有序介孔Ru-MgZr复合氧化物合成及催化亚油酸异构化性能

筛选高效、高选择性多相催化剂异构化亚油酸是共轭亚油酸(CLA)研究的重点。 本文采用溶剂挥发自组装改进的溶胶-凝胶法,合成有序介孔Ru掺杂的MgO-ZrO₂固体碱催化剂。 考察了催化剂中不同Mg物质的量对催化剂孔径、比表面积和表面碱性以及Ru等的结构和性能对催化性能的影响。 对比了催化剂的形貌、表面碱性及Ru组分对催化性能的影响程度。 结果表明,n(Zr)∶n(Mg)=3∶1时,Ru掺杂的MgO-ZrO₂固体碱催化剂具有高度有序的介孔结构和高的比表面积。 而n(Zr)∶n(Mg)=1∶1时, MgO-ZrO₂固体碱催化剂合成CLA产率较高,反应时间4 h,产率达到85%,催化效率为0.099 g(CLA)·L^-1(solvent)·min^-1,并且催化产物主要为具有生物活性的3种共轭亚油酸异构体。 催化剂的强碱性位点和晶格Ru是催化异构化反应的两个活性位点,强碱性位点是提高催化性能的关键。 固体碱复合氧化物催化效率高、制备方法简单、反应产物生物活性高等优点,具有较好的应用前景。     

模板剂种类对ZSM-22分子筛的酸性和正癸烷加氢异构化催化反应性能的影响

分别以1,6-己二胺和1-乙基溴化吡啶为模板剂,采用静态晶化法合成了不同硅铝比的ZSM-22分子筛;采用XRD、XRF、N₂物理吸附、SEM、NH₃-TPD和Py-IR等手段对分子筛的结构和酸性进行了表征;采用浸渍法制备了0.5%Pd/ZSM-22双功能催化剂,对金属Pd的分散度用H₂化学吸附进行表征,并在微型固定床反应器上考察了该催化剂对正癸烷加氢异构化反应的催化性能。结果表明,模板剂种类显著影响ZSM-22分子筛的结构和酸性,以DAH为模板剂合成的ZSM-22分子筛晶粒粒径小,异构化产物从分子筛孔道内扩散的程距更短,而且具有更高的B/L值和相对温和的酸性,在正癸烷加氢异构化反应中,金属位与分子筛的酸性位实现协同催化作用,具有更高的催化活性和异构化选择性。     

甲烷氧化偶联反应催化剂碱性与反应性能的相关性

在催化剂甲烷氧化偶联反应性能研究的基础上，利用ＣＯ２－ＴＰＤ技术考察了不同的碱金属化合物－Ｌａ２Ｏ３／ＢａＣｏ３催化剂的表面碱性。结果表明，ＢａＣＯ３的协同作用，碱金属化合物的添加都增大了催化剂表面碱性的强度，也增加了碱性位的数量。     

MgO在NaY沸石上的分散及其催化性能

采用微波辐射方法将ＭｇＯ直接分解在ＮａＹ沸石上,从而获得强碱性活性位。ＭｇＯ／ＮａＹ具有耐水冲刷性,克服了通常负载型固体碱在水中易流失的弱点,并在２７３Ｋ的顺式－２－丁烯异构化反应中具有催化活性。     

丙烷氧化脱氢催化剂Ag-Mo-P-O中MoO3的作用

用XRD、H2-TPR、XPS、EPR、NH3-DRIFT、异丙醇分解反应和催化剂性能评价等方法比较研究了一系列Ag-Mo-P-O(AMP)催化剂的性质和催化性能.实验结果表明,AMP催化剂中MoO3和AgMoO2PO4两相之间产生由“一致性界面”引起的协同效应,两相相互作用的程度和接触程度影响该协同效应.该协同效应调变了催化剂中Mo5＋的浓度、催化剂的可还原性和酸性,从而影响了丙烷氧化脱氢制丙烯催化剂的性能.在AMP催化剂中存在适量的MoO3有助于获得较高的丙烯选择性和收率.     

Oxidative coupling of methane over La-promoted CaO catalysts： Influence of precursors and catalyst preparation method

The oxidative coupling of methane to C2 hydrocarbons has been studied over a series of La-promoted CaO (La/Ca = 0.05) catalysts, prepared using different precursor salts for CaO and La2O3 (viz. acetates, carbonates, nitrates and hydroxides) and catalyst preparation methods (viz. physical mixing of precursors, co-precipitation using ammonium carbonate/sodium carbonate as a precipitating agent), under different reaction conditions (temperature: 700-850℃, CH4/O2 ratio: 4.0 and 8.0, and GHSV: 51360 cm3 g-1 h-1)...     

氧化铈负载钌催化剂中钌表面密度对氨合成活性和氢中毒的影响

氨是关系国计民生的大宗化学品,也是氢能源的重要载体.目前,世界合成氨工业每年消耗约2％的世界总能源,并排放超过1％的CO2,节能降耗需求十分迫切,其中的关键在于高性能氨合成催化剂的开发.传统观点认为,B5活性位是钌催化剂上氮解离和氨合成的活性位,当钌粒子尺寸在1.8～2.5 nm时催化剂的B5活性位数量最多,而钌尺寸较小(0.7～0.8 nm)的催化剂几乎没有氨合成活性.本文通过改变钌负载量调变了氧化铈负载钌催化剂的钌表面浓度,证实钌粒子尺寸低于2.0nm时,氧化铈负载钌催化剂也具有较高的氨合成活性.XPS等表征结果证实:钌表面密度低于0.68 Ru nm-2时,钌主要以层状形式存在于氧化铈表面,层状钌与氧化铈紧密接触,电子从氧化铈的缺陷位传递给钌物种,在这种情况下,Ru 3d5/2的结合能有所下降,氮解离能力增强,这有利于提高催化剂的氨合成活性;当钌表面密度约为0.68 Ru nm-2时,钌金属传递电子给氧化铈,此时Ru 3d5/2结合能有所增加;当钌表面密度高于1.4 Ru nm-2后,钌物种优先在层状钌表面聚集成大尺寸钌纳米粒子,此时催化剂中同时存在钌团簇和钌纳米粒子,氧化铈载体对钌粒子电子性质的影响减弱,因此大尺寸钌金属颗粒Ru 3d5/2结合能又有所下降.另一方面,氢分子会在氧化铈表面形成均裂产物(两个OH基团)或异裂产物(Ce-H和OH).同时氢分子还会在0价钌金属表面解离形成氢原子,并进一步溢流到氧化铈表面与氧原子作用形成羟基.钌活性位上的氢物种比氧化铈中的氢更容易脱附,因此氧化铈中钌的存在不仅可以增强其氢吸附量,还降低了氢物种的吸附强度.当钌表面密度低时,氧化铈与钌的相互作用较强,催化剂中的氢物种容易溢流到氧化铈中形成羟基基团,此时催化剂的氢吸附能力增强,氢中毒问题较显著.当钌表面密度较高时,氢原子在大尺寸钌颗粒上移动、反应和脱附,因此催化剂的氢中毒问题也得到显著缓解.总之,对于氧化铈负载钌催化剂,氧化铈与钌金属之间的电子相互作用以及其吸附性质都会影响催化剂的氨合成活性,因此钌表面密度低于0.31 Ru nm-2以及约为2.1 Ru nm-2时,催化剂都展现出了较高的氨合成活性.本文将为设计制备高性能钌基氨合成催化剂提供理论指导.     

甲烷干重整反应用Ni-Ru/MgAl类水滑石催化剂的研究

采用焙烧记忆法分别制备Ni/Mg Al O和NiRu/Mg Al O类水滑石催化剂用于甲烷干重整反应.利用XRD、TPR、TG、XPS、CO2-TPD、TEM等表征催化剂的结构及失活特征,发现在Ni/Mg Al O中添加Ru,有利于增加催化剂表面Ni含量,并促进Ni2+的还原.不同Mg/Al比双金属催化剂中,7Ni-0.15Ru/Mg2.5Al催化剂具有较高的催化活性,这归结为该催化剂适宜的碱性、较高表面Ni含量以及小尺寸的Ni0物种.添加Ru明显抑制Ni/Mg Al O催化剂表面的丝状碳的形成.而7Ni-0.15Ru/Mg2.5Al较强的抗积碳性能与其较小Ni0晶粒尺寸及适宜催化剂碱性有关.     

Effect of preparation and pretreatment conditions on the nature and activity of alumina-yttria

Seven kinds of Al₂O₃?Y₂O₃ binary oxides were prepared from the corresponding nitrites under different conditions. Surface characteristics, thermal properties, acidity and basicity of the catalysts were determined by XRD, SEM, TGA, DTA and titrimetric methods. The catalytic activity was checked in the isomerization of (+)-limonene oxide. The difference in the activities of the catalysts are attributed to the changes in the acidic and basic properties of the catalysts obtained by different preparation methods.     

逆水煤气变换耦合乙烷脱氢制备乙烯反应的研究

综述了近年来国内外有关利用逆水煤气变换耦合乙烷脱氢制备乙烯反应的研究状况。SiO2和Silicalie-2分子筛担载的铬、锰、铁及稀土氧化物催化剂具有较好的催化活性。催化剂表面碱性位的存在有利于CO2的活化,消除乙烷脱氢产物H2和表面积炭,提高反应活性及催化剂的稳定性。进一步提高活性的关键是选择适且的催化剂,以增加CO2的加氢活性。该耦合反应也是充分利用低碳烷烃和CO2资源的新途径。     

Al促进SO~4^2^-/M~xO~y(M=Zr,Ti, Fe)固体强酸的研究

合成与表征了三个系列的Al促进固体强酸样品,并研究了对甲苯的苯甲酰化反应性能。实验表明,向SO~4^2^-/ZrO~2,SO~4^2^-/TiO~2和SO~4^2^-/Fe~2O~3中引入适量的Al~2O~3,有助于稳定样品表面的含硫物种,增加样品表面的有效酸位,提高样品的强酸性和对甲苯的苯甲酰化的反应活性。NH~3吸附微量热结果表明,Al促进样品的强酸性和催化活性的显著提高是由于样品表面的酸位强度分布发生了变化,有利于正丁烷异构化反应和苯甲酰化反应的中强酸位和强酸位的酸量显著增加。     

Al促进SO~4^2^-/M~xO~y(M=Zr, Ti, Fe)固体强酸的研究

合成与表征了三个系列的Al促进固体强酸样品,并研究了对甲苯的苯甲酰化反应性能.实验表明,SO_4~(2-)/ZrO_2,SO_4~(2-)/TiO_2和SO_4~(2-)/Fe_2O_3中引入适量的Al_2O_3,有助于稳定样品表面的含硫物种,增加样品表面的有效酸位,提高样品的强酸性和对甲苯的苯甲酰化的反应活性.NH_3吸附微量热结果表明,Al促进样品的强酸性和催化活性的显著提高是由于样品表面的酸位强度分布发生了变化,有利于正丁烷异构化反应和苯甲酰化反应的中强酸位和强酸位的酸量显著增加.     

溴的吸电子效应对Ru-bda（H2bda =2,2′-联吡啶-6,6′-二羧基）型催化剂催化水氧化的性能影响

太阳能高效转化和利用是实现能源结构调整、节能减排、保障社会健康发展的重要途径.光解水制氢是实现太阳能转化成化学能,解决能源需求和环境污染一个理想方法,其中水氧化反应是制约太阳能转化的关键.近几十年来,科学家们一直致力于开发高效、稳定的水氧化催化剂,以实现高效水分解获得太阳能转化为化学能所需的质子和电子.在众多水氧化催化剂中,基于Ru的分子催化剂因其结构简单、效果突出,受到人们广泛关注.本文报道了一系列Ru-bda类型的单核Ru催化剂,通过在核心配体上进行Br取代,获得三个新催化剂2,3,5,[Ru(Ln)(picoline)2](H2L1=4-溴-2,2′-联吡啶-6,6′-二羧酸(4-Br-bda), picoline =4-甲基吡啶,2;H2L2=4,4′-二溴-bda,3)和[Ru(L1)(isoquinoline)2]5(isoquinoline =异喹啉),并对其结构进行全面的表征.电化学结果表明,在核心配体中引入Br原子导致催化剂氧化中心的氧化电位有所增加,其原因是取代基Br的吸电子能力降低了中心金属Ru的电子云密度,从而使其氧化电位升高.在催化水氧化反应中,以硝酸铈铵为氧化剂,在pH =1.0的水溶液中对催化剂1-5的催化水氧化活性进行研究.研究发现反应随着取代基Br的引入,催化剂催化水氧化活性逐渐降低,说明在核心配体上的引入吸电子基团不利于Ru-bda型催化剂催化活性的提高.为了深入了解Br取代基效应对催化剂活性的影响,本文重点研究了催化剂1-5的动力学过程和催化水氧化机理.在酸性条件下,通过利用紫外-可见吸收光谱仪研究氧化剂Ce(IV)在360 nm处的紫外吸收变化,进而阐明催化剂催化水氧化的反应机理.保持氧化剂Ce(IV)的初始浓度为1.5 mmol/L,改变催化剂的浓度为0.1μmol/L至6.0μmol/L,对反应最初10 s的数据进行线性拟合和对数计算,分别得到的催化剂1-5的反应级数为2.08,1.79,1.61,2.19和1.90,这表明催化剂2和3与催化剂1的反应机理有所不同.由于催化剂1发生二级反应即在催化水氧化过程中发生双分子间的自由基耦合反应,而催化剂2和3的反应级数均小于2,说明核心配体上的Br取代基的吸电子效应导致催化剂2和3的反应机理发生改变,在水氧化反应过程中部分催化剂2和3分子发生了单分子反应,即水分子亲核进攻机理.当轴向配体由4-甲基吡啶替换为异喹啉时,对比催化剂4和5的催化水氧化活性和动力学研究,也可以得到类似的结果.但与催化剂2和3相比,催化剂5的反应级数降低不明显,说明催化体系中只有一部分分子发生一级反应,大部分分子发生二级反应.这说明在以化合物5为催化剂的水氧化体系中,除了核心配体上Br的吸电子效应对催化剂机理产生影响之外,轴向配体的异喹啉的π-π堆积效应也有重要影响(异喹啉的π-π堆积效应能够促进单核催化剂发生二级反应),并且后者产生的影响占
　　主导位置,从而导致催化剂5的反应级数降低的不明显.     

Ba—La2O3催化剂的表面碱性,活性氧种对甲烷氧化偶联的影响

利用ＣＯ２－ＴＰＤ技术考察了Ｂａ－Ｌａ２Ｏ３系催化剂的表面碱性，实验发现，催化剂表面仅有单一的强碱位或中碱位时，其催化性能均较差。只有表面的中碱位与强碱位以适当量共同存在的样品（６％Ｂａ－Ｌａ２Ｏ３），才能获得好的催化活性和Ｃ２选择性。此碱性特征可能有利于表面活性位的产生。同时利用ＸＲＤ和ＸＰＳ等技术分别对体相结构和表面氧物种进行了研究。结果表明，Ｂａ－Ｌａ２Ｏ３系催化剂表面存在Ｏ２＾２－离子，但     

添加Li+对MgO催化性能的影响

本文以IR、TPD、丁烯异构化及直接脱氢反应为手段,对不同Li⁺添加量的MgO催化剂进行了研究。结果表明,表面低配位氧集团是催化剂的主要活性物种,起碱中心作用;表面金属离子起L酸中心作用。酸、碱中心的数目、强度随Li⁺添加量不同而呈规律性变化。这种变化影响了酸、碱中心的协同作用,从而影响其催化活性。     

氧化铝基催化剂上羰基硫和二硫化碳的水解研究 I.COS和CS_2的水解活性研究

在温度３０～１４０Ｃ空速１０００～５０００ｈ１和常压下，利用固定床反应器测定了三种氧化铝基催化剂上ＣＯＳ和ＣＳ２的水解活性。结果表明，ＣＯＳ和ＣＳ２水解反应速率与其浓度呈一级。低温时三种催化剂上ＣＯＳ和ＣＳ２表观反应活化能依次分别为５７．８０及５２．５０，４４．７１及５５．５３，３８．７０及３５．０ｋＪ／ｍｏｌ。三种催化剂中，负载Ｋ２Ｏ和Ｐｔ的催化剂具有较好稳定性和最高活性。     

Influence of alkali metal doping on surface properties and catalytic activity/selectivity of CaO catalysts in oxidative coupling of methane

Surface properties （viz. surface area, basicity/base strength distribution, and crystal phases） of alkali metal doped CaO （alkali metal/Ca= 0.1 and 0.4） catalysts and their catalytic activity/selectivity in oxidative coupling of methane （OCM） to higher hydrocarbons at different reaction conditions （viz. temperature, 700 and 750 ℃; CH4/O2 ratio, 4.0 and 8.0 and space velocity, 5140-20550 cm^3 ·g^-1·h^-1） have been investigated. The influence of catalyst calcination temperature on the activity/selectivity has also been investigated. The surface properties （viz. surface area, basicity/base strength distribution） and catalytic activity/selectivity of the alkali metal doped CaO catalysts are strongly influenced by the alkali metal promoter and its concentration in the alkali metal doped CaO catalysts. An addition of alkali metal promoter to CaO results in a large decrease in the surface area but a large increase in the surface basicity （strong basic sites） and the C2＋ selectivity and yield of the catalysts in the OCM process. The activity and selectivity are strongly influenced by the catalyst calcination temperature. No direct relationship between surface basicity and catalytic activity/selectivity has been observed. Among the alkali metal doped CaO catalysts, Na-CaO （Na/Ca = 0.1, before calcination） catalyst （calcined at 750 ℃）, showed best performance （C2＋ selectivity of 68.8% with 24.7% methane conversion）, whereas the poorest performance was shown by the Rb-CaO catalyst in the OCM process.     

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.     

Ru/Mn-Ce/TiO2催化剂催化湿式氧化丁二酸的反应活性和动力学研究

在二氧化钛载体中通过掺杂Ru，Mn，Ce制备了一系列用于催化湿式氧化的催化剂，利用XRD，TEM，BET等手段对催化剂进行了表征．在反应温度T=210～270℃，氧分压Po2=2．1MPa条件下，在间歇式高压反应釜中对丁二酸进行了降解实验．催化剂在反应中有很高的催化活性．催化剂在30min内对丁二酸降解的COD去除率为54．4～98．3％．Ru及Mn，Ce的氧化物对催化活性都有促进作用．建立了丁二酸催化湿式氧化的一级分段动力学模型．基于COD的一段及二段反应的活化能分别为43．74kJ／mol和54．28kJ／mol．     

Ru(Schiff-base)/Y复合材料对苯加氢反应的催化性能研究

一种新的低温苯加氢催化剂Ru(Schiff-base)金属配合物, 通过自由配体法封装于Y型沸石的孔腔中。使用XRD、N2吸附、FT-IR、DRS、DTA对催化剂进行表征。结果表明, 复合催化剂中希夫碱(Schiff-base)配体改变了中心离子的电子结构，使其更容易与反应物分子形成配位过渡态，络合活化的反应物分子更容易转化为产物。与离子交换法制备的母体Ru/Y相比，对纯苯的催化加氢性能明显提高。希夫碱配体的几何尺寸对复合材料的催化性能也有很大影响。