担载型钼催化剂上的丙烷芳构化(英)

与新 鲜 Ｍｏ／ Ｈ Ｚ Ｓ Ｍ５（ Ｆ） 催化 剂相比 ，于９７３ Ｋ 以 甲烷活 化后的 Ｍｏ／ Ｈ Ｚ Ｓ Ｍ５（ Ａ） 对 丙烷芳构化的 活性和 芳烃选择 性都得到 显著提 高，芳烃 的收率从 ３３５ ％ 提高到１３ ８２ ％ ． 根据催 化剂（ Ｆ）用于甲 烷芳构 化时存在 活性诱导 期，结合 本实验 的丙烷芳 构化 结果 及 Ｘ Ｒ Ｄ 结 果，提 出担 载于 分子筛表 面的 Ｍｏ Ｏ３ 经甲 烷活化 后转化为 α Ｍｏ２ Ｃ 后才对烷 烃芳构 化有较高 活性． 碳 化钼是活 性相，它的作用 不在于 活化烷烃 ，而是为 Ｈ 聚合 为 Ｈ２ 并 脱附至 气相提供“窗口”（ 氢 反溢流 机理） ．     

碳化钼催化剂研究进展

铂和其元素周期表中相邻元素作为催化剂被广泛应用于化学合成、石油化工、聚合和环境保护等化学工业领域.但是铂族金属或Ⅷ族过渡金属,特别是铂、钯、铑、铱、钌等稀有贵金属,其储量逐年减少,需求量却逐年增加.研究表明,碳化钼在很大范围内具有与铂族金属相同的催化性能.因此,寻找这些金属的替代品应用于催化领域已成为近年来的研究热点.     

担载型钼催化剂上的丙烷芳构化

与新鲜Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５（Ｆ）催化剂相比,于９７３Ｋ以甲烷活化后的Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５（Ａ）对丙烷芳构化的活性和芳烃选择性都得到显著提高,芳烃的收率从３．３５％提高到１３．８２％,根据催化剂（Ｆ）用于甲烷芳构化时存在活性诱导期,结合本实验的丙烷芳构化结果及ＸＲＤ结果,提出担载于分子筛表面的ＭｏＯ３经甲烷活化后转化为α－Ｍｏ２Ｃ后才对烷烃芳构化有较高活性。碳化钼是活性相,它的作用不在于活化烷烃,而是为     

利用正己烷制备负载型碳化钼催化剂及其加氢脱硫活性

 利用具有较长碳链的正己烷作为原料对氧化钼进行程序升温碳化制备碳化钼. X射线衍射、X射线光电子能谱表征和BET比表面积测定以及噻吩的加氢脱硫活性评价结果表明,正己烷作为碳化原料在600 ℃左右可对担载的氧化钼进行碳化,正己烷的使用不仅可以降低碳化所需的温度,还能在碳化过程中起到一定的改善碳化钼分散度的作用.     

碳化钼催化剂加氢脱氮性能研究

MoO3在CH4/H2气氛中程序升温还原碳化反应制备了Mo2C催化剂,用XRD、BET、SEM、XPS进行了表征。以吡啶/环己烷溶液为模型化合物,在高压微反装置上评价了碳化钼催化剂的吡啶加氢脱氮性能。结果表明,MoO3在CH4/H2气氛中程序升温至675℃可制得高纯度的β-Mo2C,SEM表征其形貌为板块状颗粒,平均粒径约3.9μm,比表面积达到了10.7m2/g,高于其前驱体MoO3 的2.7倍。在反应压力3.0MPa,空速为8h－1,H2/原料液体积比为500∶1,体积分数为5%的吡啶/环己烷溶液中,碳化钼催化剂在340℃下的吡啶加氢脱氮转化率达到了86.30%,高于相应MoS2约8%。随还原碳化温度的升高,碳化钼催化剂的比表面积降低,表面积炭增多,导致其吡啶加氢脱氮活性下降。确定的碳化钼催化剂的合成条件以还原碳化温度675℃、还原碳化气体空速1.8×104h－1左右较为适宜。     

催化新材料氮化钼和碳化钼的新进展

本文综述了近年来有关高比表面积氮化钼和碳化钼作为催化材料研究的新进展，着重对氮化钼的合成方法，ＭｏＯ３和ＮＨ３程序升温反应机理，以及γ－Ｍｏ２Ｎ，Ｍｏ２Ｃ和ＷＣ作为催化剂所涉及到的催化反应等方面进行了扼要介绍。     

正庚烷在β沸石负载碳化钼催化剂上的异构化研究

利用程序升温还原法制备了β沸石负载碳化钼催化剂。XRD表征显示,利用正戊烷作为碳源得到了对异构化具有活性的βMo2C。以正庚烷为模型反应物,在连续流动固定床反应装置上考察了温度、压力、空速和氢烃比对βMo2C/β沸石催化剂临氢异构化反应性能的影响。获得了β沸石负载碳化钼催化剂上正庚烷异构化的最佳反应条件温度270℃～275℃,压力1.0MPa～1.5MPa,体积空速1.0h－1,氢烃体积比200∶1。在最佳条件下反应物转化率为82%,选择性和异构产物收率分别达到71%和58%。     

基于碳化钼的燃料电池阴极催化剂的制备及其作用机理

以 Mo2C/VC 作为质子交换膜燃料电池氧还原催化剂, 并采用单电池和电化学循环伏安扫描技术考察了其氧还原活性,同时结合 X 射线衍射和 X 射线光电子能谱对其电催化机理进行初步分析. 结果表明, Mo2C/VC 对氧还原也具有电催化活性, 在 0.34, 0.45 和 0.55 V 处出现三对可逆的氧化还原峰. Mo2C/VC 的体相为β-Mo2C, 表相为+δ价(5 ≤δ≤ 6)的 MoOxCy 和 MoOz. Mo2C/VC 的电催化性能可能是由于其表面钝化物种(MoOxCy 和 MoOz)的氧化还原, 以及氧在 Mo2C 晶格中的迁入和迁出引起的.     

制备条件对碳化钼催化剂加氢脱硫性能的影响

以MoO3为前驱体,在CH4/H2气氛中程序升温还原碳化反应制备了Mo2C催化剂,用XRD和BET进行了表征. 以二苯并噻吩/环己烷溶液为模型反应物,评价了制备条件对碳化钼催化剂加氢脱硫性能的影响. 结果表明,在还原碳化温度为675 ℃,恒温保持150 min的合成条件下可制得高纯度的a-Mo2C催化剂,该催化剂表现出了较高的加氢脱硫活性,用质量分数为0.6%的二苯并噻吩/环己烷溶液为反应物,反应压力3.0 MPa,反应空速8 h-1,反应温度330 ℃实验条件下的二苯并噻吩加氢脱硫转化率达到了73.29%. 随还原碳化温度的升高和恒温保持时间的延长,制备的碳化钼催化剂的比表面积下降,表面积炭增多,引起其二苯并噻吩加氢脱硫活性的下降. 适当增大制备过程中还原碳化气体空速,有利于还原碳化反应过程中C、 O之间局部规整反应的进行,并对其二苯并噻吩加氢脱硫活性有明显的促进作用. 实验确定的还原碳化气体空速以1.8×104h-1为宜.     

预处理条件对Mo／HZSM—5催化剂上丙烷芳构化的影响

采用浸渍法制备了Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５ 分子筛催化剂,考察了Ｈ２ 、Ｎ２ 、空气预处理对催化剂丙烷芳构化活性的影响。在相同处理条件下,空气气氛更有利于提高催化剂的丙烷芳构化活性。在空气焙烧过程中,氧化钼物种向分子筛内表面分散。在Ｈ２ 还原处理过程中,表面钼物种部分被还原为Ｍｏ４ ＋ 。随还原时间延长,催化剂芳构化活性升高,同时发生少量Ｍｏ 物种向分子筛孔道内迁移     

碳化终温对碳化钼的制备及甲烷二氧化碳重整催化性能的影响

以MoO3为前驱物, 于20%CH4-80%H2的混合气体(100 mL/min)中, 在不同设定终温下进行碳化, 制备了一系列不同碳化终温的Mo2C, 通过XRD和XPS等手段进行了表征, 并对其甲烷二氧化碳重整(DMR)制备合成气的催化性能进行评价, 讨论了碳化终温作为Mo2C的制备参数, 与所制备的Mo2C体相、表面特征和催化剂性能的关系. 结果表明, 碳化终温在700 ℃以上制得的Mo2C催化剂晶相为较纯的β-Mo2C, 随着碳化终温的升高, 催化剂碳化程度不断提高, 表面的自由碳不断增多, 碳化终温为800 ℃时为最佳, 所制备的Mo2C催化剂碳化程度较高, 表现出最佳的催化性能, 同时催化剂表面自由碳较为适量, 促进了Mo2C催化剂的碳化和氧化平衡, 有利于催化剂的活性和稳定性.     

盐封后碳化钼电催化剂的制备及其氢析出性能

Molybdenum carbide is regarded as an excellent substitute for Pt-based catalysts in the hydrogen evolution reaction (HER), owing to its low cost, superior catalytic performance, and long-term stability. In this work, salt-sealed molybdenum carbide was prepared using sodium molybdate and 2, 6-diaminopyridine as the reactive raw materials, followed by continuous salt sealing and calcination of the precursor under an inert atmosphere. The morphology, composition and structure of salt-sealed molybdenum carbide were determined by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy (TEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results indicate that salt-sealed molybdenum carbide has irregular morphology and includes nanoparticles and nanorods. A comparison of the TEM images of Mo₂C with salt sealing (Mo₂C/SS) and Mo₂C without salt sealing (Mo₂C) indicates that Mo₂C/SS exhibits a smaller particle size. This suggests that salt sealing can efficiently avoid particle aggregation. The Brunauer-Emmett- Teller (BET) specific surface area of the catalysts was obtained from nitrogen adsorption/desorption isotherms. The increase in BET surface area from 2.55 to 8.14 m²·g⁻¹ after salt sealing provides evidence for the formation of pores in the product. The results of XRD, EDS and XPS analyses show that Mo₂C/SS has an orthorhombic crystal structure with molybdenum oxides on the surface, which may originate from surface oxidation. Considering the results of XPS and the turnover frequency (TOF) calculation, we can conclude that the formation of pores via salt sealing contributes to the exposure of more active sites, while simultaneously enlarging the contact area with oxygen. Therefore, higher molybdenum oxide content is generated on the surface, resulting in a lower proportion of active centers (molybdenum carbides) on the catalyst surface. Furthermore, the pseudocapacitance generated by the faradaic reaction of molybdenum oxides is superimposed on the double-layer capacitance of Mo₂C catalysts, which increases the double layer capacitance. Since the effect of pseudo-capacitance on Mo₂C/SS is more significant, the TOF number declines after salt sealing. Compared with Mo₂C, Mo₂C/SS exhibits three features that promote HER mass activity: (1) the generation of large quantities of pores via salt sealing leads to an increase in the BET surface area and exposure of more active sites, which is beneficial for improving HER performance; (2) the porous structure and enlarged surface area pave the way for effective mass and charge transfer; (3) the decrease of the Tafel slope from 145 to 88 mV·dec⁻¹. In summary, salt-sealed Mo₂C exhibited enhanced HER activity with an overpotential of 175 mV to achieve a current density of 10 mA·cm⁻². The Tafel slope for HER on salt-sealed Mo₂C is 88 mV·dec⁻¹. This can be considered as the proof of the Volmer-Heyrovsky mechanism with electrochemical desorption as the rate-determining step.     

27Al和29Si MAS-NMR对Mo/HZSM-5催化剂的研究

使用＾２９Ａｌ固体离分辨核磁技术对甲烷无氧芳构化催化剂Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５分子筛进行了研究，发现ＨＺＳＭ－５分子筛本体中仅含有少量非骨架Ａｌ，Ｍｏ物种与分子筛骨架Ａｌ的相互作用随Ｍｏ担载量以及焙烧的温度的升高而增加，在高温焙烧下，Ｍｏ物种会使分子筛骨架严重脱铝，并且生成Ａｌ２（ＭｏＯ４）３新相，最终导致分子筛骨架塌陷，催化性能下降。     

FT－IR和程序升温热谱技术研究Mo／HZSM－5催化剂的制备过程

采用ＦＴ－ＩＲ和程序升温热谱技术研究了Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５催化剂的制备过程．结果表明Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５样品在合适的温度下焙烧一定时间，Ｍｏ物种与ＨＺＳＭ－５分子筛的酸中心（主要是强酸中心）起作用，并且一部分Ｍｏ物种会迁移到分子筛孔道内．在外表面的Ｍｏ物种和在孔道内强酸中心作用的Ｍｏ物种，可能是对甲烷活化起作用的     

碳化钼改性二氧化硅的制备及其电化学性能

采用硅酸四乙酯、钼酸铵和蔗糖分别作为硅源、钼源和碳源,通过溶胶?凝胶法制备了碳包覆二氧化硅（SiO₂）和碳化钼（Mo₂C）颗粒的SiO₂/Mo₂C/C复合物,并借助X射线衍射仪、透射电子显微镜等仪器对复合物的物相组成、形貌结构等进行了表征测试,同时研究了复合物作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明,当硅酸四乙酯、钼酸铵和蔗糖的质量比为3∶1∶2（记为SiO₂/Mo₂C/C 2）用作锂离子电池的负极材料时具有较好的电化学性能。在电流密度为100 mA/g,首次充电和放电比容量分别为662和896 mA·h/g,经过200次循环后,可逆容量仍可达625 mA·h/g。即使在2 A/g的大电流密度下,可逆容量仍可达272 mA·h/g。该复合材料表现出良好的倍率性能和循环稳定性,这主要归因于Mo₂C具有良好的稳定性和较高的导电性,提高了SiO₂的导电性,同时碳包覆层可以保护核心材料直接与电解液反应生成副产物,还可以作为缓冲层减缓SiO₂的体积膨胀,因此在进行充放电的过程中,材料的电化学性能得到显著的提升。在此提出利用过渡金属碳化物改善SiO₂导电性和循环性能的新思想,可以为其它负极材料的改性提供新的研究思路并扩宽研究方向。     

活性炭担载的钾钼合成醇催化剂

采用ＸＲＤ,ＬＲＳ技术研究了活性炭担载的不同Ｍｏ 含量Ｍｏ－ Ｋ催化剂结构,并关联其ＣＯ加氢合成低碳混合醇性能。结果表明,氧化态Ｍｏ－ Ｋ／Ｃ催化剂体系中,在低钼载量情况下,由于部分Ｋ离子渗透进活性炭的微孔,使得钾钼作用不充分,钼主要以ＭｏＯ２ 形式存在。保持钾钼比不变,随着钼载量的增加,钾钼作用逐渐增强,当ＭｏＯ３ 载量为７２ｗ ％ 时,Ｍｏ 主要以Ｋ２Ｍｏ２Ｏ７ 形式存在。经硫化还原处理后,发生了氧硫交换,钼主要以ＭｏＳ２ 物种形式存在,其粒度随着Ｍｏ 含量的增加而明显增大。高钼载量的样品（ 如ＭｏＯ３（７２ ％） － Ｋ／Ｃ） ,活性炭和Ａｌ２Ｏ３ 担载的硫钼物相基本相同。在硫化态催化剂中,增加Ｍｏ 的载量不仅能提高ＣＯ加氢合成醇的收率和选择性,而且有利于改善产物的分布,ＣＯ加氢催化反应的性能的提高可能主要归结于载体的电子效应     

络合物分解法制备碳氮夹杂钼基催化剂及其催化性能

通过调变六次甲基四胺与金属钼盐的摩尔比例,以络合物分解法制备了碳氮夹杂钼基催化剂,并将其负载于氧化铝载体上．采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、低温氮吸附、元素分析等方法对催化剂进行了表征,发现碳氮夹杂钼基催化剂实为碳化钼（β-Mo2C）与碳氮化钼（M02CxNy）的混合物．以二苯并噻吩（DBT）的加氢脱硫反应（HDS）为探针,比较了负载型碳化钼、氮化钼及碳氮夹钼基催化剂的催化活性,发现由于夹杂催化剂中含有新的活性相Mo2CxNy。而表现出高于碳化钼和氮化钼催化剂的催化活性．     

甲烷在MoO_3／HZSM－5分子筛催化剂上的非氧催化转化

研究了反应温度、空速、Ｍｏ担载量和焙烧温度对ＭｏＯ３／ＨＺＳＭ－５催化剂上甲烷的芳构化反应的影响．ＨＺＳＭ－５分子筛的Ｂｒｏｎｓｔｅｄ酸性、孔道结构和Ｍｏ在分子筛中的分布是影响催化性能的重要因素．ＨＺＳＭ－５上Ｍｏ担载量为２～３％时活性最佳，在１０１３Ｋ反应温度下甲烷转化率可达９％，芳烃选择性大于９０％．空速影响的实验表明乙烯是反应的初始产物．在此基础上提出了＂甲烷酸助异裂活化＂的新概念、＂金属钼类碳烯中间物＂的新观点和甲烷芳构化的可能机理．     

Mo/ZSM-5 分子筛碳化钼活性中心结构及甲烷活化机理的密度泛函理论研究

 应用密度泛函理论 (DFT) 研究了 Mo/HZSM-5 分子筛上碳化钼活性中心的几何结构和电子结构, 以及甲烷 C–H 键在该活性中心上的活化机理. 设计了两种碳化钼单体模型 Mo(CH2)2/ZSM-5 和 Mo(CH2)2CH3/ZSM-5, 两种碳化钼双体模型 Mo2(CH2)4/ZSM-5 和 Mo2(CH2)5/ZSM-5. 其中单钼模型构建在 ZSM-5 分子筛孔道交叉点 T6 位的 Brönsted 酸位上, 双钼模型构建在 T6---T6 相邻双酸位上. 这些模型中都有 Mo=CH2 键, 结构优化后得到的 Mo–C 键长与实验值吻合. 所有模型的前线分子轨道都在 Mo=CH2 的 π 键上. 甲烷活化过程是发生 C–H 键异裂, H+和 H3C–残基分别进攻 Mo=CH2 键的 C 和 Mo, 使 π 键同时断裂. 在以上 4 种碳化钼模型上, 甲烷 C–H 键活化能都在 106~196 kJ/mol, 且 Mo2(CH2)5/ZSM-5 在甲烷活化过程中显示出最高的催化活性.