助剂含量对CuLi/AC 催化剂结构及甲醇氧化羰基化反应性能的影响

采用微波辐射法制备出不同助剂含量的CuLi/AC(活性炭)催化剂, 考察了其在甲醇气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯(DMC)反应中的催化性能, 使用X射线衍射、 扫描电子显微镜、 比表面积、 H₂程序升温还原、 X射线光电子能谱和CO程序升温脱附对催化剂的结构进行了表征. 研究结果表明, 添加适量的Li有助于铜物种还原为低价态的Cu⁰, 形成颗粒尺寸更小、 分布更加均匀的铜纳米颗粒, 并高度分散在活性炭载体表面. 催化剂活性与表面单质铜的含量有关, 即Cu⁰是催化剂的主要活性物种, 并且Cu⁰的晶粒尺寸越小, 催化剂活性越好. 添加Li后增加了催化剂表面的CO弱吸附位, 有利于CO对Cu-OCH₃的插入反应, 因此提高了催化活性. 随着Li含量的增加, DMC的时空收率逐渐升高, 当Li添加质量分数达到0.15%时, DMC的时空收率达到最高值540.6 mg·g^-1·h^-1, 甲醇转化率为4.5%, DMC选择性为81.4%.     

同位素示踪研究K2CO3/CH3I促进的碳酸二甲酯直接合成反应

 采用同位素示踪技术,系统地研究了K2CO3/CH3I促进的CO2插入甲醇直接合成碳酸二甲酯(DMC)的反应机理. 结果表明,固体碱碳酸钾催化剂直接参与了DMC的合成过程, DMC分子中的羰基由CO2插入甲醇后形成,两个甲基分别来源于甲醇和碘甲烷. 本文将以往文献中提出的DMC生成机理和二甲醚生成机理结合起来,并对其进行适当补充后,可以很好地解释实验结果.     

Ni(OCH3)2/SiO2催化剂的制备及其合成碳酸二甲酯的反应性能

采用表面改性和离子交换相结合的方法，制备了负载型单核金属甲氧基配合物Ni(OCH3)2/SiO2催化剂。利用IR、TPD、TPSR和微反技术，考察了催化剂的表面结构以及CO2、CH3OH在催化剂表面上的化学吸附和反应性能。结果表明，负载型单核金属甲氧基配合物Ni(OCH3)2/SiO2中，Ni^2 与载体SiO2表面的O^2-以双齿形式配位；在催化剂表面存在CO2的桥式吸附态和甲氧碳酸酯基物种两种吸附态，CH3OH则只有一种分子吸附态。在373-473K条件下，CO2和CH3OH在催化剂上的反应物主要是DMC、H2O以及少量的CO、CH4和CH2O，催化剂的活性由表面甲氧碳酸酯基物种与分子吸附态甲醇的反应决定的。讨论了催化剂上CO2和CH3OH的活化过程及吸附态的形成机理。     

超临界条件下负载型配合物催化剂Cu2(μ-OEt)2/SiO2合成碳酸二甲酯的反应性能

采用表面改性和离子交换相结合的方法制备了负载型配合物Cu2(μ-OEt)2／SiO2催化剂，用化学分析、IR、TPD和超临界反应技术考察了催化剂的表面构造、CO2和甲醇在催化剂上的化学吸附及超临界条件下的反应性能，结果表明：双核配合物Cu2(μ-OEt)2中金属离子Cu^2 与载体SiO2表面O^2-以双齿配位键合，配体以桥基形式连接双金属离子形成双核物种Cu2(μ-OEt)2；CO2在催化剂表面存在桥式和乙氧碳酸酯基两种吸附态，其中乙氧碳酸酯基吸附态是生成DMC的关键物种；CH3OH在催化剂上只有一种分子吸附态．催化剂用量、反应压力、反应温度和反应时间对甲醇的转化率都有不同程度的影响，在超临界条件下，DMC的选择性为100％，甲醇的转化率超过4％．     

甲醇在活性Al2O3催化剂表面的吸附与脱水反应

 采用X射线衍射、红外光谱、程序升温脱附和微反等技术对一系列不同方法制备的活性Al2O3催化剂的结构和性能进行了表征,探讨了催化剂的结构与甲醇脱水反应性能之间的构效关系,提出了甲醇在活性Al2O3催化剂表面脱水的反应机理. 结果表明,活性Al2O3主要由γ-Al2O3和无定形的Al2O3组成,其表面存在σⅠ和σⅡ两种L酸吸附位. 甲醇在Al2O3表面有两种吸附态,即分子吸附态和解离吸附态,其中甲醇的分子吸附为可逆吸附,而解离吸附态甲醇(即甲氧基)在催化剂表面解离成表面甲氧基和羟基,当反应温度较高时,表面甲氧基会进一步分解产生CO,H2以及少量的CO2,CH4和C等. 二甲醚的生成是分子吸附态甲醇与临近的解离吸附态甲醇相互作用的结果.     

负载型Sn2(OMe)2Cl2/SiO2催化剂的制备、表征与催化合成碳酸二甲酯

采用表面改性法制备了负载型Sn2(OMe)2Cl2/SiO2双核桥联配合物催化剂,用IR,TPD和微量反应技术研究了催化剂的表面结构、化学吸附性能和反应活性.结果表明,双核桥联配合物Sn2(OMe)2Cl2以O(Me)为桥,Cl为配体,并以Sn-O-Si形式键合到SiO2表面上;CO2与催化剂表面的金属离子Sn4+和桥基配体OMe的O2-形成桥式和甲氧碳酸酯基两种吸附态,CH3OH与催化剂表面的金属离子Sn4+仅形成一种分子吸附态;在413K以下,CO2和CH3OH在Sn2(OMe)2Cl2/SiO2催化剂表面上以近100%的选择性生成碳酸二甲酯;CO2在催化剂表面形成的甲氧碳酸酯基吸附态是生成DMC的关键物种,其与在同一活性中心的分子吸附态甲醇的反应决定了催化剂的活性和产物选择性.     

Rh/SiO_2和Rh/NaY催化剂上合成气反应的高压原位红外光谱研究

采用高压原位FT -IR技术 ,对比研究了CO加H2 反应条件下Rh/SiO2 和Rh/NaY催化剂表面反应中间物种 .在Rh/SiO2 表面上 ,无论在常压还是在 1.0MPa合成气中 ,只观察到线式和桥式吸附CO .而在常压合成气中 ,Rh/NaY上不仅存在上述CO吸附物种 ,而且还有孪生型的Rh(I) (CO) 2 和少量Rh6 (CO) 16 ;当合成气压力升至 1.0MPa后 ,Rh(I) (CO) 2 迅速转化成Rh6 (CO) 16 和在 2 0 42cm-1产生吸收的单核羰基Rh物种 ,与此同时催化剂表面还生成了单齿和双齿乙酸根物种 ;这些在高压下生成的物种在合成气压力重新降回到常压时依然稳定存在 .研究Rh/NaY上合成气反应表面物种与H2 的反应行为表明单齿乙酸根很可能是反应的活性中间物 .这些结果说明Rh/NaY催化剂在高压合成气中的重构是诱发选择生成乙酸反应的基础     

Rh/SiO~2和Rh/NaY催化剂上合成气反应的高压原位 红外光谱研究

采用高压原位FT-IR技术,对比研究了CO加H~2反应条件下Rh/SiO~2和Rh/NaY催化剂表面反应中间物种。在Rh/SiO~2表面上,无论在常压还是在1.0MPa合成气中,只观察到线式和桥式吸附CO。而在常压合成气中,Rh/NaY上不仅存在上述CO吸附物种,而且还有孪生型的Rh(Ⅰ)(CO)~2和少量Rh~6(CO)~1~6;当合成气压力升至1.0MPa后,Rh(Ⅰ)(CO)~2迅速转化成Rh~6(CO)~1~6和在2042cm^-^1产生吸收的单核羰基Rh物种,与此同时催化剂表面还生成了单齿和双齿乙酸根物种;这些在高压下生成的物种在合成气压力重新降回到常压时依然稳定存在。研究Rh/NaY上合成气反应表面物种与H~2的反应行为表明单齿乙酸根很可能是反应的活性中间物。这些结果说明Rh/NaY催化剂在高压合成气中的重构是诱发选择生成乙酸反应的基础。     

钙钛矿型氧化催化剂CO氧化机制研究

用柠檬酸络合法制备了La1-xSrxCo1-yZryO3氧化催化剂,研究了其钙钛矿结构的生成温度,在连续流动的反应体系上测定了催化剂的CO氧化活性,用CO还原测定了晶格氧活动度, IR光谱研究了CO的吸附物种.结果表明, La1-xSrxCo1-yZryO3具有很高的CO催化氧化活性,活性中心是表面吸附的氧物种(O2-或 O-)和Con+离子.     

ZrO2修饰Cu催化剂对甲醇吸附原位红外表征

通过原位红外漫反射实验比较研究了甲醇在Cu及ZrO2/Cu催化剂表面的吸附与反应,并且采用不同还原温度来处理催化剂,改变催化剂表面的氧含量,并进一步研究甲醇吸附和反应性能随着催化剂表面氧含量的变化规律.结果表明,甲醇在Cu催化剂表面反应生成吸附态甲醛物种,进一步生成CO2,而在ZrO2/Cu表面形成甲酸盐物种,并与表面氧进一步反应生成CO2.随着催化剂还原温度的升高,反应中间物进一步生成CO2的反应速率变慢,说明催化剂表面的氧物种含量决定着催化剂甲醇吸附中间物种的形成及反应速率.     

Rh／SiO2催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应

 利用程序升温脱附、程序升温还原、程序升温表面反应、程序升温反应和化学捕获反应等手段，对Rh／SiO2催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应进行了研究．结果表明，Rh／SiO2催化剂上甲烷部分氧化制合成气机理属于热解－氧化反应机理．甲烷首先在催化剂上发生解离吸附，产生具有不同H／C比的化学吸附物种CHx（x＝1～3）．其中，具有较高H／C比的CHx可能是甲烷部分氧化反应的活性物种，而具有较低H／C比的CHx可能是催化剂上积碳并导致催化剂失活的来源．活性物种CHx在活性氧物种的作用下，生成含氧中间体物种CHxO或继续脱氢．含氧中间体物种进一步分解，即生成CO和H2；CO2也可由CHx或CHxO物种进一步氧 化生成．     

Au/TiO_2催化剂上非催化CO氧化反应中活性氧物种的生成和消除（英文）

在定量的瞬时产物分析(TAP)反应器中,于80 oC下采用CO脉冲和O_2脉冲补充等方法,研究了高温(400 oC)焙烧的Au/TiO_2催化剂上活性氧物种的移除反应活性,特别是活性氧物种的性质.以往的研究大多关注的是CO催化氧化反应中活性氧物种及其性质,在典型的反应条件下该物种的形成和消除是可逆的;而本研究表明,催化剂直接焙烧后就存在额外的氧物种;该物种对CO氧化反应也具有活性,但其在典型的反应条件下不生成或生成很少.基于此,讨论了Au/Ti O_2催化剂上CO氧化反应的机理,特别是不同活性氧物种的作用.     

Rh基催化剂上CO加氢制C2含氧化合物的红外光谱研究

 用红外光谱法考察了Rh-Mn-Li-Ti/SiO2催化剂在CO加氢反应过程中表面吸附物种随压力、温度和H2/CO比的改变而变化的规律. 结果表明,高压有利于提高催化剂表面吸附的CO浓度和活性,高温有利于CO解离; 而高温、高压条件不但促进了CO吸附,而且提高并平衡了CO的解离和插入之间的相对活性,促进了C2含氧化合物的生成. H2/CO比的增大有利于CO在催化剂表面的吸附,从而促进了CO插入,尤其是CO的解离和加氢活性,但是过高的H2/CO比将导致过高的CO解离和加氢活性,引起CO插入活性的削弱而最终导致C2含氧化合物生成活性的下降. 同时,考察了助剂(Mn, Li和Ti)对Rh基催化剂表面吸附物种的影响. 结果表明,助剂的加入可提高C2含氧化合物的生成活性.     

Au/TiO2催化剂上非催化CO氧化反应中活性氧物种的生成和消除

在定量的瞬时产物分析(TAP)反应器中,于80 oC下采用CO脉冲和O2脉冲补充等方法,研究了高温(400 oC)焙烧的Au/TiO2催化剂上活性氧物种的移除反应活性,特别是活性氧物种的性质。以往的研究大多关注的是CO催化氧化反应中活性氧物种及其性质,在典型的反应条件下该物种的形成和消除是可逆的;而本研究表明,催化剂直接焙烧后就存在额外的氧物种;该物种对CO氧化反应也具有活性,但其在典型的反应条件下不生成或生成很少。基于此,讨论了Au/TiO2催化剂上CO氧化反应的机理,特别是不同活性氧物种的作用。     

助剂促进的Rh-Fe/Al_2O_3催化剂上CO加氢制乙醇反应性能

考察了Fe,Rh载量以及助剂对Rh-Fe/Al2O3催化剂上合成气制乙醇反应性能的影响.结果表明,随着Fe载量的增加,甲醇选择性持续上升伴随着甲烷选择性的持续下降,而乙醇选择性有最优值.助剂的添加或多或少促进了甲醇耦合、CO插入和解离的活性,或抑制了催化剂加氢能力,使得乙醇选择性有所上升,甲醇选择性有所下降,而烃类选择性变化不大.随着CO加氢反应的进行,Rh-Fe/Al2O3催化剂上烃类选择性逐渐下降,但甲醇的生成活性逐渐上升,而乙醇选择性和生成活性逐渐下降;然而,助剂的添加并未提高催化剂的稳定性.这可能是由于在反应过程中Fe物种逐渐被合成气还原使得乙醇生成活性位数量逐渐减少所致.     

Ni2(OCH3)2/SiO2催化剂上CO2和CH3 OH的吸附和反应性能

采用表面改性和离子交换相结合的方法制备了Ni2(OCH3)2/SiO2负载型双核金属甲氧基配合物催化剂,利用红外光谱(IR)、程序升温脱附(TPD)、程序升温表面反应(TPSR)和微反技术考察了催化剂的表面结构以及CO2和CH3OH的化学吸附和反应性能.结果表明:Ni2(OCH3)2/SiO2中Ni2+与载体SiO2表面O2-以双齿配位形式键合,甲氧基以桥基形式联结双金属离子形成双核物种Ni2(OCH3)2;CO2在催化剂表面存在甲氧碳酸酯基物种和桥式两种吸附态,CH3OH则只有一种分子吸附态;在100～200℃条件下,CO2和CH3OH在催化剂上的反应产物主要是DMC和H2O;根据反应结果,讨论了催化反应机理.     

用于甲醇直接气相氧化羰基化的负载铜催化剂

 采用浸渍法制备了负载型铜基催化剂,并用其催化甲醇直接气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯(DMC), 考察了浸渍溶剂、载体、助催化剂和铜含量的影响. 结果表明,以CuCl为活性组分原料、浓氨水为浸渍溶剂和活性炭为载体制得的负载铜催化剂显示出很高的催化活性,在特定的反应条件下,该催化剂上甲醇的转化率可达27.7%, DMC选择性可达95%. 分子筛负载的铜催化剂上甲醇的转化率低于1%, 但是生成DMC的选择性高达100%. 催化剂活性随着Cu负载量的增加而增大,但负载量过高可引起甲醇的过度氧化反应,导致DMC选择性下降. 催化剂中添加KOH或钯化合物,有利于提高以CuCl2为活性组分原料制得的铜催化剂的活性,但同时也促进了副反应的发生. 随着反应时间的延长,催化剂的活性组分流失,活性下降,但是生成DMC的选择性维持在95%左右.     

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.     

CO2和CH3OH直接合成碳酸二甲酯Cu-Ni/V2O5-SiO2催化剂

采用表面反应改性法制备了V2O5 SiO2(VSiO)表面复合物 ,用等体积浸渍法制备了VSiO担载的Cu Ni双金属催化剂 ,用IR、TPD、TPSR和微反技术研究了CO2 和CH3OH在催化剂表面上的化学吸附与反应性能.结果表明,在Cu Ni/VSiO催化剂上存在着金属位Cu Ni合金、Lewis酸位Vn 和Lewis碱位V=O三类活性中心 ;CO2 在金属位和Lewis酸位协同作用下可生成CO2卧式吸附态M -(CO) -O→Vn ,此吸附态在138℃左右可解离成M -CO和V=O ;CH3OH在Lewis酸位和Lewis碱位协同作用下可形成解离吸附态V -OCH3和V -OH ;CO2 和CH3OH在Cu Ni/VSiO催化剂表面上的反应产物主要为碳酸二甲酯(DMC)、CH2O、CO和H2O ,其生成DMC的选择性在85%以上.     

钴和钾对Pt/γ-Al2O3上CO选择性氧化的助催化作用

 添加Co或/和K助催化剂可在不同程度上改善Pt/γ-Al2O3催化剂对富氢气氛下CO选择性氧化的性能. 利用H2-TPR,CO-TPD和FT-IR等表征手段,探讨了不同助催化剂的作用机理. 结果表明,Co/Pt/γ-Al2O3能显著降低富氢气氛下CO选择性氧化的温度,主要原因是Co与Pt的相互作用使Pt的电子性能发生了改变,从而削弱了Pt对CO的吸附,使催化剂表面CO的线式吸附消失; Co的添加还促进了易分解的碳酸氢盐物种的生成,同时未完全还原的CoOx物种可提供活性氧促进CO的转化. 助催化剂K一方面促进了Pt向CO反馈电子,从而活化吸附的CO,提高了催化剂的低温活性;另一方面促进了难分解的甲酸盐物种的生成,从而抑制了部分活性位,需要更高的反应温度,而较高温度下会发生氢气氧化反应的竞争,使CO选择性氧化反应的活性和选择性受到影响. 同时添加K和Co的催化剂中,K可促进CoOx的还原,使Co与Pt的相互作用变弱,即减弱了Co对Pt的助催化作用, 因此虽然其选择性有所改善,但活性介于单独添加Co或K的催化剂之间.