助剂Sn对丙烷脱氢制丙烯Pt氧化铝催化剂性能的影响

采用高压浸渍法制备了Pt-Sn/Al2O3催化剂,Pt含量为0.25%,以丙烷脱氢制丙烯的反应评价了催化剂的性能,考察了氧化铝晶型、制备方法、Sn添加量和空速对催化剂性能的影响。结果表明θ型的氧化铝载体比?型氧化铝活性高,?型氧化铝制备的样品活性较低,与常规浸渍法相比,高压浸渍法制备的催化剂活性较高,助剂Sn的添加量对催化剂上丙烷的转化率、丙烯选择性和稳定性具有较大的影响,催化剂的分散度与活性是正相关的,当Pt与Sn的摩尔比为1∶2.5时催化剂活性和分散度最高,转化率为35.6%,选择性大于95%,反应72 h内催化剂性能稳定,较优的丙烷反应空速为1 500/h。     

Te掺杂对MoPO/SiO2催化剂上丙烷选择氧化制丙烯醛反应的影响

 考察了Te的添加及Te含量对MoPO/SiO2催化剂催化丙烷选择氧化制丙烯醛反应性能的影响. MoPO/SiO2催化剂对丙烷选择氧化制丙烯醛反应的中间产物丙烯选择性较高,而Te的添加促进了丙烯向丙烯醛的转化. N2吸附、XRD、Raman、XPS、H2-TPR、丙烷脉冲、NH3-TPD和Py-IR等实验结果表明,催化剂添加Te后虽然比表面积有所下降,但单位比表面积上的酸量增加,催化剂低温可还原性得到改善,从而有利于丙烷的转化. Te可能有利于丙烯α-H的脱除和/或烯丙基的插氧反应.     

SBA-15 负载 β-Mg2V2O7 催化剂的制备及其催化丙烷选择氧化脱氢的性能

 以 MgO 修饰的 SBA-15 为载体, 采用浸渍法制备了负载 β-Mg2V2O7 催化剂, 并运用 X 射线衍射、拉曼光谱、紫外-可见漫反射光谱和 H2 程序升温还原等技术对催化剂 V 中心的结构和还原性能进行了表征. 结果表明, β-Mg2V2O7 具有与 α-Mg2V2O7 相同的结构单元, 但其催化丙烷氧化脱氢 (ODH) 反应的初始活性和初始选择性均低于后者. 与体相 β-Mg2V2O7 相比, 负载的 β-Mg2V2O7 上 V 中心分散度以及丙烷 ODH 反应活性和选择性更高, 520 oC 时丙烷 ODH 反应的初始活性提高了约 20 倍, 丙烯初始选择性也从体相的 88.3% 提高到 94.1%, 接近于 α-Mg2V2O7 (94.6%), 并且在 20% 的丙烷转化率时也表现出相似的规律. 这与表征催化剂选择性的两个本征动力学参数 k1/k2 (丙烷初级 ODH 和燃烧反应速率常数之比) 和 k3/k1 (次级丙烯燃烧和初级丙烷 ODH 反应速率常数之比) 反映出的规律一致. 这些对体相和负载的 Mg2V2O7 催化剂催化丙烷 ODH 反应本征特性的认识将有助于设计合成更高效的 Mg-V-O 催化剂, 如基于 α-Mg2V2O7 结构的高分散催化剂, 以获得更高的丙烷 ODH 反应活性和选择性.     

丁烯催化裂解制丙烯/乙烯反应的热力学研究

 通过对丁烯催化裂解反应网络中各反应步骤进行热力学分析计算,结合实际反应的产物分布,探讨了各产物的形成机理及影响因素. 热力学计算结果表明,升高温度有利于丁烯裂解为丙烯和乙烯,选择合适的反应温度和压力可有效提高产物中的丙烯/乙烯比. 低碳烯烃在热力学上有很强的芳构化倾向,升高温度可抑制氢转移反应,可以通过优化反应条件和开发高选择性催化剂的方法来提高丙烯和乙烯的选择性,抑制芳烃和烷烃的生成. 在催化裂解反应条件下,C5+烃的生成量较少. 热力学计算结果在进行催化剂筛选和反应条件优化过程中得到了验证和补充.     

负载型介孔Au/NiO催化剂的制备、表征与光谱特性研究

采用还原法和沉积-沉淀法制备了介孔Au/NiO催化剂,并运用XRD、N2吸附-脱附、UV-Vis、FTIR、和XPS等方法对其进行了表征,考察了制备方法对Au/NiO催化剂物理化学性质和丙烷氧化脱氢制丙烯反应催化性能的影响.实验结果表明Au/NiO催化剂具有一定的低温催化活性,而还原法制备的催化剂催化性能好于沉积-沉淀法制备的催化剂,反应温度350℃时,还原法制备的Au/NiO催化剂的丙烷转化率和丙烯选择性分别达到25.1%和39.8%.制备方法对表面Au的价态分布、颗粒大小及分散度均有影响.催化剂表面Auδ+物种是催化剂的主要活性组分.     

密度泛函理论计算研究表面应力对钯催化乙炔选择性加氢活性与选择性的影响（英文）

在石油催化裂解过程中,除了生成乙烯、丙烯及丁烯等烯烃,还会产生部分炔烃.目前工业上通常采用炔烃选择性加氢转化为对应的单烯烃,以除去其中炔烃.由于产品烯烃中的炔烃等杂质含量需极低,这就对用于加氢催化剂的活性和选择性提出了很高的要求,即催化剂需要选择性吸附炔烃并加氢,而不损失其中的烯烃.经过前期大量的基础研究工作,目前工业中炔烃选择性加氢应用最广泛的催化剂是负载型钯基催化剂.然而,单独的钯金属选择性并不理想,因而对其选择性以及活性进行调控成为了当前关注的研究课题.本文采用密度泛函理论计算结合微观反应动力学模拟手段,研究了钯金属表面应力存在条件下的活性与选择性,以及形成次表层物种的可能性和形成后的活性与选择性.研究发现,改变钯金属的晶格参数与表面应力,反应物、表面反应中间体和产物的吸附能都会产生相应的变化,且吸附能与晶格参数的变化存在线性关系,晶格参数越大,吸附越强.利用表面反应过渡态能量与初始态能量之间的线性关系,相应的乙炔加氢生成乙烯的反应速率可以通过微观反应动力学模拟得到.结果显示,不同晶格参数的钯催化剂催化乙炔加氢生成乙烯的反应活性位于相应火山型曲线的强吸附侧,即减弱乙炔和氢的吸附强度可提高乙烯的生成速率.在此基础上,本文研究了不同表面应力的钯催化剂在次表面吸附不同覆盖度碳原子和氢原子的情况,发现晶格参数越大越有利于碳原子和氢原子在次表面的吸附.同时,研究发现在次表面碳掺杂的条件下,不同表面应力条件下的钯催化剂的活性均有所增强.此外,由于乙烯在所有研究的钯催化剂表面脱附比进一步加氢容易,因而乙烯都可以选择性生成.     

Na对PtSn/ZSM-5催化丙烷脱氢反应性能的影响

以HZSM-5分子筛为载体, 利用分步浸渍法制得不同Na含量的PtSnNa/ZSM-5催化剂, 用于丙烷脱氢反应. 利用XRD、吡啶吸附红外光谱、NH3-TPD、氢化学吸附、TPR等手段, 研究了Na的添加对PtSn/ZSM-5催化剂物化性质的影响. 结果表明: Na的添加对PtSn/ZSM-5催化剂的反应性能影响明显. 适量Na的添加不仅降低了催化剂中的Brönsted酸中心和Lewis中强/强酸中心, 抑制了积碳的发生, 提高了催化反应的稳定性; 而且提高了催化剂表面的Pt金属裸露度, 增加了反应活性. 当Na含量为1.0%(w)时, 催化剂的丙烯选择性和收率达到最大, 反应30 h后, 丙烷转化率仍然保持很高(36.4%). 继续增加Na含量, 催化剂中的Lewis弱酸中心有所增加, 同时Sn组分易于被还原成Sn0, 丙烷裂解、氢解等副反应增加, 不利于脱氢反应的进行.     

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%.     

苯与乙烯在ZSM－5上的烷基化反应──Ⅰ．动力学规律及反应机理

用无梯度反应器在１．１ＭＰａ，６２８Ｋ到７１３Ｋ范围内研究了低浓度乙烯和苯在ＺＳＭ－５催化剂上烷基化反应的动力学规律．实验发现，乙烯的转化速率与苯分压无关；苯生成乙苯的选择性随苯分压增加而增高，但与乙烯分压无关．实验结果清楚地表明；乙烯在活性位上的吸附是反应的控制步骤；苯的吸附属弱吸附，吸附粒子既不成为活性分子，也不影响乙烯的吸附，但有效地阻止了乙烯的双分子聚合反应，使烷基化反应顺利进行．     

焙烧温度对K改性Ag-Fe/ZnO-ZrO2催化剂结构和CO加氢合成低碳混合醇醚性能的影响

采用并流共沉淀法在不同焙烧温度下制备K改性Ag-Fe/ZnO-ZrO₂催化剂,考察不同焙烧温度对催化剂CO加氢合成低碳混合醇醚反应性能的影响。通过N₂物理吸附(N₂-adsorption)、X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H₂-TPR)、一氧化碳程序升温脱附(CO-TPD)等手段对催化剂进行表征。结果表明,250 ℃焙烧的催化剂,由于焙烧温度较低,表面尚未形成足够多的活性位,未能达到最佳的催化性能;300 ℃焙烧的催化剂,其CO转化率最高、醇醚选择性较高,醇醚时空产率达到最大值。随着焙烧温度进一步升高,CO转化率逐渐降低,醇选择性先降低后增大,二甲醚(DME)选择性逐渐增大,醇醚时空产率逐渐降低。催化剂性能主要与其比表面积、还原性能、所含银铁复合物分散度及CO吸脱附性能有关,即比表面积较大、易于被还原、银铁复合物分散度较高以及较多的CO吸脱附活性位,有利于催化剂CO加氢转化。催化剂表面活性位对CO的非解离吸附强度降低,有利于醇醚产物的生成;而对CO的解离吸附强度增强,则不利于烃类产物的生成。     

Oxidative dehydrogenation of ethane to ethylene over NiO loaded on high surface area MgO

The oxidative dehydrogenation of ethane over NiO-loaded MgO with high surface area was carried out using a fixed-bed flow reactor at 600 °C under atmospheric pressure.

At 600 °C, the oxidative dehydrogenation of ethane (C₂H₆/O₂ = 1) without dilution with an inert gas resulted in C₂H₆ conversion of 68.8% and a high C₂H₄ selectivity of 52.8%, which corresponds to a C₂H₄ yield of 36.3%. In addition, the catalytic activity did not decrease for at least 10 h. X-ray photoelectron spectra of the catalysts after the reaction exhibited that the initial valence state of Ni²⁺ (NiO) was maintained during the oxidative dehydrogenation of ethane. However, when NiO-loaded MgO was reduced with H₂ prior to the reaction, C₂H₄ selectivity decreased to nearly zero and high CO and H₂ selectivities were observed with the C₂H₆ conversion of 50 %, indicating that partial oxidation of C₂H₆ proceeded. Therefore, it seems important to keep Ni species as an oxide phase on the support, and for this purpose, use of the high surface area of MgO is essential.     

丙烷氧化脱氢催化剂V2O5/MPO4(M=Al,Zr,Ca)的研究

制备了3种磷酸盐(MPO₄,M=Al,Zr,Ca)载体,并在其上负载0.6%～6.0%的V₂O_5.活性评价结果表明,负载型V₂O₅/MPO₄催化剂在丙烷氧化脱氢反应中具有良好的催化性能.丙烯选择性按V₂O₅/Ca₃(PO₄)₂>V₂O₅/Zr₃(PO₄)₄>V₂O₅/AlPO₄顺序降低,这与载体的碱性强弱顺序变化一致.载体的性质和钒的负载量影响催化剂的氧化还原性能.ESR结果表明,V⁴⁺离子能可逆存在于催化剂中,暗示V⁵⁺/V⁴⁺氧化还原偶参与了氧化还原反应.     

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。     

Aromatization of methane by using propane as co-reactant over cobalt and zinc-impregnated HZSM-5 catalysts

The activities of the cobalt and zinc-impregnated HZSM-5 catalysts to the non-oxidative conversion of propane (C3) and methane (C1) into aromatic hydrocarbons were evaluated using a fixed-bed microreactor. C1 conversion reached 36.7% and the selectivity of aromatic products reached above 88.7% at atmospheric pressure, weight (hourly) space velocity (WHSV) 1.6 g h⁻¹/(g cat)⁻¹ and 873 K. The influence of the acidity and the ratio of cobalt in the catalyst on the conversion of methane and propane was evaluated. C1 incorporation was conclusively confirmed by the mass spectral analyses of aromatic products produced in a run with ¹³CH₄ which shows a significant ¹³C enrichment in the C₆H₆⁺, C₇H₈⁺ and C₈H₁₀⁺ fragments. The methane activation could result from its hydrogen-transfer reaction with alkenes. These catalysts were thoroughly characterized using XRD, N₂ adsorption measurements, TPD of NH₃, and FT-IR. The results showed that the activation of methane in low temperature was due to existence of propane. The acidic changes and micropore area of the catalyst severely affected aromatization, and resulted in drastic modifications in product distribution. From this work, we found that only a small fraction of tetrahedral framework aluminum, which corresponds to the Bronsted acid sites, is sufficient to accomplish the aromatization of the intermediates in methane and propane aromatic reaction, while the superfluous strong Bronsted acid sites, which can be decreased by adding Co and Zn, are showed to be related with the aromatic carbonaceous deposits on the catalysts. The density of acidic site and the strength of strong acid decreased when the concentration of Co and Zn in the catalyst increased. Therefore, a much higher benzene yield and a longer durability of the catalysts are obtained when compared with the conventional HZSM-5 catalysts.     

丙烷脱氢负载型PtSnNa/SUZ-4催化剂中Na+助剂组分的作用

用微型催化反应装置结合X射线衍射(XRD)、H₂化学吸附、NH₃吸附-程序升温脱附(NH₃-TPD)和H₂-程序升温还原等多种物理化学手段研究了丙烷脱氢负载型PtSnNa/SUZ-4催化剂中Na⁺助剂组分的作用。结果表明,Na⁺组分可中和SUZ-4载体表面的强酸中心、提高催化剂的Pt金属分散度、抑制脱氢产物的裂解和积炭的生成,从而提高催化剂的丙烷脱氢选择性和反应稳定性。但是过量Na⁺组分的存在会削弱Sn物种与载体之间的相互作用,使其易被还原,导致催化剂丙烷脱氢活性显著下降。     

一种有助于稳定锂金属循环的富氟化位点框架结构

锂金属是下一代高能量密度二次电池的理想负极材料,然而它的应用仍然受制于较差的循环稳定性。近期,二维氟化界面被广泛用于改善锂金属负极的成核机制、沉积形貌和循环稳定性。本工作通过将体积缩小化的氟化石墨颗粒与锂离子传导网络结合,获得了一种富氟化位点的三维框架结构。实验结果证明此类三维氟化结构可显著提升锂金属负极在不同电流密度和容量下的循环稳定性,且优于二维氟化界面结构。通过本工作的研究,证明了相较于单纯的二维氟化界面,三维锂离子传导网络和富氟化位点的合理结合可以成为一种改进的界面结构用于锂金属负极保护,为高能量密度锂金属电池的负极保护提供了新的设计思路。     

Structure and stability of endohedral X@Si20H20 complexes (X = Li, Na, K, Be, Mg, Ca)

The structure and stability of endohedral X@Si₂₀H₂₀ complexes (X = Li^0/+, Na^0/+, K^0/+, Be^0/2+, Mg^0/2+, Ca^0/2+) have been studied at the B3LYP/6-31G* level of density functional theory. It is found that complexes with X = Na^0/+, K^0/+, Mg and Ca^0/2+ are energy minimum structures with X at the cage center in I_h symmetry, while those with X = Li^0/+, Be^0/2+, Mg²⁺ have off-centered structures with X towards one pentagon face in C_5v symmetry. Large electron or charge transfer between the Si₂₀H₂₀ cage and the encapsulated X has been observed.     

过渡金属离子与烷烃反应机理的理论研究──镍离子(2D)与丙烷反应中氢分子的还原消除机理

以Ni⁺与C₃H₈反应作为过渡金属离子与烷烃反应的范例体系,用B₃LYP密度泛函方法计算了[Ni,C₃,H₈]⁺基态势能面上各驻点的构型、频率和能量,结果表明,该反应的H₂分子消除需经历两个基元步骤,即Ni⁺首先插入一级或二级C-H键,然后经H转移过渡态异构化为较稳定的中间体,继而解离产生H₂分子.计算的反应热为142.28kJ/mol,与相应的实验值(127.85kJ/mol)符合较好.     

Effect of promoter Ce on silver-molybdenum-phosphate catalysts for selective oxidation of propane to acrolein

A series of Me_nAg_0.3Mo_0.5P_0.3O_y (Me=Cu, Zn, Mn, W, Ce, Pr, Nd) and Ag_0.3Mo_0.5P_0.3O_x catalysts were prepared. The addition of Ce to Ag_0.3Mo_0.5P_0.3O_x catalysts improved the catalytic performance in selective oxidation of propane to acrolein, and Ce_0.1Ag_0.3Mo_0.5P_0.3O_x catalysts showed the highest acrolein selectivity (28.7%) and yield (4.4%). The physicochemical properties of Ag_0.3Mo_0.5P_0.3O_x and Ce_nAg_0.3Mo_0.5P_0.3O_x (n=0.1–0.5) catalysts have been comparatively characterized by BET, XRD, H₂-TPR, XPS, EPR and C₃H₈(C₃H₆)-TPD. Significant differences in physicochemical properties between Ag_0.3Mo_0.5P_0.3O_x and Ce doped Ag_0.3Mo_0.5P_0.3O_x catalysts have been observed, which is due to the formation of the redox cycle (Ce³⁺+Mo⁶⁺Ce⁴⁺+Mo⁵⁺) in the Ce_nAg_0.3Mo_0.5P_0.3O_y catalyst. Such effect modified the reducibility, the concentration of Mo⁵⁺, the activation of propane and the transformation of possible intermediate propene to acroelin, which in return greatly influenced the catalytic performance of Ce doped Ag_0.3Mo_0.5P_0.3O_x catalysts in selective oxidation of propane to acroelin. The proper addition of Ce to Ag_0.3Mo_0.5P_0.3O_x catalyst improved the acrolein selectivity and yield.     

Exit transition state of endohedral X@Si20H20 complexes (X=Li, Na, K, Be, Mg)

The kinetic stability of endohedral X@Si₂₀H₂₀ complexes (X=Li⁺, Na⁺, K⁺, Be²⁺, Mg²⁺) has been studied at the B3LYP/6-31G* level of density functional theory (DFT). The transition states (TS) are investigated by the QST3 method of Gaussian 98 package and demonstrated with Intrinsic reaction coordinate (IRC). It is found that K⁺@Si₂₀H₂₀ cluster has the most stable structure kinetically, that the exit barrier heights (H_exit) for K⁺ expulsion from or insertion in the cage are 187.38 and 205.58 kcal/mol, respectively. However, the smallest Be²⁺ dication is not endohedrally encapsulated and the Be²⁺@Si₂₀H₂₀ cluster is expected to be the least stable structure kinetically. By comparison, other endohedral complexes have a moderate kinetic stability.