Ca对Cu/B/Ca/Al_2O_3结构及其催化醋酸仲丁酯加氢反应性能的影响

以γ-Al2O3为载体采用分步浸渍法制备了不同Ca O含量的Cu/B/Ca/Al2O3催化剂,并测试了其催化醋酸仲丁酯加氢制备仲丁醇的反应性能.Ca O含量对催化剂的结构、氧化还原性能、酸碱性和金属铜分散度的影响分别采用XRD、H2-TPR、XPS、NH3-TPD和N2O-H2氧化还原滴定实验进行分析.结果表明,适量氧化钙的引入对金属铜的分散度无明显影响,过量的氧化钙(20%)降低催化剂的比表面积,进而导致金属铜分散度的降低;但钙作为给电子助剂能够补偿电子从铜向氧化硼之间的迁移,提高催化剂的酯加氢活性.同时,氧化钙的引入能够有效消除Cu/B/Ca/Al2O3催化剂表面的强酸性位点并降低催化剂的酸量,减少醋酸仲丁酯加氢反应中酸催化副产物以及催化剂表面积碳的生成.     

Ru-Fe/C催化剂上邻氯硝基苯原位液相加氢性能

采用浸渍法制备Ru/C催化剂,并用于原位液相催化邻氯硝基苯(o-CNB)加氢合成邻氯苯胺(o-CAN)反应中.考察了浸渍顺序、助剂、还原温度、载体和助剂含量等因素对催化剂稳定性的影响.采用透射电子显微镜、X射线光电子能谱、傅里叶红外光谱和N2吸附-脱附等手段表征催化剂.结果表明,以15%Fe为助剂,活性炭为载体,制备得到的0.5%Ru-Fe/C催化剂经过523K氢气还原后o-CNB的转化率为99.7%,o-CAN的选择性达到98.7%,反应140h未出现明显失活.催化剂表面吸附CO导致中毒是失活的主要原因,同时对催化剂再生方法进行了探究.     

乙烯催化转化制备乙二醇反应中TS-1分子筛的失活

采用连续循环反应的方式考察了TS-1分子筛在催化双氧水氧化乙烯制备乙二醇反应中的失活过程.其中,新鲜、反应后和再生的TS-1分子筛采用氮气物理吸附、XRF、SEM、XRD、FT-IR和UV-vis等技术进行表征,反应后分子筛表面的吸附物种分别采用FT-IR、GC-MS和TG-DTA进行定性和定量分析.结果表明,反应过程中TS-1分子筛未发生明显的Ti物种的流失,乙二醇低聚物等大分子有机物在分子筛微孔通道内的聚集而引起的孔道堵塞和活性Ti位点可及度的降低是分子筛部分失活的主要原因.失活后的催化剂可以通过双氧水处理移除其表面吸附的物种而部分再生,而高温焙烧可以彻底清除分子筛孔道内沉积的有机物从而恢复分子筛的催化活性.     

气相法合成偏二氯乙烯的高稳定CsNO3/SiO2催化剂

用浸渍法制备CsNO₃/SiO₂催化剂,用于气相催化裂解1, 1, 2-三氯乙烷(TCE)制偏二氯乙烯(VDC)反应,考察了反应温度对CsNO₃/SiO₂催化剂失活的影响。研究发现,在较低反应温度( < 350 ℃)时, CsNO₃/SiO₂催化剂容易失活,在较高反应温度(> 400 ℃)时催化剂的活性较高且不易失活。反应后CsNO₃/SiO₂催化剂中CsNO₃物种转变为CsCl,催化剂表面存在积炭。导致催化剂失活的主要原因不是Cs物种转变和积炭,而是含氯反应产物在低温反应时难以从催化剂表面脱附。这些含氯反应产物能够高温脱附,从而使低温反应失活的催化剂再生。CsNO₃/SiO₂催化剂在400 ℃下100 h寿命实验中, TCE转化率和VDC选择性分别稳定为98%和78%,具有较好的工业应用前景。     

一步合成二甲醚催化剂烧结失活和原位再生的研究

采用共沉淀沉积法制备了CuOZnOAl2O3/γ Al2O3 HZSM 5复合催化剂,考察了其对CO加氢直接合成二甲醚的催化性能,研究了催化剂的失活和再生,并用H2-TPR、XRD、TPO、N2O化学吸附等表征方法对反应前后和再生后催化剂的物化性质进行了表征。结果表明,一步合成二甲醚催化剂的失活主要是由于活性位Cu晶粒的烧结长大;反应温度和原料气的组成是影响催化剂失活的因素,在低于220℃下,以N2/H2/CO/CO2为原料气会显著降低催化剂的失活速率。研究使用的氧化还原循环的再生方法能够使Cu晶粒发生再分散,并使失活的催化剂恢复了75%以上的活性。     

糠醛气相加氢制备糠醇Cu/SiO2催化剂的失活机理研究

采用共沉淀法制备了Cu/SiO₂催化剂，在固定床反应器上评价其糠醛气相催化加氢制备糠醇的反应性能，并采用XRD、H2-TPR、ICP-OES、XPS、TG、Raman、TEM等手段对使用后的Cu/SiO₂催化剂进行表征，研究其在反应中的失活机理。在常压、反应温度140℃、质量空速2.4 h^-1、氢醛比9.7的条件下，反应5 h内糠醛转化率均高于97%；反应6-21 h，糠醛转化率从96%快速下降到32%，说明Cu/SiO₂催化剂在糠醛加氢反应中快速失活，失活的主要原因是活性组分铜的团聚烧结和催化剂表面上积炭覆盖了反应活性位。     

焙烧温度对低温水煤气变换Au/Fe2O3催化剂性能的影响

采用改性沉积-沉淀法制备了系列低温水煤气变换Au/Fe2O3催化剂,发现经300℃焙烧的样品具有较好的催化活性和稳定性.并运用N2物理吸附、原位X射线粉末衍射(in situ XRD)、程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)等技术,探讨焙烧温度对催化剂性能的影响机制,同时对样品的失活原因进行了分析.结果表明,催化剂性能与焙烧温度引起的金和载体氧化铁的相互作用以及载体还原性质的变化密切相关.XPS表征结果说明,尽管反应后在催化剂表面有碳酸盐或类碳酸盐物种生成,但半定量分析表明这些物种的形成不是催化剂失活的主要原因;根据在低温水煤气变换反应过程中Au/Fe2O3催化剂的比表面积明显下降,载体的结晶度也明显提高,推断Au/Fe2O3催化剂载体的结构性质的变化才是其失活的主要原因.     

焙烧温度对低温水煤气变换Au/Fe2O3催化剂性能的影响

采用改性沉积-沉淀法制备了系列低温水煤气变换Au/Fe2O3催化剂, 发现经300 ℃焙烧的样品具有较好的催化活性和稳定性. 并运用N2物理吸附、原位X 射线粉末衍射(in situ XRD)、程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)等技术, 探讨焙烧温度对催化剂性能的影响机制, 同时对样品的失活原因进行了分析. 结果表明, 催化剂性能与焙烧温度引起的金和载体氧化铁的相互作用以及载体还原性质的变化密切相关. XPS表征结果说明, 尽管反应后在催化剂表面有碳酸盐或类碳酸盐物种生成, 但半定量分析表明这些物种的形成不是催化剂失活的主要原因;根据在低温水煤气变换反应过程中Au/Fe2O3催化剂的比表面积明显下降, 载体的结晶度也明显提高, 推断Au/Fe2O3催化剂载体的结构性质的变化才是其失活的主要原因.     

生物柴油合成反应中KNO3/Al2O3催化剂的活性物种与失活研究

制备了KNO₃/Al₂O₃负载型固体碱催化剂，通过XRD、DRIFT、低温氮吸附、ICP和碱度滴定等手段对催化剂表面性质进行了表征，研究了其对大豆油与甲醇酯交换制备生物柴油的催化性能，剖析了在反应过程中该催化剂的催化本质以及失活原因。结果表明，高温焙烧后Al₂O₃表面KNO₃完全分解，形成了大量偏铝酸钾分散在载体表面；在酯交换反应时Al₂O₃表面的偏铝酸盐等活性组分不断溶出并参与反应，这是该催化剂表现出高活性的主要原因。在反应过程中生成的产物生物柴油和甘油对催化剂的活性有很大影响，其中，生物柴油与活性物种发生的皂化反应是造成催化剂失活的主要原因。     

C-X(X=Cl,Br,I)键解离能作为烧结Au/AC催化剂再分散的描述因子及相关蕴意（英文）

负载型Au基催化剂在工业过程中具有非常广泛的潜在应用,如催化加氢/脱氢过程、精细化学品合成、能源催化转化及环境保护等过程,表现出很高的催化活性和选择性.Au基催化剂活性物种或活性中心基本由纳米粒子或化合物构成,但在应用过程中因Ostwald熟化效应或粒子迁移作用,尤其是高温高压等苛刻反应条件下,均随应用时间延长从小尺寸粒子逐渐长为大粒子,造成活性降低或完全失活,这也是负载型催化剂失活的最主要原因之一.其中因成本、稀缺等特性,负载型Au催化剂的烧结问题是影响和制约其应用的主要因素.除可通过载体改性、助剂和官能团配位稳定等方法来延缓其失活过程外,对已烧结催化剂的高效、快捷和绿色的再分散/再生过程也具有基础和应用研究的重要意义.活性炭载Au催化剂(Au/AC)广泛应用于乙炔氢氯化反应中,以期替代高毒性的汞基催化剂,但在反应过程中因高活性的Au~(3+)物种易被还原而形成Au~0物种进而烧结导致失活;如新鲜Au/AC催化剂表面的Au粒子尺寸为1-2 nm,经乙炔氢氯化反应后变为33 nm左右;随之在453 K、0.1 MPa、乙炔体积空速(GHSV)为600 h~(-1)、氯化氢与乙炔摩尔比为1.1的反应条件下,乙炔转化率从81.8%降至11.2%.如何有效对大粒子Au再分散/再生可为其应用提供有力支撑.有研究表明,气相CHI_3在甲醇羰基化反应过程中明显改变Au/AC表面的Au粒子尺寸;或采用浓盐酸或王水也可将烧结的Au/AC催化剂进行再分散/再生.但已有的Au基催化剂再分散/再生过程均伴随着强酸、强氧化或高毒性在分散剂的应用,对环境的影响及后续处理有明显的局限性,且再分散机理尚不明确.在前期工作基础上,本文采用系列卤代烃(碘代烃、溴代烃和氯代烃)对烧结的Au/AC进行再分散/再生研究.结果表明,在室温常压条件下CHI_3可以快捷高效地对烧结Au/AC催化剂进行再分散/再生,具有最优的再分散性能;通过对系列碘代烃C-I键的解离能分析,发现C-I解离能越低越有利于大粒子Au的再分散.同时,溴代烃和氯代烃对烧结的Au/AC催化剂也具有再分散能力,但比碘代烃的再分散效率低.C-X键的解离能与再分散效率有高相关性,即C-X键的解离能越低越有利于Au的再分散.总体上,三类卤代烃再分散效率高低顺序为C-IC-BrC-Cl.进而,通过不同分散过程中Au粒子分散状态推测了卤代烃对Au粒子的再分散机理,即卤代烃先在Au粒子表面化学吸附,然后C-X键解离,形成Au-X物种,小粒子Au在AC表面聚集并稳定,最后形成高分散Au粒子(粒径1 nm)催化剂.以乙炔氢氯化反应考察了再生Au/AC催化剂性能,结果表明,该催化剂上乙炔转化率可达79.4%,基本恢复至初始水平,且该方法可对失活催化剂进行多次高效再生.     

CO2加氢合成甲醇Cu/ZrO2催化剂的失活因素

采用低温氮气吸脱附、X射线衍射(XRD)、电镜(TEM)以及热重差热(TG-DSC)等手段,对不同反应时间下Cu/ZrO₂催化剂的物理结构、微观形貌以及积炭情况进行了表征,分析了催化剂的失活原因。结果表明,造成催化剂失活的主要因素是活性组分烧结;其次,表面积炭覆盖其活性中心也造成催化剂活性在一定程度上的降低;而催化剂比表面积对其活性的影响较小。     

钙硼对CuO/Al_2O_3催化剂结构及醋酸仲丁酯氢解性能的影响

以经氧化钙和氧化硼改性的氧化铝为载体,采用浸渍法制备了负载型CuO/Al2O3催化剂,采用XRD、BET、TPR和NH3-TPD技术对催化剂CuO/Al2O3进行了表征.结果表明,氧化硼既可以作为结构性助剂提高铜在催化剂表面的分散度,又可以作为电子性助剂有利于催化剂表面氧化铜物种的稳定;氧化钙的引入降低了催化剂表面酸性,有利于催化剂的选择性提高.采用氧化硼和氧化钙改性的Cu10B20Ca30为催化剂,醋酸仲丁酯转化率可达99.5%,生成仲丁醇和乙醇的选择性分别达98.9%和97.8%.     

In-Cu/SiO2催化剂用于醋酸甲酯加氢反应制乙醇

工业上常用玉米生产乙醇,从而造成粮食和燃料的选择两难局面.随着页岩气研究的不断深入以及全球可观的煤炭存量,用醋酸甲酯加氢制乙醇已引起广泛关注.铜基催化剂对酯加氢生成醇有高的转化率和选择性,其中铜铬催化剂性能较高,但铬对人体和环境的潜在危害限制了其广泛应用.Cu/SiO2催化剂价格低廉,环境友好,但其稳定性较差,容易失活不利于工业上应用.因此人们对Cu/SiO2催化剂进行改性.本文采用氨蒸法制备了一系列掺杂不同量氧化铟(In2O3)的Cu催化剂(In-Cu/SiO2).采用X射线衍射(XRD)、氮气吸脱附、氢气程序升温脱附(H2-TPD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)以及电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)等手段对催化剂进行了表征,同时评价了催化剂的活性和稳定性.结果发现,In2O3的改性提高了Cu/SiO2催化剂在醋酸甲酯加氢制乙醇反应中的活性和稳定性; 其中当添加1%In2O3时,醋酸甲酯转化率从83.7%提高至97.8% (反应温度523 K,反应压力3 MPa,氢酯摩尔比15,液时空速2 h?1),且对液时空速的变化耐受性比较强.当液时空速大于3 h?1时,随着液时空速的增加,Cu/SiO2催化剂的活性和选择性急剧下降,而1In-Cu/SiO2催化剂变化相对较小.TEM和XRD结果表明,适量In2O3的掺入改善了Cu/SiO2催化剂活性组分的分散性,铜粒径变小;FT-IR和N2O化学吸附结果显示,In2O3的加入使得页硅酸铜含量增加,从而有效地抑制了催化剂还原过程中铜的聚合,因此催化剂性能提高.XPS结果表明,表面Cu0和Cu+活性位点之间的协同作用有助于改善催化剂性能.Cu/SiO2和1In-Cu/SiO2催化剂100 h的稳定性测试发现,Cu/SiO2催化剂的失活主要是由于活性组分颗粒尺寸聚集变大和表面Cu0和Cu+分布的破坏所致; 而1In-Cu/SiO2催化剂物化性质几乎保持不变,表明适量的In2O3可稳定Cu/SiO2催化剂,延长其使用寿命.由此推断,In2O3可能作为一种隔离剂以抑制铜纳米粒子的热迁移和聚集,从而有效地提高Cu/SiO2催化剂活性和稳定性.     

F-T组分改性KCuZrO2催化剂上CO加氢合成异丁醇的性能研究

采用共沉淀法分别制备了不同F-T组分(Fe、Co、Ni)改性的KCuZrO_2催化剂,并用于催化CO加氢合成异丁醇。通过BET、XRD、TEM、XPS、H_2-TPR、CO-TPD以及in-situ DRIFTS对催化剂进行了表征。结果显示,F-T组分的加入促进了乙醇和丙醇的形成,但是对异丁醇选择性影响不同。结果表明,Fe促进了催化剂中各组分的分散,活性组分Cu在催化剂表面发生了富集,提高了H_2/CO活化吸附;另外,KFeCuZrO_2的催化剂表面含有较多的C1物种,有利于乙醇和丙醇进一步发生β-加成反应得到异丁醇,而Co和Ni改性的催化剂上缺少足够的C1物种,因此,异丁醇的选择性并未明显增加。Co的引入对催化剂结构以及Cu的分散影响不大,但是Co改性后催化剂性能有所下降,其原因是催化剂发生了失活; Ni添加后催化剂比表面积有所减小,且催化剂表面Cu/Zr物质的量比也降低到0. 19,催化剂粒径增大,Cu-Zr之间相互作用减弱,异丁醇选择性降低。     

Deactivation studies of nano-structured iron catalyst in Fischer-Tropsch synthesis

A nano-structured iron catalyst for syngas conversion to hydrocarbons in Fischer-Tropsch synthesis (FTS) was prepared by micro-emulsion method. Compositions of bulk iron phase and phase transformations of carbonaceous species during catalyst deactivation in FTS reaction were characterized by temperature-programmed surface reaction with hydrogen (TPSR-H2), and XRD techniques. Many carbonaceous species on surface and bulk of the nano-structured iron catalysts were completely identified by combined TPSR-H2 and XRD spectra and which were compared with those recorded on conventional co-precipitated iron catalyst. The results reveal that the catalyst deactivation results from the formation of inactive carbide phases and surface carbonaceous species like graphite, and it will be increased when the particle size of iron oxides was reduced in FTS iron catalyst.     

氢气对Ag/Al2O3和Cu/Al2O3催化剂选择性催化C3H6还原Nox反应的影响

 添加H2对Ag/Al2O3和Cu/Al2O3催化剂选择性催化C3H6还原NOx反应具有不同的影响. 原位漫反射红外光谱分析表明,在Ag/Al2O3催化剂上, H2的存在促进了C3H6部分氧化产物烯醇式物种(RCH=CH-O-)和乙酸盐等的形成,烯醇式物种和硝酸盐为主要反应中间体,二者间的相互反应性能很强,能形成高浓度的反应关键中间体异氰酸酯(-NCO)表面吸附物种,因此NOx的去除活性提高; 而在Cu/Al2O3催化剂上, H2的存在并没有促进C3H6部分氧化产物的形成,而且抑制了硝酸盐的形成,进而抑制了C3H6部分氧化产物与硝酸盐反应形成表面-NCO 物种,导致NOx的去除活性降低.     

完全液相法与溶胶-凝胶法制备Cu-Zn-Al双功能催化剂对浆态床一步法合成二甲醚的催化性能比较

采用完全液相法和溶胶-凝胶法分别制备了组成完全相同的Cu-Zn-Al双功能催化剂,用XRD、氮气吸附-脱附实验和XPS等手段对催化剂的性质进行表征,考察了催化剂对浆态床一步法合成二甲醚反应的催化性能.结果表明,两种方法制备的Cu基催化剂中Cu组分的物相和表面Cu含量明显不同,而催化剂的织构性质基本相同.完全液相法制备的...     

助剂对Cu/Cr催化剂上甲醇部分氧化制氢的活性影响

曾研究了Cu/Cr二元催化剂上甲醇部分氧化制氢的反应，发现当Cu/Cr比为6：4时，催化剂的Cu^0比表面积最大，呈现出较好的活性。在Cu/Cr（6：4）催化剂中添加Fe,Zn,Al等8种助剂，考察其对甲醇部分氧化制氢催化性能的影响，并着重研究了Zn助剂的作用。实验结果表明，Zn的引入，有利于催化剂活性的提高。当Zn含量为10％时，催化剂活性最好。XRD表征结果表明，Cu/Cr催化剂的失活与其表面上的Cu物种烧结有关，Zn的引入可明显增强Cu/Cr（6：4）催化剂的热稳定性，提高其寿命。     

Cu/Zn、Cu/Zn/Ni催化剂甲醇部分氧化制氢

研究了甲醇在Cu/Zn及Cu/Zn/Ni催化剂上部分氧化热耦合裂解制氢的反应,系 统地考察了不同O2/CH3OH比及反应温度下催化剂性能.当O2/CH3OH=0.2时,催化剂的性能最 佳.在同样条件下, Cu/Zn催化剂对CO的选择性较Cu/Zn/Ni催化剂低,更具优势. Cu/Zn催化 剂用于甲醇部分氧化反应时,甲醇转化率在150 h寿命实验中基本保持在90％左右. XRD谱图 表明Cu/Zn合金的生成是导致Cu/Zn系催化剂在甲醇裂解反应中快速失活的主要原因,而在部 分氧化反应中, O2的存在可抑制Cu/Zn合金的生成,使Cu/Zn催化剂表现出高度的稳定性.