.     

Co-Mo/Al2O3耐硫变换催化剂的表征研究

采用常压微反、程序升温还原（TPR）、程序升温硫化（TPS）及原位红外光谱（IR）等技术，对Co-Mo/Al2O3催化剂的表征研究发现：在Co-Mo/Al2O3催化剂中不仅存在着Co、Mo中心，而且存在由Co、Mo相互作用产生的中心， Co-Mo/Al2O3催化剂的催化性能是由Co、Mo中心和Co、Mo相互作用产生的中心共同作用的结果。     

CHARACTERIZATION OF COBALT SITES IN REDUCED Co-Mo/Al_2O_3 AND Ru-Co-Mo/Al_2O_3 CATALYSTS

The two Co sites are well characterized in reduced Co-Mo/Al_2O_3 and Ru-Co-Mo/Al_2O_3 by new bands at 1895 and 1880 cm~(-1)in the IR spectra due to NO adsorption.     

RgCo双金属催化剂的研究IV. Rh2Co2/Al2O3上的吸附中心类型及吸附性能

利用CO和NO作为双探针分子对Rh2Co2/Al2O3的吸附中心类型和吸附性能进行了详细的研究。结果表明Rh2Co2/Al2O3上存在Rh上的孪生和桥式CO吸附中心以及Co上的线式CO吸附中心。其中Rh上的孪生和桥式CO吸附中心对CO和NO的吸附性能与Rh4/Al2O3上的孪生和桥式CO中心相似。Co上的线式CO吸附中心以预吸附的CO能被NO取代, 预吸附的NO不能被CO取代而区别于Rh4/Al2O3上的Rh的线式CO吸附中心; 又以既能吸附CO又能吸附NO而不同于Co2/Al2O3和Rh+Co/Al2O3上的Co中心。与母体簇的结构相关联, 表明H2还原后的Rh2Co2/Al2O3上Rh2Co2(CO)12簇结构仍保持, 且Rh-Co相互作用强。     

RgCo双金属催化剂的研究IV. Rh2Co2/Al2O3上的吸附中心类型及吸附性能

利用CO和NO作为双探针分子对Rh2Co2/Al2O3的吸附中心类型和吸附性能进行了详细的研究。结果表明Rh2Co2/Al2O3上存在Rh上的孪生和桥式CO吸附中心以及Co上的线式CO吸附中心。其中Rh上的孪生和桥式CO吸附中心对CO和NO的吸附性能与Rh4/Al2O3上的孪生和桥式CO中心相似。Co上的线式CO吸附中心以预吸附的CO能被NO取代, 预吸附的NO不能被CO取代而区别于Rh4/Al2O3上的Rh的线式CO吸附中心; 又以既能吸附CO又能吸附NO而不同于Co2/Al2O3和Rh+Co/Al2O3上的Co中心。与母体簇的结构相关联, 表明H2还原后的Rh2Co2/Al2O3上Rh2Co2(CO)12簇结构仍保持, 且Rh-Co相互作用强。     

RhCo双金属催化剂的研究 Ⅱ. Rh+Co/Al2O3上CO吸附态的动态行为与CO歧化

利用CO与NO作为双探针分子和TP-IR动态方法研究了Rh+Co/Al2O3催化剂上的吸附中心类型, CO吸附态的动态行为以及CO歧化反应。结果表明在Rh+Co/Al2O3上存在大量的孪生CO吸附中心和少量的线式CO吸附中心以及Co上的NO吸附中心。在TPD(真空中)动态过程中, 孪生CO谱带强度逐渐减弱并在325℃完全脱除。明显低于Rh4/Al2O3上孪生CO谱带的脱附温度, 表明Co的加入减弱了孪生中心对CO的吸附强度。在TP(CO中)动态过程中, 吸附的CO谱带上250℃以上才发生强度减小直至消失的行为表明CO歧化在250℃以上才发生。并且孪生中心上的歧化速率高于线式中心。     

Characterization of various surface Co-sites on reduced Co-Mo/Al_2O_3 and Ru-Co-Mo/Al_2O_3 catalysts using IR and MS spectroscopies

An investigation on adsorption of NO on reduced Co-Mo/Al_2O_3 and Ru-Co-Mo/Al_2O_3catalysts has been performed using FT-IR and MS spectroscopies. IR spectra of NO adsorptionshowed two bands at 1895 and 1800 cm_(-1), and NO--TPD profiles gave rise to several peaks at 353, 423and 473 K, which are assigned to various Co-sites on the surface. Compared with Co-Mo/Al_2O_3,the adsorption rate, binding energy, and amount of NO adsorbed on Ru-Co-Mo/Al_2O_3 are veryhigh.     

CuO／γ—Al2O3上CO和NO吸附的红外光谱研究：Ⅱ.还原态

应用红外光谱技术研究了CO和NO及其混合气体在还原态CuO/γ-Al_2O_3上的吸附.XRD分析样品物相仅有Cu~0,但是,XPS和IR都证明样品表面上除Cu~0外,还有Cu~(2+)和Cu~+。CO以分子态的形式吸附在Cu~+和Cu~0上(低于173K,无NO存在时,CO可以吸附在Cu~(2+)上);NO以分子态吸附在Cu~(2+)上,在Cu~0上为离解吸附(173K以下,无CO存在时,NO可以吸附在Cu~+上)。CO吸附时,表面还生成HCO_3~-、CO_3~(2-)、HCOO~-,NO吸附时,除被氧化为NO3~-外,表面上还出现N_2O物种;高于室温时,CO和NO共吸附,表面上除生成HCO_3~-、CO_3~(2-)和N_2O外,还有NCO~-物种生成,讨沦了CO和NO反应的基本步骤。     

Co,Mo在Al2O3和K在Co—Mo催化剂上的吸附和分布

钴离子在γ-Al_2O_3上的吸附速度比钼酸根离子的慢,但钴离子的视扩散系数比钼酸根的大(25℃下D_(Co)=1.2×10~(-5)cm~2/s,D_(Mo)=4.4×10~(-6)cm~2/s)。钴的吸附等温线符合Langmuir等温式,而钼的符合Freundlich等温式。在等孔容积共浸法制备催化剂时,低pH值下由于Al_2O_3吸附Mo较多而导致Co、Mo在颗粒中分布不均;在高pH值下由于Mo的吸附量锐减,可用共浸法得到分布均匀的催化剂。K_2CO_3在均匀型Co-Mo/Al_2O_3催化剂上的吸附等温线符合Langmuir等温式,虽然吸附量较大,但在浸渍液中含量足够时也可得到均匀分布的结果。     

不同金属负载对Cr/Al2O3-TiO2催化剂结构及氧化NO性能的影响

采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备Cr/Al_2O_3-TiO_2催化剂,在考察不同Cr负载量的基础上,研究不同金属负载与焙烧温度对Cr/Al_2O_3-TiO_2催化剂结构与性能影响。程序升温氧化(TPO)结果表明,当Cr负载量为10%(w/w)时具有较好的催化活性;不同金属负载Cr/Al_2O_3-TiO_2时,负载Co及在焙烧温度为550℃时催化剂具有较好的活性。通过程序升温还原(H_2-TPR)表征发现,Co的负载使催化剂的低温氧化还原能力逐渐提高,表明Co-Cr具有较好的协同催化作用。X射线光电子能谱(XPS)表征表明,Co增加了Cr~(6+)和表面吸附氧(O_β)含量,随着焙烧温度的升高(450～550℃),晶格氧不断向催化剂表面流动,表面化学吸附氧O_β比例逐渐增加,导致催化活性不断升高,说明Cr~(6+)和O_β是催化氧化NO的重要活性物种。     

CO在Pt/A12O3和Ru/A12O3上的红外光谱及金属和载体的相互作用

本文通过对Pt/Al_2O_3和Ru/Al_2O_3上CO吸附态的红外光谱研究结果的对比分析,并根据金属—载体催化剂中金属中心的性质主要取决于同它紧邻的金属和载体中心的相互作用这个基本原理,对Pt/Al_2O_3和Ru/Al_2O_3上CO吸附态的红外光谱的主要实验结果(如金属平均晶粒大小对线式吸附态谱带位置的影响、孪生CO吸附态的出现和共吸附水对CO吸附态的作用等)进行了合理的关联和解释。