将穆斯堡尔谱应用于煤炭催化液化的研究——Ⅱ.某些变数对铁催化剂转化的影响

在以铁系物为煤液化催化剂的反应中,新生Fe_(1-x)是催化活性物种。Monta no认为煤液化条件下,FeS_2向Fe_(1-x)S转化的过程依赖于反应时间、温度和液化煤种。随着液化反应时间的增长,温度的提高,FeS_2转化率增大。液化反应体系的H_2S气体分压影响着Fe_(1-x)S的化学计量式。本文用穆斯堡尔谱研究了煤在铁系催化液化反应中,几种因素对Fe_(1-x)S生成情况的影响。     

铁氧化物前驱体结构与其催化煤液化性能的关系（英文）

煤直接液化生产液体燃料是煤洁净转化和高效利用的一种重要途径,是平衡富煤少油地区资源的有效技术手段.高效煤直接液化催化剂能够促进煤的热解,加速热解大分子的加氢裂化,提高液化产物中油的收率和油的品质.各种含铁物质如赤泥、天然铁矿石、合成型铁硫化物、合成型铁氧化物、以及油溶性和水溶性含铁物质都被用做了煤直接液化催化剂的前驱体,它们在煤液化条件下都能原位转化为磁黄铁矿相(Fe_(1-x)S)从而起到催化作用.由于前驱体组成和性质差异,原位生成的活性相的性质也会有较大差异,导致煤液化结果有很大不同.对前驱体的性质和其原位形成的活性相及其煤液化催化活性的关联研究,对于催化剂前驱体的筛选、设计和生产都具有非常重要的指导意义.但由于影响煤液化结果的因素很多,并且催化剂前驱体的来源、组成或制备条件的差异,很难判定前驱体的某一性质是影响煤液化催化活性的决定性因素,更难以获得前驱体的晶相、晶粒度、比表面积、粒度等因素与煤液化结果的趋势性关联关系.我们采用相同的制备方法和相同的反应原料,仅改变一个容易调变的温度参数,成功制备出同一体系且具有渐变微观结构的铁氧化合物前驱体,并在高压釜内考察了硫化性质和对神华神东煤的催化液化活性,通过SEM,XRD,TG,BET和H2-TPR等表征手段研究了不同温度合成的铁氧化物前驱体的微观结构与性质,进而探索建立与煤液化催化活性之间的关联.结果发现,铁氧化物的微观结构可以通过控制液相合成时的沉淀及氧化反应温度来调变,铁氧化物前驱体晶相是最重要的影响因素.正是得益于包含较多的γ-FeOOH和α-FeOOH晶相,以及较大的比表面积,较高的含水量和更多的活性氧数量,相比高温(70°C)合成的铁氧化物低温(20–30°C)合成的铁氧化物油收率可提高4.5%–4.6%.原位生成的活性相磁黄铁矿相(Fe_(1-x)S)的结构由其前驱体决定,其晶粒度与煤液化油收率呈近似线性对应关系,表明磁黄铁矿相晶粒度越低,煤液化油收率越高.最后我们以液化原料煤粉作为载体,考察了不同合成温度对负载的铁氧化物前驱体的影响,发现煤粉作为载体虽然不会过分干扰合成温度对铁化合物的晶相、形貌的影响,但可以起到良好的物理分散和降低铁氧化物前驱体粒度的作用,是改善煤液化性能的一种有效方式     

Fe-Mo/Al2O3加氢脱硫催化剂的穆斯堡尔谱研究—催化剂的物相组成与活性相

对氧化态和硫化态的Fe-Mo/Al_2O_3加氢脱硫催化剂进行了Mossbauer谱学的研究。催化剂样品主要含有Fe_2(MoO_4)_3和α-FeOOH。负载于γ-AlOOH后,Mossbauer谱产生明显变化。硫化后,得到Fe_(1-x)S的磁分裂谱,并在中间部分叠加了一个δ=0.35mm/s,△=0.78mm/s的双峰。由于这组双峰的出现是以Mo的存在为条件,并伴随着噻吩加氢脱硫明显的催化活性的出现,故说明存在着(Fe-Mo-S)活性相。     

复杂多相体系煤加氢液化反应与氢传递的研究

研究新疆淖毛湖煤(NMH)在四氢萘为溶剂条件下的加氢液化反应行为,探究了液化过程氢传递规律,并借助XRD、饱和磁化强度和扫描电镜表征手段,研究了煤液化条件下铁系催化剂的相态变化对煤液化性能的影响。结果表明,NMH煤在420℃、17 MPa就具有良好的液化效果;催化剂的活性态Fe7S8在煤液化反应初期发挥了催化作用,加氢液化后期,转变为非活性态Fe_9S_(10)和FeS;提高催化剂加氢活性并延长反应时间有利于沥青烯和前沥青烯加氢轻质化;催化剂有利于活化气相氢向煤的热解产物和溶剂转移,也有利于活化溶剂中的氢向煤的热解产物转移;溶剂对液化反应的活性氢贡献更大,约为气相氢的两倍,气相氢向溶剂传递的氢量随温度的升高、压力的增大和时间的延长变化不大,气相氢和供氢溶剂供氢与煤和沥青质向油气转化呈正相关。     

煤加氢液化铁催化剂的穆斯堡尔谱研究——Ⅰ.铁硫化物在加氢反应中的转化及活性机理

通过对铁硫化物催化剂及其液化残渣的穆斯堡尔谱测定,研究黄铁矿FeS_2在四氢萘(H_2气氛)中的热分解。由此制备得不同硫含量的铁硫化物催化剂,考察了它们在加氢液化过程中的转化及催化活性。     

纳米-微米铁修饰的维氏体氨合成催化剂（英文）

我们以商业预还原的维氏体(Fe_(1-x)O)氨合成催化剂为载体,采用Fe(NO)_3·9H_2O和H_2C_2O_4·2H_2O进行原位室温固相反应制备纳米铁或微米铁修饰的铁基氨合成催化剂,并通过XRD、SEM、TG-DTG、H_2-TPR等进行了表征.结果表明:Fe(NO)_3·9H_2O和H_2C_2O_4·2H_2O室温固相反应完全生成产物Fe_2(C_2O_4)_3·5H_2O,且产物分散于载体维氏体催化剂表面.通过纳米铁-微米铁的修饰,催化剂的氨合成活性有很大提高且稳定性好.催化剂活性随着Fe负载量的增加先增加后降低,负载量5%时催化活性最好,反应器出口氨浓由450℃(12.4%)、425℃(11.0%)、400℃(9.4%)分别提升至450℃(15.6%)、425℃(14.8%)、400℃(13%).通过一步简单的修饰,维氏体催化剂的氨合成活性提高约25%~38%.由于焙烧和还原,生成的Fe_(1-x)O或铁粒子与铁催化剂表面发生强相互作用,因此,反应过程中纳米铁或微米铁粒子能稳定存在,催化剂有较高的稳定性.     

哈密煤温和液化固体产物的理化性质及热解特性

为了合理利用哈密煤温和液化固体产物(MLS),对MLS的理化性质进行了考察,并利用热重分析技术研究了MLS及其萃取组分的热解特性和各萃取组分在热解过程中的相互作用。结果表明,相比于神华煤直接液化残渣,MLS中重质油含量较高(HS,36%),沥青烯(A,13%)、前沥青烯(PA,9%)含量较低。GC-MS结果表明,HS中烷烃含量较高(41.8%)。红外结果表明,HS中含较多烷烃侧链和取代官能团,A、PA次之,而四氢呋喃不溶物(THFIS)中基本不存在,表明其芳香性较高。MLS中的矿物质主要有液化过程生成的CaCO_3、原煤中的惰性组分SiO_2、NaCl、Al_2O_3·2SiO_2·2H_2O和残留的催化剂转化产物Fe_(1-x)S。热重结果表明,MLS起始热解温度和最大失重峰温均偏低,950℃失重率较高(54%),说明其热解活性较高。MLS各萃取组分在热解过程中存在正负两种相互作用,且与MLS中HS含量有关:当HS含量较高时,HS为MLS热解过程提供小分子自由基以促进挥发分逸出;当脱除部分HS或将HS全部脱除后,MLS各萃取组分中大分子自由基之间相互结合而抑制挥发分逸出。     

我国年轻煤加氢液化的研究——Ⅱ.铁矿催化剂影响的考察

在间隙式高压釜中以3673催化剂为对照,对几种铁矿和含铁废渣在煤加氢液化中的催化效果进行了考察。几种铁催化剂中,一种混合硫铁矿的效果最好,其次是海南岛铁矿。在试验条件下,前者对三种煤的转化率增加6—16%,后者增加5—7%。考察了催化剂粒度、不同溶剂和添加CS_2对铁催化剂活性的影响,发现减小粒度、添加CS_2和溶剂供氢性能较差时催化活性较好。通过分析对比探讨了硫铁矿的作用机理,可以认为是由于其还原物——磁黄铁矿和硫化氢两方面的作用。     

煤加氢液化铁催化剂的穆斯堡尔谱研究——Ⅱ.氧化铁在不同反应条件下的转化及催化活性

本文用穆斯堡尔谱学方法跟踪氧化铁催化剂在褐煤液化中随时间的演变过程,同时考察它们在不同S/Fe比系列和不同温度系列中的活性组分及其催化活性。此外,还就超细颗粒进行了探讨。     

煤加氢液化研究—沥青烯的加氢裂解

在快速升温和冷却的共振搅拌反应器中,以四氢萘为溶剂,对用山东滕县煤制备的沥青烯进行了加氢裂解试验。反应条件如下:反应温度380—430℃,氢初压9.0MPa,名义反应时间0—27min。试验结果表明,沥青烯加氢裂解的初始阶段为一级反应。计算了初始阶段的反应速度常数和表观活化能;加预硫化Ni-Mo催化剂(3673)时△E为140kJ/mol,不加催化剂时△E为174kJ/mol,与文献结果一致。试验还比较了3673、氧化铁、硫铁矿、德国赤泥和海南岛铁矿等催化剂对沥青烯加氢裂解的催化活性,其顺序为3673(预硫化)>Fe_2O_3 S>Fe_2O_3 Al_2O_3 S,德国赤泥 S,硫铁矿>海南岛铁矿 S。     

碳化铁超微粒子催化剂的表征及催化机理研究

用激光热解法制备了非晶态Fe/C超微粉,经有机溶剂洗涤及高温处理获得了碳化铁催化剂。用XRD、TEM及电子衍射测试结果表明,其粒度大都在1～4nm之间,为多晶态的α-Fe、Fe_3C。经测试表明,在常压下反应温度为380℃时,碳化铁超微粒子催化剂具有较高的活性和对低碳烯烃的高选择性。通过测试催化剂在使用过程中的物相变化,进一步证明了F-T合成催化活性物种为α-Fe、Fe_xC_y的碳化物机理。     

用热重分析法研究煤液化油的催化加氢

本文用热重分析方法研究了煤液化油的催化加氢，系统地考察了热重分析的各种操作条件对煤液化油以及它与固体催化剂的混合样品的热重分析结果的影响，并建立了一套条件实验步骤。实验结果表明，当催化剂存在于样品中时，与不含催化剂时相比，煤液化油的失重在低于３００℃时增大，而在大于３００℃时减小；用Ｈ２作为载气时煤液化油的失重比用Ｎ２作为载气时大；催化剂的催化加氢性能与煤液化油的失重之间存在着定性的关联；催化加氢活性最高的催化剂表现出最大煤液化油失重。     

五羰基铁和喹啉作用下的煤液化研究

五羰基铁催化剂用于山东兖州南屯煤和兖州北宿煤液化过程,明显提高了煤转化率和油与气体产率。四氢萘中配入一定量的喹啉作为煤液化溶剂,可改善溶剂供氢性能。通过循环溶剂实验证明五羰基铁催化剂能使溶剂不断氢化,从而提高油效率,降低氢耗量。本文就评价煤液化性能好坏、催化剂活性高低和溶剂供氢能力强弱等问题提出四个参数,且对煤液化过程进行了分析和评价。     

煤液化沥青分析表征及结构模型

对从煤液化残渣中萃取出的沥青类物质进行了固体13C-CP/MAS NMR分析、元素分析、红外光谱分析(FT-IR)和光电子能谱(XPS)分析,得到煤液化沥青的芳香结构单元信息及相关结构参数信息。结果表明,煤液化沥青芳香桥碳与周碳之比为0.115,芳香碳原子的存在形式以苯结构为主;脂肪结构多以甲基和环状亚甲基形式存在;氧主要以羰基、酯基的形式存在;氮主要以吡咯的形式存在。利用结构参数和分析表征结果构建了煤液化沥青的大分子结构模型,并运用13C-NMR预测软件ACD/CNMR Predictor计算了煤精制沥青大分子结构模型的13C化学位移。根据计算结果对大分子结构模型进行了修正,获得了与实验谱图吻合较好的大分子结构模型。     

微波辐照增强原煤磁分离脱硫机理探讨

采用~(57)Fe穆斯堡尔谱学方法,研究微波-磁分离法脱硫机理及微波辐照深度对脱硫率的影响。结果表明,微波选择性介质加热,可以激励煤中顺磁性黄铁矿FeS_2热解,使其转化为非化学计量的磁黄铁矿Fe_(1-x)S(0相似文献   

含铈多元氧化物的活性结构及在丙烯氨氧化中的作用

本文利用流化床反应器研究了多元复合氧化物PMo_(12)Bi_3Fe_(8-x)Ce_xK_(0.1)O_y(x=0-8)中稀土元素铈对丙烯氨氧化的催化作用,并用x-射线衍射、红外光谱、扫描电镜和热重技术表征了催化剂的结构,发现x=2-3时,丙烯腈的收率最高。催化剂中存在Fe_2(MoO_4)_3,Ce_2(MoO_4)_3、α-Bi_2O_3、3MoO_3。这三种物相的互相溶解和凝结形成固溶体和准均相,使活源。份在各物相表面或界面上均匀分布,由此产生的各活性组份的协调作用是催化活性的主要来性组铈能抑制MoO_3升华,稳定活性相结构。     

铁基超细粒子催化剂的F-T反应性能研究——Ⅰ.Fe-Mn催化剂的反应性能、活性相结构及锰的作用

由复合物控制降解法制得的Fe-Mn超细粒子催化剂同时具有高的CO转化率和较高的低碳烯烃选择性,并能一定程度地抑制甲烷和高沸点烃的生成。反应初期催化剂的活性相是在不断变化的,导致了F-T活性和选择性随反应时间的不断改变。类尖晶石相(Mn_xFe_(3-x)O_4)是高转化率条件下稳定的F-T活性相。在稳态条件下,Mn主要以MnCO_3形式存在,它与铁物相紧密接触可以显著提高低碳烯烃选择性和降低甲烷选择性。     

羟基磷灰石包覆γ-Fe2O3担载氧化钼:一种新型磁性可回收的烯烃环氧化多相催化剂

制备了羟基磷灰石(HAP)包覆纳米γ-Fe2O3颗粒复合材料(HAP-γ-Fe2O3),并进一步采用浸渍法担载氧化钼(MoOx/HAP-γ-Fe2O3).高分辨透射电镜结果表明,γ-Fe2O3纳米颗粒被包覆于HAP当中,平均粒径为1～3 nm.所制各催化剂对以叔丁基过氧化氢为氧化剂的烯烃环氧化反应显示了良好的催化活性,...     

铁锆复合氧化物催化甲醇与CO2直接合成 DMC反应性能

采用溶胶-凝胶法制备的铁锆复合氧化物催化甲醇与CO2直接合成碳酸二甲酯（DMC）反应,其催化活性远高于氧化铁和氧化锆,当铁锆摩尔比为5：1时,其催化活性是氧化锆的2倍。利用XRD、XPS、IR、TPD和N2物理吸附-脱附等技术对催化剂进行了表征。结果表明,氧化铁主要以六方晶相的α-Fe2O3形式存在,氧化锆主要以四方晶相存在,铁锆之间发生了相互作用,使铁锆复合氧化物表面L酸增强和少量B酸产生。L酸的增强和B酸的产生是催化剂催化活性增加的主要原因,并对催化剂的催化作用机理进行了探讨。     

镧改性铁催化剂的研究——Ⅰ.镧改性铁催化剂的载体与活性组分的相互作用

用穆斯堡尔谱、程序升温还原和Cahn微量天平技术研究了Fe_2O_3/γ-Al_2O_3,Fe_2O_3-La_2O_3/γ-Al_2O_3和Fe_2O_3/La_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂的载体与活性组分的相互作用。结果表明:用La_2O_3改性后的Fe_2O_3/La_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂,载体与活性组分的相互作用加强,使FeO(Ⅱ)相得到稳定并难以还原为零价铁。同时改性的效果与La_2O_3的添加方式有关,对共浸催化剂Fe_2O_3-La_20_3/γ-Al_2O_3·La_2O_3可能仅起到助剂的作用。La_2O_3的添加还提高了催化剂的还原速度。