合金催化剂用于合成甲醇

以Raney法研制了Cu-Zn-Al合金催化剂,并将其用于CO H_2合成甲醇反应。考察了合金在固定床中的组成及浸析条件对催化剂组成的影响。反应条件的试验结果表明,在反应温度为270℃,压力为50—80kg/cm~2,原料气空速8000—16000h~(-1),H_2/CO为1.5—3.0的条件下,合金催化剂对合成甲醇反应具有较好的活性和稳定性。在270℃,50kg/cm~2压力下,时空收率可达2.0ml/ml cat·h,70kg/cm~2压力下为3.4ml/mlcat·h,在连续九天的稳定性试验中活性稳定。在三相床搅拌釜中连续九天的运转结果表明,合金催化剂具有良好的耐磨性。对催化剂物理化学性能作了初步测定,X-射线衍射结果证明,催化剂的活性组份为零价铜。     

燃料电池铂钴锰合金催化剂的制备及性能

为提高PtCo/C合金催化剂的电化学性能,采用微波法合成铂钴锰催化剂前驱体,经高温热处理形成合金,最后通过酸处理得到铂钴锰合金催化剂(PtCoMn/C)。电化学测试结果表明:适量锰的添加可提升PtCo/C催化剂的活性和耐久性。PtCo Mn/C催化剂在0.9 V(vs RHE)电压下的质量比活性(MA)达到0.666 A·mg_Pt^-1,是传统Pt/C的2.66倍,是PtCo/C催化剂的1.30倍。在30 000圈催化剂加速耐久性测试中,PtCoMn/C合金催化剂的电化学活性面积(ECSA)和质量比活性(MA)仅下降6.9%和27.1%,均远低于Pt/C催化剂。     

助催化剂五氧化二磷对钒催化剂活性影响的规律性

本文依据集团结构适应性理论,提出催化剂氧化活性理论模型,通过实验证实了"模型"的合理性。并找出助催化剂P₂O₅对V₂O₅/SiO₂催化剂活性影响的规律。解释了氧化活性概念不能解释的许多事实。     

CO优先氧化反应MnCu/Ce催化剂的制备及性能

采用共浸渍法制备较低Cu含量的MnCu/Ce催化剂,通过XRD、BET、H₂-TPR、XPS和CO₂-TPD等表征手段对催化剂进行表征,考察催化剂焙烧温度对催化剂结构、性质及其在含有CO₂的富氢气氛下对CO优先氧化性能的影响。结果表明,MnCu/Ce催化剂均有Cu/Mn-O-Ce固溶体形成,其中,在焙烧温度600℃制备的催化剂中,Mn与Cu、Ce之间相互作用较强,形成较多三元氧化物固溶体,氧空位/Ce³⁺含量高,具备良好的CO-Prox活性。此外,对反应条件的考察发现,添加不同分压Ar对催化剂的CO-Prox活性影响较小,气体空速和氧过量系数对催化剂活性影响较大,且反应原料气中CO₂的存在对CO-Prox反应有负面影响。氧过量系数为1.2、空速范围为20266-30400 mL/(g·h)时,CO转化率最高,达到94.7%。     

碳纳米管负载金属卟啉电催化剂制备及其催化活性

采用微波合成法制备了多壁碳纳米管负载钴卟啉(CoTMPP/MWNT)电催化剂,利用透射电子显微镜对催化剂微观结构进行了表征,并通过旋转圆盘和旋转环盘技术对电催化剂的氧还原活性进行了评价.结果表明,与有机回流合成法制备的催化剂相比,微波法合成的CoTMPP/MWNT催化剂具有更好的氧还原性能,半波电位正向移动110mV;与多孔碳为载体的CoTMPP/BP2000催化剂相比,多壁碳纳米管为载体的CoTMPP/MWNT电催化剂的起始电位高10mV,还原电流损失低21%,表现出更好的氧还原活性和稳定性.在CoTMPP/MWNT电催化剂表面进行的氧还原过程中电子转移数为3·6,H2O2生成量为18%.MWNT独特的电子特性、强抗腐蚀能力及其与活性钴离子之间的相互作用有助于改善催化剂的氧化还原性能.     

纤维催化剂用于裂解汽油双烯加氢的研究

本文报导一种以氧化铝纤维为载体的高效加氢催化剂。当用于裂解汽油双烯加氢时,其活性,选择性及稳定性均很好。在温和的反应条件下(温度40℃,压力40kg/Cm~2、氢油比(mol)0.5),液体空速可高达40ml/g·hr。在连续运转1000小时后,产品中双烯含量<0.5,催化剂活性未见下降。此外,还讨论了此类催化剂活性较高的原因。     

乙炔黑/二氧化锰催化剂的制备与分析

通过机械搅拌法制备了乙炔黑/二氧化锰催化剂,并通过XRD、SEM等分析手段对催化剂进行表征分析,结合催化剂对活性艳红X-3B的催化臭氧氧化降解实验探究催化剂的稳定性、重复性以及催化性能。XRD分析表明制备的二氧化锰为ε-MnO_2,结合SEM分析可知乙炔黑嵌入二氧化锰空隙中形成团聚体,BET数据表明催化剂的比表面积为80.828m~2·g~(-1),XPS与红外分析结合催化剂的催化臭氧氧化降解实验得出催化剂具有良好的稳定性与重复性,自由基猝灭实验可知催化剂的加入促进了臭氧氧化过程中·OH和O_2~–·的产生并且也提高了臭氧分子的利用率。     

甲醇气相羰基化Ni/AC催化剂的失活行为

采用连续流动固定床反应装置,Ni/AC作为催化剂,在533 K、1.5 MPa、CO/CH3OH/CH3I摩尔比20/19/1、7.5 gcat·h·mol－1下考察了催化剂的稳定性,并通过XPS、ICP和XRD等技术对甲醇气相羰基化反应前后Ni/AC催化剂进行了表征。结果表明,长时间运转催化剂表面形成NiI2,使具有催化活性的Ni0活性中心数量减少,活性降低。XPS结果显示羰基化活性中心Ni不断迁移并在催化剂表面富集,导致积炭效应,堵塞催化剂孔道,使催化剂失活。进一步对积炭类型研究,发现形成的碳物种主要是石墨型碳。Ni向催化剂表面迁移富集,并与CO形成可挥发的Ni(CO)4,造成金属镍的大量流失由ICP所证实。     

新型复合负载金属-支撑水相催化剂

 复合催化剂SAP/Rh-SiO2中匀相组分和多相组分具有协同作用。本文主要考察V助剂对Rh-V/SiO2多相催化剂和SAP/Rh-V-SiO2复合催化剂1-己烯氢甲酰化性能的影响。实验结果表明：加入助剂V之后，Rh-V/SiO2催化剂的活性（147.2h-1）比Rh/SiO2催化剂的活性（20.8h-1）有很大提高，而复合SAP/Rh-V-SiO2催化剂的活性（594h-1）比SAP/Rh-SiO2催化剂的活性（370.5h-1）提高很多。V有很强的储氢作用，在Rh-V/SiO2催化剂上更容易发生氢溢流，因此该类复合催化剂的作用机理可能是多相催化剂上产生的H和CO溢流等活性物种溢流至烯烃配位的匀相催化剂活性上发生反应，从而促进复合催化剂活性的提高。     

新型钴-聚吡咯-碳载Pt燃料电池催化剂的制备与表征

采用脉冲微波辅助化学还原法制备了钴-聚吡咯-碳(Co-PPy-C)载Pt催化剂(Pt/Co-PPy-C),其中Pt的总质量占20%.利用透射电镜(TEM)、光电子射线能谱分析(XPS)和X射线衍射(XRD)研究了催化剂的结构,用循环伏安(CV)、线性扫描伏安(LSV)等方法考察了其电化学活性及氧还原反应(ORR)动力学特性及耐久性.Pt/Co-PPy-C电催化剂的金属颗粒直径约1.8 nm,略小于商用催化剂Pt/C(JM)颗粒尺寸(约2.5 nm);催化剂在载体上分散均匀,粒径分布范围较窄.Pt/Co-PPy-C的电化学活性比表面积(ECSA)(75.1 m2·g-1)高于商用催化剂的ECSA(51.3 m2·g-1).XPS测试表明,自制催化剂表面的Pt主要以零价形式存在.而XRD结果显示,自制催化剂中Pt(111)峰最强,Pt主要为面心立方晶格.Pt/Co-PPy-C具有与Pt/C(JM)相同的半波电位;在0.9 V下,Pt/Co-PPy-C的比活性(1.21 mA·cm-2)高于商用催化剂的比活性(1.04 mA·cm-2),表现出更好的ORR催化活性.动力学性能测试表明催化剂的ORR反应以四电子路线进行.CV测试1000圈后,Pt/Co-PPy-C和Pt/C(JM)的ECSA分别衰减了13.0%和24.0%,可见自制催化剂的耐久性高于商用Pt/C(JM),在质子交换膜燃料电池(PEMFC)领域有一定的应用前景.     

碳纳米管负载的Pd-Ag-Sn催化剂对甲酸的电氧化（英文）

采用硼氢化钠还原的方法合成了碳纳米管负载的钯基纳米催化剂(Pd/CNT,Pd_7Ag_3/CNT,Pd_7Sn_2/CNT,Pd_7Ag_1Sn_2/CNT,Pd_7Ag_2Sn_2/CNT和Pd_7Ag_3Sn_2/CNT)。通过XRD,TEM和XPS对其进行了表征,结果表明,相比Pd/CNT和Pd-Ag(或Pd-Sn)催化剂的纳米颗粒,Pd-Ag-Sn催化剂展现出了更小的平均颗粒尺寸(2.3 nm)。此外,还通过循环伏安(CV)和计时电流法(CA)测试了这些催化剂对甲酸氧化的电活性,在酸碱介质中,Pd-Ag-Sn/CNT对甲酸氧化都表现出了更高的电流密度。其中,Pd_7Ag_2Sn_2/CNT催化剂在酸碱介质中的电流密度分别是108.8和211.3 mA·cm~(-2),相应的Pd质量电流密度高达1 364和2 640 mA·mg~(-1),远远高于商业Pd/C,表明Pd-Ag-Sn/CNT催化剂对甲酸氧化表现出了极好的电催化活性。     

金属卟啉修饰的多孔聚苯胺基氧还原电催化剂

碳基非金属氧还原(ORR)电催化剂的研究近年来发展迅速,通过掺入杂原子等方法虽获得了一定的ORR活性,但仍需进一步提高。以此类电催化剂为基体,引入更多的活性位点,有可能获得更好的ORR活性。本文首先以带负电荷的SiO_2纳米球通过静电作用吸附带正电荷的质子化苯胺分子,再通过聚合反应实现聚苯胺(PANI)对SiO_2纳米球的包覆,之后将四甲氧基苯基铁卟啉(FeP)沉积在PANI表面,经高温热解,并去除SiO_2模板,得到了一种新型的多孔ORR电催化剂。在0.1 mol·L~(-1) KOH水溶液中,电催化剂的ORR半波电位达0.843 V (vs.可逆氢电极(RHE)),优于文献报道的大部分碳基非金属ORR电催化剂,与商业Pt/C相近。显著提高的ORR活性可能源于孔结构(平均孔径18 nm,孔容1.1 cm~3·g~(-1))、高比表面积(687.5 m~2·g~(-1))和高氮含量(6.4%)。在加速耐久性测试中,电催化剂的ORR半波电位衰减25 mV,与其它碳基非金属ORR电催化剂相当,且远优于商业Pt/C (衰减74 mV)。另外,电催化剂应用于氢氧根交换膜燃料电池(HEMFC)时的单池峰值功率密度达42 mW·cm~(-2)。     

有机高分子固载钯催化剂的羰基化和加氢催化性能

本文利用耐温性能较好的主链上含有多个配位原子(N,O)能成膜的直链高分子杂环联苯聚醚酮(PEK),带酚酞侧基的聚醚砜(PES-C)和两种聚酰亚胺(PCK和PIK)为载体固载PdCl~2,制备了高分子固载钯催化剂。研究了它们在烯丙基溴的常压羰基化反应和1-辛烯的常压加氢反应中的催化性能。考察了催化剂的制备方法、Pd含量、溶剂和高分子的主链结构对催化剂活性的影响。催化剂Pd-PEK(Ⅰ) (Pd wt%=0.22%)和Pd-PES-C(Ⅱ)(Pd wt%=0.28%)在温和的条件下对上述两反应都表现出了很高的催化活性。在极低的Pd含量(Pd wt%=0.04%)时,催化剂Pd-PES-C(Ⅲ)显示出了特别高的初活性,TOF~m~a~x分别达345mol CO/mol Pd·min和493mol H~2/mol Pd·min。实验结果表明制备方法等因素对催化剂的活性有很大的影响。     

壳聚糖修饰石墨烯负载铂镍催化剂的制备及对甲醇的电催化氧化性能研究

采用改进的Hummers法合成氧化石墨烯,以壳聚糖修饰的氧化石墨烯为载体,采用浸渍还原法制备了Pt_mNi_n/CS-RGO催化剂(m∶n=3∶1,1∶1,1∶3)。通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射及X射线光电子能谱对催化剂进行了表征,利用循环伏安法和计时电流法考察了催化剂的活性和稳定性。结果表明,Pt3Ni/CSRGO对于电催化氧化甲醇具有较高的活性和稳定性,Pt3Ni/CS-RGO在1.0 mol·L~(-1)KOH+1.0 mol·L~(-1)CH3OH溶液中的峰电流为189.89 m A·mg~(-1)。     

Zr改性MnO_x/MWCNTs催化剂的结构特征与低温SCR活性

以ZrO(NO3)2·2H2O为前驱体对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行了改性并负载MnOx制备了MnOx/ZrO2/MWCNTs催化剂.考察了Zr对催化剂低温选择性催化还原(SCR)反应活性的影响,并通过多种分析手段对催化剂的结构进行了表征.结果表明Zr的添加对催化剂的低温SCR活性具有显著的促进作用,当Zr负载量为30%时,催化剂活性最佳.X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱、透射电镜(TEM)、N2吸附-脱附的表征结果分析表明,适量的Zr改性促进了MnOx在载体表面的分散,增强金属氧化物与MWCNTs之间的作用,也能增加催化剂的比表面积、孔容和孔径.X射线光电子能谱(XPS)、H2程序升温还原(H2-TPR)和NH3程序升温脱附(NH3-TPD)的分析结果则显示,Zr能提高催化剂表面化学吸附氧浓度,促进Mn3+转化为Mn4+,从而使催化剂表面的活性位点增多,氧化还原能力增强,同时还提高了催化剂表面酸性位点的数量和强度,促进了NH3的吸附,是MnOx/ZrO2/MWCNTs催化剂低温SCR活性提高的主要原因.     

复相催化反应实验中活性催化剂的探索

为了改善流动法测定催化剂活性的实验,通过原位还原置换法将Ag负载于Raney-Cu表面,制备Ag/Raney-Cu催化剂,并比较了Ag/Raney-Cu与Raney-Cu及传统ZnO/Al_2O_3催化剂对甲醇分解反应的催化性能。研究发现所制备的Ag/Raney-Cu及Raney-Cu均显示了高于ZnO/Al_2O_3催化剂的低温催化活性。在250℃时,Raney-Cu的活性高于Ag/Raney-Cu;随着温度升高,Ag/Raney-Cu的活性显著增强,当温度升高至350℃,其活性高于Raney-Cu的活性。     

Fe、Co组成对Cu-Fe-Co基混合醇催化剂合成性能的影响

采用共浸渍法制备了一系列不同Fe、Co组成的Cu-Fe-Co基混合醇催化剂,对其CO加氢合成混合醇反应性能进行了考察,并采用BET比表面积分析、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）及H₂程序升温还原（H₂-TPR）等手段对其进行了表征.结果表明:Cu-Fe二元催化剂添加适量的Co可以明显提高催化剂醇的明空收率（STY）、CO转化率,而总醇选择性不变.当活性组分Cu、Fe及助剂Co的质量分数分别为25%、22%、3%时,催化剂醇的时空收率高达205.6 g·kg^-1·h^-1,CO转化率为56.6%.XRD、XPS和TPR结果表明:在Cu组分含量不变时,少量Co组分的引入使催化剂表面形成微量的CuFe₂O₄相,促进了Cu-Fe组分间相互作用的增强,改善了催化剂活性组分的分散度,有利于提高催化剂活性及醇的时空收率;随Co含量的增大,催化剂中金属组分间的相互作用发生转变,形成了Cu-Co尖晶石相,导致催化剂的醇选择性有所下降.     

碱性CeO_2载体对Ru/CeO_2催化剂氨合成活性的影响（英文）

钌基催化剂因其在低温低压下具有比常规的铁基催化剂更具活性的特点成为合成氨催化剂的理想选择.我们研究了Ce O_2载体表面碱性对Ru基合成氨催化剂的影响.通过调节KOH沉淀剂的量来制备具有不同碱性位点的Ce O_2载体(p H=10/11/12),证明了催化剂适当碱性位点密度提高了合成氨催化活性.催化性能测试结果表明,1.25%Ru/Ce O_2-11催化剂在3.8 MPa,450℃,H_2/N_2=3(60 m L獉min~(-1))下表现出优异的氨合成活性(7040μmol·g~(-1)·h~(-1)).Ce O_2-11的碱性位点增强了载体的电子给予能力,这有利于电子向活性金属Ru转移,从而促进了N_2的活化.碱金属和碱土金属的引入提高了活性金属Ru的还原能力.4%Cs-1.25%Ru/Ce O_2-11(12 000μmol·g~(-1)·h~(-1))催化剂具有更多的氧空位,这增加了Ru周围的电子密度并促进了N≡N的裂解.通过XRD,BET,SEM,CO_2-TPD,H_2-TPR和XPS分析了不同碱性Ce O_2载体对合成氨催化反应的影响.     

直接甲酸燃料电池氧还原碳载Au-Ir催化剂的电催化性能

用四氢呋喃(THF)络合还原法分别合成并比较了碳载金(Au/C)、碳载铱(Ir/C)、碳载金-铱(Au-Ir/C)催化剂对氧气还原和甲酸氧化的电催化活性.发现3种催化剂对甲酸氧化都没有电催化活性;Au-Ir/C催化剂对氧还原的电催化活性要远好于Au/C和Ir/C催化剂.表明Au-Ir/C催化剂适合作为直接甲酸燃料电池(DFAFC)的阴极催化剂.     

添加表面活性剂两步沉淀法制备甲醇催化剂

采用添加表面活性剂两步沉淀法制备了具有高表面铜相对浓度的超细甲醇合成催化剂。以组成为H2/CO/CO2/N2=66/27/3/4(体积比）的原料气对催化剂进行了活性评价。结果表明,该催化剂比传统并流沉淀法制备的铜基催化剂活性提高47.9%,比两步沉淀法和添加表面活性剂并流沉淀法制备的铜基催化剂活性分别提高9.3%和16.8%。利用SEM、XRD及XPS方法对催化剂的结构、形貌和表面金属组成进行了表征。