金属助剂对Ni/SiO2催化剂苯甲醚加氢脱氧性能的影响

采用等体积浸渍法制备了Ni/SiO₂及Ni与金属助剂M（M=Fe、Co、Cu、Zn及Ga）物质的量比为30的Ni基双金属催化剂（记作Ni₃₀M/SiO₂）,利用H₂-TPR、XRD、H₂化学吸附、NH₃-TPD以及N₂物理吸附-脱附等手段对催化剂进行了结构表征,研究了不同助剂对催化剂结构与苯甲醚加氢脱氧性能影响。结果发现,金属助剂影响了催化剂前驱体中镍物种的还原性能,表明金属助剂及镍之间存在一定相互作用。Ni₃₀M/SiO₂中Ni-M双金属晶粒粒径和Ni/SiO₂中金属Ni晶粒粒径相近。由于表面张力较低的金属会在双金属晶粒表面富集,Ni₃₀M/SiO₂的H₂化学吸附量不同程度地低于Ni/SiO₂。另外,Ni₃₀M/SiO₂催化剂的酸量（尤其较弱酸中心酸量）高于Ni/SiO₂。在300℃、常压、苯甲醚质量空速1.0 h^-1及H₂与苯甲醚物质的量比为25：1条件下考察了各催化剂苯甲醚的加氢脱氧性能。Ni₃₀M/SiO₂上苯甲醚转化率不同程度低于Ni/SiO₂,原因在于Ni₃₀M/SiO₂催化剂H₂化学吸附量较低。Ga及Zn改性催化剂上三苯（包括苯、甲苯及二甲苯）选择性分别为81.7%和76.8%,高于Ni/SiO₂（71.5%）,且Ni₃₀Ga/SiO₂及Ni₃₀Zn/SiO₂上三苯收率（分别为65.0%及63.8%）高于或接近于Ni/SiO₂（63.7%）。Ni/SiO₂及Ni₃₀M/SiO₂催化剂中,Ni₃₀Zn/SiO₂具有较高甲基转移能力及较低C-C键氢解活性。从提高碳收率、降低耗氢量角度而言,Ni₃₀Zn/SiO₂具有较佳的加氢脱氧性能,与Ni和Zn之间作用及Zn亲氧性高于Ni有关。     

In对Ni/SiO_2催化剂苯甲醚加氢脱氧性能的影响:苯环加氢及C-C键氢解的抑制作用（英文）

由可再生木质素基生物质油加氢脱氧制三苯(苯、甲苯及二甲苯)及燃油可减少对化石能源依赖、缓解环境问题,加氢脱氧催化剂的研究开发为众多学者密切关注.我们以低成本金属Ni为加氢脱氧活性组分,采用金属In对金属Ni催化剂进行改性,旨在增加以苯甲醚为模型反应物加氢脱氧中的三苯收率、降低金属Ni的C-C键氢解及甲烷化活性,提高反应过程中碳收率、降低耗氢量.采用等体积浸渍-程序升温还原法制备了Ni/SiO_2及Ni-In/SiO_2催化剂,研究了Ni/In比及Ni含量对In改性Ni/SiO_2催化剂结构和苯甲醚加氢脱氧性能的影响,利用H_2-TPR,H_2化学吸附,XRD,NH3-TPD,XPS,TEM及N2物理吸附-脱附等手段对催化剂及其前驱体进行了表征,采用石英管固定床反应器在300°C、常压、H_2/苯甲醚摩尔比25及苯甲醚重时空速0.4 h-1的反应条件下考察了催化剂苯甲醚加氢脱氧性能,分析了催化剂结构与性能之间的关系.H_2-TPR结果显示,金属In的加入抑制了催化剂前驱体中Ni物种的还原.XRD,H_2化学吸附,HAADF-STEM-EDS及XPS等结果表明,经450°C还原制备的Ni-In/SiO_2双金属催化剂中Ni和In接触紧密.In的加入明显降低了催化剂表面金属Ni的活性位数量;并且,Ni/In比越低Ni-In/SiO_2催化剂H_2化学吸附量越小.XPS结果还显示,Ni-In/SiO_2催化剂中存在金属In向Ni转移电子.上述结果说明,在Ni-In/SiO_2催化剂中金属Ni与In存在较强的相互作用.在苯甲醚加氢脱氧反应中,与Ni/SiO_2催化剂相比,Ni-In/SiO_2催化剂虽因表面Ni密度较低而具有较低苯甲醚转化率,但其苯环加氢、C-C键氢解及CO甲烷化活性较低,因而具有较高的三苯及环己烷选择性;并且,随Ni/In比的降低(即In含量的增加),Ni-In/SiO_2催化剂的加氢、氢解及甲烷化能力呈减弱趋势.随Ni质量含量提高,Ni-In/SiO_2双金属催化剂上苯甲醚转化率提高,但对三苯选择性及C-C键氢解能力影响不明显.经分析认为,与Ni/SiO_2相比,Ni-In/SiO_2催化剂较低的苯加氢及C-C键氢解活性与In对表面连续Ni位隔离作用及金属镍位电子云密度提高有关.在优化的反应条件下,Ni质量含量为40%、Ni/In比为40的Ni-In/SiO_2催化剂上三苯收率为60.4%,高于相同Ni质量含量Ni/SiO_2催化剂上三苯收率(51.6%).     

Ni基双金属催化剂加氢脱氧性能的研究

考察了Ni-M/γ-Al2O3（M＝Co、Cu、Fe、La）双金属催化剂对醇、酸、酮有机含氧化合物（丁醇、丁酸、丁酮）的加氢脱氧性能,并对其中间产物进行了考察。通过TPR、XRD表征手段对Ni基催化剂的还原性能、表面分散度等特性进行了研究。结果表明,Ni基催化剂中第二活性组分相对不同有机含氧化合物表现出不同的加氢活性和选择性。对于丁酸,在Ni基催化剂中加入Fe表现出较好的活性;对于丁醇,加入La有较好的加氢脱氧性能;而对于丁酮,加入Cu更有利于提高催化剂的脱除性能。醇和酯是有机酸在Ni/γ-Al2O3催化剂上加氢转化的中间产物。     

助剂对Ni/海泡石催化剂加氢性能的影响

以海泡石为载体,Ｎｉ为活性组,用浸渍法制备了一系列含不同助剂的Ｎｉ基海泡石催化剂,以ＣＯ２甲烷化及苯加氢为探针反应,研究了催化剂的活性及抗硫性能,用Ｈ２－ＴＰＤ、ＸＰＳ、活性表面积及活化能的测定等于段,对催化剂进行表征,并从热力学上探讨ＣＯ２甲烷化的适宜温度。实验结果表明,海泡石或助剂的加入,能使镍晶粒变小,增加活性镍的表面积以及使镍原子的电子云密度升高,从而提高了催化剂的活性和使用寿命。能使镍晶     

Fe、Mo助剂对Ni基催化剂加氢脱氧性能的影响

制备了一系列NiM/γ-Al<,2>O<,3>(M=Fe,Mo)负载型催化剂,通过BET、TPR、XRD、XPS、H<,2>-TPD和NH<,3>-TPD等对催化剂的物化性质进行了表征.并以乙酸为模型化合物,研究了Fe、Mo助剂对C-C键和C-O键的断裂、加氢脱氧活性和产物选择性的影响.结果表明:Fe、Mo助剂的加入可...     

复合氧化物负载的Ni基催化剂上愈创木酚加氢脱氧性能

分别以Al₂O₃-SiO₂,Al₂O₃-TiO₂,TiO₂-SiO₂和TiO₂-ZrO₂双金属氧化物为载体研究Ni基催化剂的愈创木酚加氢脱氧性能. 重点考察了催化剂载体、溶剂种类、反应温度和压力对愈创木酚转化率及产物选择性的影响,并对催化剂的抗积碳性能、重复利用性能和愈创木酚加氢脱氧反应机理进行了探讨. 通过BET（Brunauer-Emmett-Teller）比表面积、X射线衍射（XRD）、NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）和H₂程序升温还原（H₂-TPR）等表征手段对催化剂的比表面积、物相结构、表面酸性、可还原性能进行了表征. 结果表明,Ni/TiO₂-ZrO₂催化性能相对较优. 在300 ℃、初始氢压4 MPa、以十氢萘为溶剂的最佳反应条件下,愈创木酚的转化率为100%,环己烷选择性高达86.4%. 该催化剂还具有抗积碳性能,反应后的催化剂上仅检测到3.2%（质量分数）的积碳量.     

Ni/SiO2-ZrO2催化剂焙烧温度对其催化愈创木酚加氢脱氧性能的影响简

采用化学沉淀法合成了SiO₂-ZrO₂复合氧化物载体,并以浸渍法制备了Ni/SiO₂-ZrO₂双功能催化剂,考察了焙烧温度对催化剂结构及其催化愈创木酚加氢脱氧制环己烷性能的影响. 结果表明,经500℃焙烧催化剂的加氢脱氧活性最高,在Ni金属中心和SiO₂-ZrO₂载体材料的协同作用下,愈创木酚转化率为100%,环己烷选择性为96.8%. 对催化剂进行N₂物理吸附、H₂化学吸附、X射线衍射分析、H₂程序升温还原、NH₃程序升温脱附与Raman光谱等表征后发现,合成的SiO₂-ZrO₂为无定形的酸碱两性氧化物;经500℃焙烧的催化剂样品的有效比表面积和孔体积均明显增大,表面酸量最多,硝酸镍分解成小颗粒的NiO较易被H₂还原,这些特性是该催化剂样品具有高效加氢脱氧活性的原因.     

Ni-Co-W-B非晶态催化剂的制备及其加氢脱氧性能

采用化学还原法制备了不同Ni/Co原子比的Ni-Co-W-B非晶态催化剂,以苯酚为探针,研究了其加氢脱氧性能.结果表明,新鲜的Ni-Co-W-B催化剂具有非晶态结构,其中Ni0和B0之间存在电子转移,且随着Co含量的增加,催化剂的热稳定性逐渐提高,表面Ni0含量减少.该催化剂上苯酚加氢脱氧反应按照先加氢再脱氧的方式进行...     

Ni-Mo2N/SiO2复合纳米催化剂的制备及其对四氢萘加氢的催化活性

采用程序升温氮化法制备了Mo2N/SiO2,在此基础上负载Ni盐,制备了Ni-Mo2N/SiO2复合纳米催化剂,并考察了催化剂对四氢萘加氢的催化活性.结果表明,与Ni2Mo3N/SiO2及Ni/SiO2催化剂相比,Ni-Mo2N/SiO2复合催化剂具有较高的催化活性.采用"分离床"方法研究了Ni和Mo2N对四氢萘加氢活性的影响.通过X射线粉末衍射、透射电镜、氢吸附、元素分析和比表面积测定等技术对Ni-Mo2N/SiO2催化剂进行了表征.结果表明,与Ni/SiO2催化剂相比,Ni-Mo2N/SiO2复合催化剂中Ni的分散度并未提高;催化活性的提高归因于Ni与Mo2N在四氢萘加氢中的协同作用.氮化物的引入增加了芳烃吸附活性位的数目.提出了四氢萘在Ni-Mo2N/SiO2催化剂上的可能加氢机理.     

Ni/C催化剂上山梨醇氢解反应中碱对乳酸形成的影响

山梨醇是重要的生物基平台化合物,其选择加氢裂解制备乙二醇和1,2-丙二醇等低碳二元醇,是一个具有重要科学意义和应用前景的催化过程.山梨醇氢解反应涉及C-C键和C-O键等化学键的裂解,裂解选择性尤为关键.通常情况下,添加NaOH,KOH,Ca(OH)2,CaO和Ba(OH)2等碱性物质可增加糖醇转化率和二元醇选择性,但也会生成大量乳酸等副产物.研究乳酸的生成途径,探索抑制乳酸生成的方法,对于提高山梨醇加氢裂解制备低碳二元醇的选择性具有重要意义.本文以Ni/C催化剂上山梨醇加氢裂解反应为模型反应,研究了碱性化合物添加剂类型及其用量对乳酸生成的影响.根据加氢裂解机理分析可知,糖醇氢解主要涉及以下关键步骤:在碱的存在下,多元醇在金属催化剂上发生脱氢反应生成相应的羰基中间体;然后,羰基中间体在碱性介质中通过逆羟醛缩合反应,发生C-C键断裂.因此,在糖醇氢解反应和C-C键断裂中,添加碱性化合物将会不可避免地生成乳酸.结果表明,以NaOH和Ca(OH)2为添加剂时,山梨醇加氢裂解生成乳酸的选择性分别为15.1％和8.9％.而以La(OH)3为添加剂时,生成乳酸的选择性仅为0.1％.以Ca(OH)2和La(OH)3为添加剂时反应具有高活性,山梨醇转化率均可达到99％以上.分别以Ca(OH)2和La(OH)3为添加剂,研究了碱性添加剂用量对山梨醇氢解反应的影响.结果表明,以Ca(OH)2为添加剂时,山梨醇转化率和乳酸选择性均随着Ca(OH)2用量增加而增加;当OH-投料量为11.06 mmol时,乳酸选择性可达11.7％.而以La(OH)3为添加剂时,即使La(OH)3用量仅为0.08 mmol时,山梨醇转化率也可高达99％;继续增加La(OH)3用量,对乳酸的选择性影响不大;当OH-投料量为11.06 mmol时,乳酸选择性也只有0.3％.对山梨醇加氢裂解反应分析可知,与Ca(OH)2相比,La(OH)3添加剂可使C2和C4产物的总选择性从20.0％增加到24.5％.上述结果表明La(OH)3可高效促进山梨醇加氢转化.为了探索Ca(OH)2或La(OH)3为添加剂时山梨醇加氢裂解产物分布不同的本质原因,以Ni/C催化剂催化的丙酮醛加氢转化为探针反应,探讨了乳酸形成的可能路径.结果表明,丙酮醛可能是山梨醇氢解反应的关键中间体之一.在仅以Ni/C催化加氢时,丙酮醛容易被转化为1,2-丙二醇;当只存在碱性添加剂时,丙酮醛可发生重排并被转化为乳酸主产物,这可能是乳酸生成的主要原因.进一步研究表明,以Ca(OH)2为添加剂时,乳酸选择性是以La(OH)3为添加剂时的1.9倍.在Ni/C催化剂和碱性添加剂共存时,由于碱性添加剂的区别,则会得到不同选择性的1,2-丙二醇和乳酸.结果表明,通过丙酮醛催化加氢可得到1,2-丙二醇,也可以通过重排反应生成乳酸;这两类反应是竞争性的.在山梨醇氢解反应中,以Ca(OH)2为添加剂时,加氢反应和重排反应均可发生.而以La(OH)3为添加剂时,丙酮醛加氢反应占主导,仅生成微量乳酸.该研究对提高山梨醇催化加氢裂解选择性具有参考意义.     

残留钠离子对Co/SiO2材料结构及乳酸酯

通过控制制备过程中的洗涤次数,采用沉淀凝胶法制备了一系列不同钠离子含量的Co/SiO2催化材料,并采用X射线衍射、N2吸脱附、X射线能谱衍射、H2-程序升温还原、透射电镜和原子吸收光谱等多种表征手段系统研究了材料中残留钠离子对Co/SiO2材料的结构、分散性、氧化还原性和形貌的影响.结果表明,残留的钠离子使得样品比表面积下降,平均孔径增大,导致Co3O4的颗粒尺寸迅速增大.同时钠离子对Co3O4的还原具有抑制作用,使得样品的还原难度增大.结果导致Co/SiO2催化材料在乳酸酯加氢反应中的活性大大降低,同时造成丙酸乙酯副产物增加,对1,2-丙二醇(1,2-PDO)选择不利.     

Effects of promoters on catalytic performance of Fe-Co/SiO2 catalyst for Fischer-Tropsch synthesis

2%Fe-10%Co/SiO₂ catalysts with different potassium or zirconium loadings were prepared by aqueous incipient wetness impregnation and tested for Fischer-Tropsch synthesis in a flow reactor, using H₂/CO = 1.6 (molar ratio) in the feed, under the condition of an overall pressure of 1 MPa, GHSV of 600 h⁻¹ and temperature of 503 K. The zirconium and potassium promoters remarkably influenced hydrocarbon distribution of the products. CO conversion increased on the catalysts with the increase of zirconium loadings, which indicated that zirconium enhanced the activity of iron-cobalt catalysts. Low potassium loadings also enhanced the activity of the catalysts. However, high potassium loading made CO conversion on the catalysts decrease and weakened the secondary hydrogenations. The catalyst was characterized by BET, XRD and TPR. The catalyst characterization revealed that the Co₃O₄ phase was presented on the fresh catalyst, whereas the spinel phase of Fe-Co alloy and CoO existed on the used catalyst.     

Rh-Mn-Li/SiO2催化剂上CO加氢制C2含氧化合物:载体硅烷化程度的影响

以三甲基氯硅烷为硅烷化试剂,对硅胶进行不同程度硅烷化预处理,采用浸渍法制备了其负载的Rh-Mn-Li催化剂,用于CO加氢制C₂含氧化合物的反应,并运用红外光谱、N₂吸附-脱附法、C含量测定、透射电镜、H₂程序升温还原和程序升温表面反应等手段对载体和催化剂进行了表征。结果表明,制得的不同硅烷化程度硅胶织构性质变化不大,它们负载的催化剂上Rh平均粒径均在3nm左右,硅烷化对催化剂吸附CO的形态和Rh的还原性能的影响均很小,但随着载体硅烷化程度的提高,催化剂上Rh解离CO的能力增加,因而其活性逐渐增加,且不影响C₂含氧化合物的选择性。     

Effects of the ratio of Fe to Co over Fe-Co/SiO2 bimetallic catalysts on their catalytic performance for Fischer-Tropsch synthesis

The Fe-Co/SiO2 bimetallic catalysts with different ratios of Fe to Co were prepared by aqueous incipient wetness impregnation. The catalysts of 10%Fe:0%Co/SiO2, 10%Fe:6%Co/SiO2, 10%Fe:2%Co/SiO2, 10%Fe: 10%Co/SiO2, 6%Fe: 10%Co/SiO2, 2%Fe: 10%Co/SiO2 and 0%Fe: 10%Co/SiO2 by mass were tested in a fixed reactor by the Fischer-Tropsch synthesis. Activity and hydrocarbon distribution were found to be determined by the ratio of iron to cobalt of the catalysts. Higher iron content inhibited the activity, whereas higher cobalt content enhanced the activity of the Fe-Co/SiO2 catalysts. On the other hand, for the catalysts of 10%Fe:6%Co/SiO2, 10%Fe: 10%Co/SiO2, 6%Fe: 10%Co/SiO2, and 2%Fe: 10%Co/SiO2, the total C2-C4 fraction increased (from 10.65% to 26.78%) and C5+ fraction decreased (from 75.75% to 57.63%) at 523 K. Temperature programmed reduction revealed that the addition of cobalt enhanced the reducibility of the Fe-Co/SiO2 catalyst. Metal oxides were present in those catalysts as shown by XRD. The Fe-Co alloy phase was found in the 2%Fe: 10%Co/SiO2, 6%Fe: 10%Co/SiO2, 10%Fe:10%Co/SiO2, 10%Fe:6%Co/SiO2 catalysts and their crystals were perfect.     

Effects of the ratio of Fe to Co over Fe-CO/SiO2 bimetallic catalysts on their catalytic performance for Fischer-Tropsch synthesis

The Fe-Co/SiO2 bimetallic catalysts with different ratios of Fe to Co were prepared by aqueous incipient wetness impregnation. The catalysts of 10%Fe:0%Co/SiO2, 10%Fe:6%Co/SiO2, 10%Fe:2%Co/SiO2, 10%Fe:10%Co/SiO2, 6%Fe:10%Co/SiO2, 2%Fe:10%Co/SiO2 and 0%Fe: 10%Co/SiO2 by mass were tested in a fixed reactor by the Fischer-Tropsch synthesis. Activity and hydrocarbon distribution were found to be determined by the ratio of iron to cobalt of the catalysts. Higher iron content inhibited the activity, whereas higher cobalt content enhanced the activity of the Fe:Co/SiO2 catalysts. On the other hand, for the catalysts of 10%Fe:6%Co/SiO2, 10%Fe:10%Co/SiO2, 6%Fe:10%Co/SiO2, and 2%Fe:10%Co/SiO2, the total C2–C4 fraction increased (from 10.65% to 26.78%) and C5+ fraction decreased (from 75.75% to 57.63%) at 523 K. Temperature programmed reduction revealed that the addition of cobalt enhanced the reducibility of the Fe:Co/SiO2 catalyst. Metal oxides were present in those catalysts as shown by XRD. The Fe-Co alloy phase was found in the 2%Fe:10%Co/SiO2, 6%Fe:10%Co/SiO2, 10%Fe:10%Co/SiO2, 10%Fe:6%Co/SiO2 catalysts and their crystals were perfect.     

ZrO2助剂对Ni/SiO2催化剂CO甲烷化催化活性及其吸附性能的影响

采用连续流动微反装置和原位漫反射红外光谱法考察了Ni/SiO₂及添加ZrO₂助剂的Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂CO甲烷化催化活性和吸附性能。结果表明,在CO体积分数 1%、空速 5000h^-1、常压的反应条件下,200℃时Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂可将CO完全转化。而相同反应条件下Ni/SiO₂催化剂上CO的转化率仅为35%,直至270℃时方可将CO完全转化。由此可见,ZrO₂助剂的添加明显提高了Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂的CO甲烷化催化活性。同时,ZrO₂助剂的添加显著提高了Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂对CO的吸附能力,H₂存在时可通过在较低温度时形成较多的桥式羰基氢化物来提高Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂的CO甲烷化催化活性;CO甲烷化反应条件下,Ni/SiO₂和Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂上C-O键的削弱和断裂是经由羰基氢化物 多氢羰基氢化物的途径,而不是经由C-O键的直接断裂途径。     

氧化锆改性的Ni/LaAl11O18用于CO甲烷化反应:催化剂结构对催化性能的影响

对于煤制天然气,CO甲烷化技术起着重要作用,其研究核心之一是高效催化剂的开发.目前,CO甲烷化催化剂主要采用金属Ni作为活性组分,但存在高温易烧结和易积炭等问题.因此,如何使其同时具有较高的催化活性和高温稳定性是亟待解决的问题.针对这些问题,本文以高热稳定性的六铝酸镧(LaAl11O18)为载体,采用浸渍法担载金属镍,制备了Ni/LaAl11O18催化剂;以高化学惰性的ZrO2为包覆层,采用改进的连续吸附反应法,将ZrO2前驱体液相沉积在Ni/LaAl11O18表面进行改性,制备了具有包覆结构的Ni/LaAl11O18@ZrO2甲烷化催化剂.探讨了ZrO2在Ni/LaAl11O18表面的分布形式以及不同沉积包覆量对催化剂结构、CO甲烷化催化剂活性和稳定性的影响.分别采用氮气物理吸附、X射线衍射、透射电镜、扫描电镜、氢气程序升温还原、氢气程序升温脱附、X射线光电子能谱、热重分析和电感耦合等离子体原子发射光谱法等手段对催化剂进行了系统表征.结果表明,ZrO2纳米粒子能够同时分布在催化剂活性组分和载体表面,增加了金属?载体间相互作用力,高温还原时可以有效抑制活性金属Ni的烧结,成功构筑了具有显著限域结构的包覆型催化剂.同时,ZrO2的包覆不利于金属的氢气化学吸附.在常压,260?600 oC和120 L g?1h?1条件下对催化剂进行了催化活性测试.结果显示,与未改性的催化剂相比,包覆后催化剂上CO转化率略有降低,但是其CH4选择性明显提高,适量的ZrO2包覆对CH4得率有较好的促进作用,但是过量的ZrO2包覆会因占据过多的金属镍表面使得CO转化率显著降低.在常压,550 oC和120 L g?1h?1空速的操作条件下所进行的107 h稳定性测试结果表明,包覆型Ni/LaAl11O18@ZrO2催化剂展示了良好的高温稳定性,具有优异的抗烧结和抗积碳性能.这主要是因为包覆型催化剂具有良好的"限域"效应,从而显著改善了催化剂的抗烧结性能;同时较强的金属?载体相互作用以及ZrO2助剂对CO2的活化提升了催化剂的消碳能力,增强了Ni/LaAl11O18@ZrO2催化剂的抗积碳能力.总之,本文构筑了一种高稳定性的包覆型催化剂Ni/LaAl11O18@ZrO2,可广泛应用到其他多种高温反应中.