制备高碳醇稀土改性Cu-Fe催化剂

在Ｃｕ－Ｆｅ系催经剂中添加稀土,利用稀土改性提高Ｃｕ－Ｆｅ系催化剂的活性,或直接利用氮氢混合气还原脂肪酸酯制备碳脂肪醇。用纯氢气作气源,添加１％的Ｓｍ２Ｏ３,高碳醇收率可提高约３％。用氮氢混合气作气源,不含稀土的Ｃｕ－Ｆｅ系催化剂活性大幅度下降,添加Ｙ、ＮＤ等可阻止其活性下降甚至提高其活性,与不含稀土的Ｃｕ－Ｆｅ系催化剂相比,添加１％的Ｎｄ２Ｏ３或１％的Ｙ２Ｏ３可分别提高碳醇收率２９％和３３％。     

稀土复合氧化物催化剂上的甲烷氧化偶联

甲烷氧化偶联反应是近年来研究十分活跃的反应,开发的催化剂体系多种多样,各有特点,活性相近,但尚没有一致公认的优良催化剂体系,根据我国稀土资源丰富的特点,本文旨在开发含稀土的复合氧化物新催化剂体系并探讨其催化行为。     

稀土钙钛矿型过氧化氢分解催化剂研究

柠檬酸盐热分解法合成了一系列稀土钙钛矿型过氧化氢分解催化剂，90％和30％H2O2实验表明，点火延迟时间主要取决于催化剂的润湿程度，而催化剂活性则主要取决于催化剂化学组成；所合成催化剂的活性顺序是LaNiO3〈〈LaCoO3〈LaMnO3〈LaMn0．5Co0．5O3〈LaMn0．8Co0.2O3〈La0．7Sr0．3Mn0．8Co0．2O3。为了制备商用催化剂，将30％的La0．7Sr0．3Mn0．8Co0.2O3浸渍在γ—Al2O3微球上；模拟发动机试验表明，在大于5g·cm^-2·s的较高床载荷下，催化分解89．6％的推进剂级过氧化氢的寿命达到4000s以上。     

稀土尾矿基整体催化剂的制备及其低浓度甲烷催化燃烧性能

以稀土尾矿泡沫陶瓷(Tailings foam ceramics,简称TFC)为载体,采用拟薄水铝石制备铝溶胶,经过泡沫陶瓷载体表面涂覆铝溶胶和Cu溶液浸渍得到CuO/γ-Al₂O₃/TFC整体式催化剂,并利用SEM,XRD,XPS,H₂-TPR等技术对催化剂进行表征,评价其甲烷催化燃烧反应性能。结果表明,与原泡沫陶瓷相比,负载CuO的样品催化活性明显增强;随着CuO的负载量增加,催化性能呈现先升高后降低的趋势,CuO的负载量达到4%时催化活性最佳,甲烷转化率为10%和90%时的反应温度分别为301和581℃。CuO的负载量达到6%时,催化剂的活性中心由分散态CuO转变为晶相CuO,导致CuO在载体表面分散度降低并且利用率下降,催化活性降低。负载到泡沫陶瓷载体上的CuO形貌呈球形,整体催化剂活性组分中所有催化剂铈以Ce³⁺,Ce⁴⁺形态共存,铜以Cu²⁺和Cu~+形态共存,各金属元素间变价表明催化剂有较高的氧化还原能力,催化剂表面发生反应：Cu^2...     

IM-5分子筛在Ni-Cu催化剂甲烷热裂解制氢反应中的作用研究

甲烷热裂解制氢并生成高附加值的纳米碳材料,被认为是极具发展前景的氢气生产途径,但高性能催化剂的研发仍存在诸多挑战.我们选择多种载体(TS-1、 IM-5、 Y、介孔SiO₂、 γ-Al₂O₃、 CNTs),采用浸渍法制备Ni-Cu负载催化剂,通过低温N2吸附-脱附、 XRD、 SEM和H₂-TPR等系列表征方法对样品进行分析,考察不同载体对催化剂甲烷裂解制氢和纳米碳材料的影响.实验结果发现,分子筛载体独特的孔道结构有利于金属颗粒的分散,能有效避免反应中界面效应导致的催化剂失活,可提高催化剂反应活性并延长反应寿命,也显著提高了其碳产率.其中以IM-5分子筛为载体的催化剂表现最佳,在反应温度为700℃时, NiCu/IM-5催化剂甲烷转化率高达80%,氢气选择性达100%,反应400 min后活性未见明显降低. NiCu/IM-5催化剂碳产率高达1 446 g_C/g_cat,是NiCu/SiO₂催化剂的5.7倍, NiCu/γ-Al     

稀土改性Pd/Al2O3催化剂的性能:甲醇分解的活性和选择性

用稀土金属氧化物CeO2和La2O3改性γ-Al2O3担载Pd制备了一系列甲醇分解催化剂，并考察了Pd盐前驱体（氯盐或硝酸盐），稀土种类（镧或／和铈），经的含量（0％－30％），浸渍方法（顺序浸渍或共浸渍）地催化剂性能的影响。结果表明：CeO2能提高Pd/Al2O3催化剂的甲醇分解活性，La2O3能提高催化剂的CO和H2选择性，而CeO2和La2O3在γ-Al2O3上对Pd的催化性能表现出一种协同作用。在10％的La2O3和22％的CeO2共同改性的催化剂上，250℃，甲醇液体空速1.8h^-1条件下反应甲醇转化率达到91．4％，CO（H2）的选择性几乎为100％。     

甲烷氧化偶联反应稀土催化剂表面活性氧种的研究

有关甲烷氧化偶联（OCM）中活性氧种的研究已有许多报道[1~4]．本文利用XPS、O2－TPD、XRD等方法研究了高活性RE2O3体系催化剂上不同表面氧种对偶联反应的影响，并进行了氧种归属，探讨了对偶联反应起关键作用的活性氧种及作用机理．1实验部分1．1催化剂制备及活性评价将高温焙烧后的混合稀土氧化物粉末（Y2O3为主要成分）、MgO及P2O5按一定摩尔比混合研磨调匀、烘干，于950℃焙烧后压环粉碎，取0．38～0．75mm颗粒备用．活性评价在常压固定床流动体系中进行，采用内径为4．5mm的石英反应管，催化剂重量0．8g，反应温度780℃，空速…     

制氢催化剂研究进展

随着化石燃料的日趋枯竭和其带来的环境问题，人们迫切需要更有效的利用化石燃料及开发清洁、价廉的新能源．氢以其储量丰富、清洁、高效、便于运输、环境友好等特点在新能源开发中脱颖而出．氢气用于燃料电池，其化学能一电能转化比内燃机高3～4倍，因此欧、美、日等国家投入了大量的人力和财力开发高效燃料电池，并且将此种电源应用于汽车、宇宙飞船和航天飞机．日本电气公司（NEC）已开发出笔记本电脑专用燃料电池．     

甲烷在Cu改性Mo／HZSM—5催化剂上的芳构化反应

甲烷在Ｃｕ改性Ｍｏ／ＨＺＳＭ┐５催化剂上的芳构化反应王冬杰＊张一平费金华郑小明（杭州大学催化研究所３１００２８）天然气的近期大量发现及以探明的储量表明它将成为未来的重要能源及化工原料。然而，天然气田大多位于偏远地区，运输极不方便，限制了其应用范围。因...     

稀土改性固体氧化物燃料电池阳极催化材料的制备和表征

采用硝酸盐共分解法制备稀土改性固体氧化物燃料电池阳极催化材料NiOxREγOx。用x射线衍射（XRD）、程序升温还原（TPR）、扫描电镜（SEM）等表征手段考察了材料的物理化学性质。XRD结果表明,添加镧在800℃即会与氧化镍发生反应,而镨则在1400℃与氧化镍发生反应,钐和钆则在两种情况下都没有与氧化镍发生反应。通过添加稀土材料改性,大大降低了氧化镍的粒径,新型催化材料中氧化镍的还原峰向低温方向移动,而添加的稀土材料与氧化镍相互作用,形成一个温度较高的还原峰。结果表明,添加的稀土材料通过与氧化镍相互作用,阻止了制备过程中氧化镍颗粒的长大。     

Sm修饰的Ni-MgO催化剂制备碳纳米管的研究

Carbon nanotubes (CNTs) have been synthesized over Ni-MgO and Ni-Sm-MgO catalysts by decomposition of CH₄ at 650 ℃. The addition of Sm into Ni-MgO catalyst not only promotes the catalytic activity and lifetime of the catalyst, but also improves the graphitization and heat stability of carbon nanotubes. The yield of CNTs obtained over the Ni-10Sm-MgO catalyst reaches 33 g C·(g Ni)^-1, being more than 5 times higher than that of the Ni-MgO catalyst. XRD and TPR results of the catalysts indicate that there is a remarkable interaction of Ni with Sm species, which facilitates the reduction of nickel and restrains the Ni particles from agglomerating.     

Co/Fe催化剂乙醇裂解和部分氧化制氢研究

采用共沉淀法制备的Co/Fe催化剂催化乙醇裂解和部分氧化制氢反应，考察了反应温度对两种途径反应的影响。结果发现，Co/Fe催化剂对乙醇部分氧化制氢显示出较高的氢选择性，且稳定性较好；该催化剂对乙醇裂解制氢也具有较高的氢选择性，但其稳定性很很差。XRD表征结果表明，在催化乙醇部分氧化反应后，Co70Fe30催化剂中存在CoFe合金和CoO相；而催化乙醇裂解反应后，Co70Fe30催化剂中仅存在CoFe合金，即CoFe合金可能是裂解反应的活性组分。     

负载型双金属催化剂的制备及其等离子体催化氨分解制氢性能

利用等体积浸渍法制备了Fe-Co、Fe-Ni、Mo-Co、Mo-Ni双金属催化剂(总金属含量均为10%(w,质量分数),双金属摩尔比均为1:1),考察了其在等离子体条件下氨分解活性,结果表明Fe-Ni双金属催化剂表现出较好的协同作用。在此基础上,进一步考察了Fe/Ni摩尔比对其活性的影响。结果表明:当Fe/Ni摩尔比为6/4时,氨分解活性最好,而且该双金属催化剂稳定性良好。采用N_2物理吸附、X射线衍射(XRD)、H_2-程序升温还原(H_2-TPR)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对催化剂的物化性质、还原性能、微观形貌等进行了研究。结果表明:活性较好的Fe-Ni双金属催化剂中,Fe与Ni形成尖晶石结构NiFe_2O_4,该结构有利于Fe和Ni的还原,即活性组分易恢复金属态,这可能是其活性较高的原因。     

Simultaneous Production of Hydrogen and Carbon Nano-Materials from Decomposition of Methane

From the decomposition of methane, hydrogen without carbon oxides can be produced with a high energy-efficiency, which is attractive for its suitability of utilization in the fuel cells. At a same time carbon nano-materials with attractive texture and structure can be produced in a large amount. Toward a simultaneous bulk production of hydrogen and nanocarbon, catalysts based on nanometer scale nickel particles prepared from a hydrotalcite-like anionic clay precursor have been designed and tested to fit the process goals. For hydrogen production, as the equilibrium methane conversion of the reaction increases with the increase of the reaction temperature, the process is commercially more attractive if it can be operated at a temperature higher than 1073 K. However, a nickel catalyst has a maximum activity for nanocarbon production at 923 K. Modification of the catalyst with doping of copper increased the activation temperature and leads to a production of nanocarbon with an tubular structure. The feasibility and the challenges met for the coupling of the two process goals is discussed, and some promising results are presented in this work.     

催化裂解甲烷制备氢气和碳纳米纤维

采用浸渍法制备了Ni/MgO与Ni/O-D(氧化金刚石)催化剂,分别研究了反应温度和空速对甲烷催化裂解转化率的影响,并利用XPS、SEM、EDS等测试技术对催化剂进行了表征. 结果表明,33Ni/O-D和41Ni/MgO分别在500与650 ℃能长时间维持其催化活性,前者在150 min内的甲烷转化率＞8%,后者则在120 min内的甲烷转化率＞25%;甲烷初始转化率随裂解反应温度升高而增大,但温度过高导致催化剂迅速失活;降低空速有利于提高甲烷的转化率,但却会降低氢气产量;甲烷裂解生成的碳产物形貌取决于载体和催化反应条件,较低温度(500和550 ℃)下,Ni/O-D表面的裂解碳呈现出纤维状,在650 ℃以上则表现为板结颗粒堆积并将Ni完全覆盖,但该温度下的Ni/MgO表面仍能形成碳纤维,并随空速降低存在直径增加的趋势.     

电催化氧化降解腐植酸的稀土催化剂研制与应用

采用络合焙烧法制备了铈负载γ-Al2O3催化剂,置于电解槽中,构建电-多相催化体系,电解氧化处理腐植酸模拟废水。以COD值为考察指标,考察了络合硝酸铈和草酸的浓度及比例、络合pH值、焙烧温度对催化剂电催化活性的影响;其催化活性和重复稳定性与浸渍焙烧法催化剂进行比较,并通过SEM,XRD进行表征。结果表明:在硝酸铈和草酸的物质的量之比为1.5∶1,硝酸铈浓度0.06 mol.L-1,pH为3,焙烧温度823 K的条件下,制得的负载型催化剂催化效果达到最佳。用于电解处理腐植酸废水45 min,COD去除率可达到50%,在相同条件下比空白样的COD去除率提高了17%,在重复使用6次后仍具有较好的催化效果,虽然活性略低于浸渍法,但其稳定性明显高于浸渍法。     

过氧化氢生产用铂催化剂的制备及性能研究

用浸渍法制备了过氧化氢生产用蒽醌加氢负载型铂催化剂，考察了载体的预处理温度、不同氧化物载体、铝钛复合载体中TiO2的含量以及La、Ce助剂对催化剂性能的影响；用BET法测定了催化剂的表面积；采用H2-O2滴定法测定Pt的分散度，并在固定床反应器上考察了催化剂的性能。结果发现，用经1223K焙烧过的载体及在Al2O3载体中引入10％-20％TiO2，并引入一定量La、Ce助剂所制备的催化剂，具有良好的活性和稳定性，因而具有较好的工业应用前景。     

Production of COx-Free Hydrogen and Few-Layer Graphene Nanoplatelets by Catalytic Decomposition of Methane over Ni-Lignin-Derived Nanoparticles

Nickel (Ni)-lignin nanocomposites were synthesized from nickel nitrate and kraft lignin then catalytically graphitized to few-layer graphene-encapsulated nickel nanoparticles (Ni@G). Ni@G nanoparticles were used for catalytic decomposition of methane (CDM) to produce COx-free hydrogen and graphene nanoplatelets. Ni@G showed high catalytic activity for methane decomposition at temperatures of 800 to 900 °C and exhibited long-term stability of 600 min time-on-stream (TOS) without apparent deactivation. The catalytic stability may be attributed to the nickel dispersion in the Ni@G sample. During the CDM reaction process, graphene shells over Ni@G nanoparticles were cracked and peeled off the nickel cores at high temperature. Both the exposed nickel nanoparticles and the cracked graphene shells may participate the CDM reaction, making Ni@G samples highly active for CDM reaction. The vacancy defects and edges in the cracked graphene shells serve as the active sites for methane decomposition. The edges are continuously regenerated by methane molecules through CDM reaction.