活性炭材料对镍基催化剂乙醇气相羰化性能的影响

采用浸渍法制备了负载在竹炭(BC)、柱状煤质炭(CYC)、果壳炭(FC)、木质炭(WC)和椰壳炭(CC)上的5种Ni基催化剂,考察了镍分散度、还原性能及催化乙醇气相羰化制丙酸的性能.用N2物理吸附法、X射线光电子能谱和程序升温脱附等方法研究了活性炭的孔结构特性、表面含氧官能团种类和数量.结果表明,Ni/CC的羰化活性最高,乙醇转化率和丙酸选择性分别为96.1%和93.2%,而Ni/BC的羰化活性最低,乙醇转化率和丙酸选择性分别为63.0%和32.7%.催化剂催化羰化性能与其载体活性炭材料的性质密切相关.     

Ni-M(M=Cu，Zn，Ce)/C双金属催化剂上的乙醇气相羰化

利用等体积浸渍法制备了NiM_0.2(M=Cu, Zn, Ce)/C双金属催化剂及Ni/C催化剂,考察了其乙醇气相羰化制丙酸的活性。结果表明,4种催化剂的活性大小顺序为NiCe_0.2/C＞Ni/C＞NiCu_0.2/C＞NiZn_0.2/C,催化剂NiCe_0.2/C的羰化活性最高,乙醇转化率和丙酸的选择性分别为98.0%和95.1%,而催化剂NiZn_0.2/C的羰化活性最低,乙醇转     

Ni/AC催化剂的分散阈值及阈值效应

 采用浸渍法制备了以活性炭为载体的镍催化剂,用X射线衍射(XRD)和热重(TG)手段分别考察了前驱体及浸渍液溶剂对活性组分Ni在载体上分散度的影响. XRD测试结果表明,以水为浸渍液溶剂制得的催化剂,经550 ℃焙烧后,前驱体为Ni(NO3)2时, Ni的分散阈值为0.065 g/g, 而前驱体为NiAc2时, Ni的分散阈值为0.058 g/g. 对于前驱体为Ni(NO3)2的催化剂,若浸渍液溶剂用甲醇, Ni的分散阈值则为0.082 g/g, 比水作溶剂时的阈值大. 说明前驱体镍盐中的阴离子和浸渍液溶剂均对活性物种与载体之间的相互作用有影响,从而导致镍的分散容量有差异. TG的阈值分析结果略小于XRD的测试值. 活性评价结果显示,负载Ni催化剂在甲醇气相羰基合成醋酸反应中存在较为明显的阈值效应.     

Pd(PPh3)2Cl2CuCl2/AC催化乙醇氧化羰化合成碳酸二乙酯

采用浸渍法制备了乙醇直接气相氧化羰化合成碳酸二乙酯的负载型催化剂，并在连续流动固定床反应装置上评价了催化剂的反应活性，考察了催化剂活性组分、载体、活性组分负载量等因素对催化反应活性的影响。结果表明，活性炭是较好的载体，CuCl2是较好的铜盐前驱体，添加了Pd(PPh3)2Cl2的CuCl2/AC催化剂活性更高。当Cu负载量为9.0%，Pd负载量为0.5%时，催化剂的活性较好。在优化的催化剂制备条件下，乙醇的转化率超过30%，碳酸二乙酯（DEC）的选择性达到95%。     

制备因素对Ni/C催化剂上乙醇气相羰基化反应性能的影响

采用等体积浸渍法制备负载型Ni/C催化剂,考察了制备因素对乙醇直接气相羰基化反应的影响。实验结果表明,催化剂最佳制备因素为,Ni的质量分数为5%,活性炭采用水洗预处理,控制浸渍液的pH值为8.0～9.0,焙烧温度为450℃,H₂还原温度为400℃。采用上述参数制备的Ni/C催化剂,其乙醇转化率和丙酸选择性分别为96.14%和95.71%。利用N₂物理吸附法研究载体预处理对催化剂比表面积、孔容及孔径的影响和X射线衍射法(XRD)研究了活性组分在惰性气氛中焙烧时的分散状况。     

镍基催化剂上苯酐选择性加氢合成苯酞

分别以SiO2,TiO2,γ-Al2O3,TiO2-SiO2和TiO2-Al2O3为载体,以硝酸镍为镍源,采用等体积浸渍法制备了一系列镍基催化剂,并将其用于苯酐选择性加氢合成苯酞反应.结果表明,以TiO2-SiO2为载体制备的镍催化剂上Ni0活性组分分散度较高,催化剂表现出较高的活性和苯酞选择性.在此基础上,采用溶胶-凝胶法制备出了一系列Ni/TiO2-SiO2催化剂,考察了催化剂制备中各因素(包括溶剂、焙烧温度、还原温度和镍前驱体类型等)对其催化苯酐加氢反应性能的影响.结果表明,将镍前驱体溶于不同溶剂制备的催化剂性能差异很大,其中以水为溶剂制备的催化剂活性较高,且性能优于等体积浸渍法制备的相应催化剂.焙烧温度和还原温度过高会导致活性组分镍晶粒度变大,致使催化剂活性明显降低.镍源对Ni/TiO2-SiO2催化剂的性能影响较大,以硫酸镍为镍源制备的催化剂几乎无活性,而以氯化镍和硝酸镍为镍源制备的催化剂表现出较高的催化活性和选择性,其中以氯化镍制备的催化剂性能略高于硝酸镍,苯酐转化率为100%,苯酞选择性为88.5%.     

Ni/CeO2前驱体分解方法对CO甲烷化活性的影响

CO甲烷化制备合成天然气是煤化工的重要过程之一,也是合成氨过程和燃料电池除去痕量CO的重要反应.CO甲烷化催化剂包括贵金属催化剂和镍基催化剂.其中,镍基催化剂由于具有较好的活性以及较低的成本受到广泛的重视.目前,镍基CO甲烷化催化剂仍需解决的问题是提高低温活性以及抗积碳性能.目前的改进方法主要包括:(1)控制催化剂尺寸;(2)控制催化剂结构;(3)提高Ni-载体的相互作用;(4)使用结构可控的载体;(5)改进载体性质.其中,通过控制催化剂尺寸来控制催化剂结构是一种有效的改进方式.使用冷等离子体来分解镍前驱体是一种快速有效的制备尺寸小、分散度好的镍基催化剂的方法.本文使用常压介质阻挡放电等离子体(150°C左右)分解硝酸镍前驱体,得到的催化剂再经过500°C氢气还原得到高分散Ni/CeO_2催化剂.作为对比,同时采用常规热焙烧方法分解硝酸镍制备了催化剂.对催化剂进行了X射线衍射(XRD)、CO脉冲化学吸附、CO程序升温脱附(CO-TPD)、CO红外漫反射光谱(CO-DFTIR)及X射线光电子能谱(XPS)等分析,同时进行了CO甲烷化反应活性和300°C下稳定性测试,发现等离子体分解制备得到的催化剂具有更好的CO低温甲烷化性能、更高的CH_4选择性、更好的低温稳定性和抗积碳性能.在250°C时,等离子体分解法制备的催化剂上的CO转化率能达到96.8%,CH_4选择性接近100%,但是热焙烧分解制备的催化剂上却只有14.7%的CO转化率.在低温(300°C)稳定性测试中,等离子体分解制备的催化剂具有优异的稳定性.与常规热焙烧方法得到的催化剂相比,等离子体制备得到的催化剂具有高的Ni分散度、更高的CO吸附性能以及更强的金属-载体相互作用.由于金属-载体相互作用被加强,部分电子由载体转移到金属Ni上,增强了金属与CO反键π轨道之间的电子密度, C–O键更易断裂,有利于甲烷化的发生.此外, XPS分析表明等离子体制备的催化剂表面有更多的Ce~(3+),证明了更多氧空位的存在.在Ni-载体界面上CO的O原子更容易被CeO_2的氧空位捕获而解离.更高的分散度提供了更多的Ni比表面积,也有利于加氢过程的进行,从而提高甲烷化活性.CO甲烷化稳定性测试之后催化剂的TG-DSC表征结果表明,等离子体分解制备的催化剂具有更少的积碳及更多的活性镍组分,同时催化剂上积碳的氧化温度更低,表明积碳具有更好的反应活性.综上所述,等离子体低温分解制备的Ni/CeO_2表现出了更大的比表面积、更高的Ni分散度、增强的CO吸附性能和更多的氧空位,促进了CO甲烷化活性的提高.与文献数据相比,该催化剂具有更高的CO转化速率.     

V_2O_5/C催化乙二醛氧化为乙醛酸的研究

选用V2O5作为催化剂,活性炭为载体,偏钒酸铵的草酸溶液为浸渍前驱体,采用等体积浸渍法制备了V2O5/C催化剂,将其应用于乙二醛的液相氧化.并对反应液用液相色谱进行了定性,在确定了催化体系中氧化产物的基础上,考察了V2O5含量和焙烧温度对催化剂催化性能的影响,利用XRD和TEM等手段对催化剂进行了表征.结果显示,V2O5含量较低时(w(V2O5)<3%),催化剂的活性组分分散度较高,乙二醛转化率和乙醛酸的选择性都随着V2O5的含量提高而逐渐增加;当负载量为3%时,催化效果最佳,乙二醛转化率和乙醛酸的选择性分别达到16.16%和76.75%;当V2O5的质量分数大于3%时,V2O5颗粒在活性炭表面发生明显聚集,V2O5开始出现多层吸附,导致乙二醛转化率和乙醛酸得率略有下降.而焙烧温度是制备负载型催化剂的一个重要影响因素.焙烧温度的作用不仅在于使活性组分的前驱体充分分解,同时也影响着活性组分的分散状态.我们考察了经不同温度焙烧后的催化剂的活性,从表征结果来看,在473K以下焙烧时,可能活性组分的前驱体未能充分分解,活性中心数目较少,反应效果较差;当V2O5负载量为3%、焙烧温度为573K时,催化剂具有较高的催化活...     

Ni/MWCNT及镧改性Ni/MWCNT催化CO2甲烷化反应的性能

以多壁碳纳米管(MWCNT)为载体, 通过浸渍法制备了负载型镍催化剂和稀土镧改性的镍催化剂, 并对其二氧化碳甲烷化的催化性能进行了研究. 借助比表面积测试、程序升温还原(TPR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段研究了稀土镧的添加对Ni/MWCNT催化剂结构和表面组成、催化剂还原性能以及CO₂甲烷化反应性能的影响. 结果表明: 稀土镧改性的Ni/MWCNT较Ni/MWCNT催化剂具有更好的CO₂甲烷化活性, 镧组分的加入提高了催化剂表面的镍物种浓度和分散度, 弱化了氧化镍与载体MWCNT之间的相互作用, 促进了氧化镍的还原, 同时提高了表面镍物种的电子密度, 增加了对反应物的吸附能力, 从而提高了其CO₂甲烷化活性. 制备过程中稀土镧的添加次序对催化性能有较明显的影响, 其活性顺序为先浸渍镧后浸渍镍制备的催化剂活性明显好于先浸渍镍后浸渍镧制备的催化剂.     

活化过程对Ni-Fe催化剂的结构及二硝基甲苯催化加氢性能的影响

采用Fe粉替代Zn粉制备了Ni-Fe催化剂,探讨了醋酸活化过程对催化剂微观结构及催化二硝基甲苯(DNT)加氢制备甲苯二胺(TDA)催化性能的影响.实验结果表明,醋酸溶液的活化脱除了催化剂制备过程中生成的Fe2(OH)3Cl和未反应的Fe单质.活化时间的延长导致催化剂中Fe元素和活性组分Ni的含量逐渐增大,催化剂中Fe元素的存在导致Ni呈现富电子状态.随着活化时间(0.5~2 h)的延长,Ni-Fe催化剂中金属Ni的分散度和化学氢吸附量逐渐增大,原料DNT的转化率变化不大,而产品TDA的选择性逐渐升高;随着活化时间的进一步延长,金属Ni的分散度和化学氢吸附量逐渐减小,产品TDA的选择性逐渐降低.活化时间为2 h时制备的Ni-Fe催化剂加氢活性最高,DNT的转化率和TDA的选择性分别达到了99.9%和99.8%.通过对产物组成的分析可知,在二硝基甲苯加氢过程中生成了4种中间体,通过逐步加氢生成甲苯二胺.     

Study on Ni/C catalysts for vapor phase carbonylation of ethanol

Activated carbon-supported Ni catalysts for vapor phase carbonylation of ethanol to propionic acid in the presence of ethyl iodide as promoter were investigated. Under optimum reaction conditions, the conversions of carbon monoxide and ethanol were measured to be 81.4% and 98.4%, respectively, while the selectivity for propionic acid was found to be 98.65%. The catalyst was stable within 48 h on stream. XRD and XPS methods were used to characterize the structures and surface properties of the fresh and tested catalysts. The characterization results indicated that aggregation of nickel particles and formation of nickel iodide on the catalyst surface should be responsible for the deactivation of the catalysts.     

Ni-Sn-Cr/AC催化剂上乙酸甲酯气相羰基化合成醋酐反应的研究

以活性炭为载体,采用浸渍法制备Ni-Sn-Cr/AC催化剂,在连续流动固定床反应器上研究其对乙酸甲酯气相羰基化合成醋酐反应的催化性能。分别考察了Ni、Sn、Cr三种金属组分的负载量对催化活性的影响,进一步考察了反应压力、反应温度、反应时间对反应的影响。实验结果表明,在Ni9%-Sn12%-Cr6%/AC催化剂上,当反应温度205℃,压力5.5MPa,催化剂焙烧温度600℃,催化剂焙烧时间为4h的条件下,乙酸甲酯的转化率为38.8%,醋酐的选择性为81.1%。采用X射线衍射和元素分析技术分别对反应前和不同反应时间后的催化剂进行了表征。分析结果表明,Ni⁰是催化剂的主要活性中心,随着反应时间的延长,活性组分镍的流失现象比较严重,同时催化剂上出现积炭及载体骨架遭到破坏,是导致催化剂失活的主要原因。     

Study of catalytic hydrodeoxygenation performance for the Ni/KIT-6 catalysts

Ni/KIT-6 catalysts loaded with different amounts of metallic Ni were prepared by impregnation method. The prepared catalysts and their precursors were investigated through wide- and low-angle XRD, TEM, BET, H₂-TPR, and H₂-TPD analyzes. The catalytic hydrodeoxygenation performance of the catalysts was evaluated using ethyl acetate as a model bio oil compound. Results indicate that the catalytic hydrodeoxygenation performance of the prepared catalysts was directly related to hydrogen storage properties, hydrogen desorption properties, dispersion of the active component Ni, and so on. The ethyl acetate conversion and ethane selectivity of 25?wt% Ni/KIT-6 catalyst were 100 and 96.8%, respectively, at 300?°C, which shows the best performance. The hydrodeoxygenation activity of ethyl acetate was higher than that of methyl acetate and isopropyl acetate because of the effect of molecular polarity and size. And, this reaction is a structure sensitive reaction.     

Ni／MgO／Al2O3催化剂中Ni前体对甲烷—二氧化碳重整反应活性的影响

考察了以硝酸镍、氯化镍、硫酸镍、醋酸镍及硝酸六氨合镍5种Ni盐制备的Ni/MgO/Al2O3催化剂在CO2与CH4重整制合成气反应中的催化活性,发现Ni前体对活性有明显的影响,以硝酸镍、醋酸镍、硝酸六氨合镍为前体制备的Ni催化剂,反应性较高;以硫酸镍为前体制备的Ni催化剂,可能由于硫中毒等原因而显示出很低的活性;以氯化镍为前体制备的 Ni催化剂,其活性与制备方法有关,未经烧而直接还原的催化剂显示出较好的活性,X－射线粉末衍射（XRD）、BET比表面积及反应后的积量测定结果表明,以硝酸镍、醋酸镍、硝酸六氨合镍为前体制备的Ni催化剂,表面分散性好,比表面积大,积炭量少。     

由不同镍盐前体制备高分散Ni/SBA-15催化剂：活化氛围的影响

以硝酸镍和乙酸镍为镍前体,用浸渍法分别在空气和氢气氛围活化制得系列Ni/SBA-15催化剂,通过XRD、H₂-TPD、N₂物理吸附和在线质谱等物理化学手段对催化剂进行了表征,并结合微型高压反应釜萘加氢反应,评价了催化剂的加氢性能。结果表明,氢气氛围活化对硝酸镍为镍前体所制Ni/SBA-15催化剂的镍分散度和活性有显著促进作用,而空气氛围活化对乙酸镍为镍前体所制催化剂有明显促进作用。根据催化剂前体在不同氛围活化时的热分解产物,提出了活化氛围对不同镍前体制得Ni/SBA-15催化剂所产生的作用机理。     

镍负载量对乙醇水蒸气重整制氢催化性能和催化剂的影响

采用稳态实验对镍负载量对Ni/MgO催化剂在乙醇水蒸气重整反应的影响进行了研究。结果表明，在101.3kPa下，镍负载量越高，催化剂的活性越高。对于催化剂的选择性，存在一个最佳镍负载量为10%Ni/MgO。按选择性从大到小排序，不同镍负载量的催化剂为：10Ni/MgO>15Ni/MgO>12.5Ni/MgO>7.5Ni/MgO≈5Ni/MgO。热分析表明，焙烧过程中不同镍负载量的催化剂镍前体与载体前体之间发生的相互作用不同。XRD和TPR 表征结果显示，催化剂的晶体结构和还原特性也与催化剂上镍的负载量有关。焙烧过程中样品10Ni/MgO上镍前体与载体前体发生了两种相互作用, 并且其氧化态与其他催化剂相比具有特殊的结构和还原性。说明催化剂的选择性不仅受活性相Ni的影响而且受Ni活性相周围环境的影响。     

热处理对Ni/C催化剂上甲醇羰基化性能的影响

在惰性气氛中将Ｎｉ／Ｃ催化剂进行不同温度的热处理,采用ＸＰＳ,ＴＰＲ,ＢＥＴ和ＸＲＤ手段对其进行了表征。在加压和碘甲烷助催化剂的存在下考察了热处理温度和热处理次序对甲醇羰基化活性及醋酸收率的影响。结果表明,随着处理温度的升高,羰基化活性和产物收率明显提高,而热处理次序对反应性能影响甚微。热处理过程中活性炭保进了ＮｉＯ还原为金属Ｎｉ,使得镍活性中心的数目明显增加,并且氧化炭负载的镍催化剂的孔结构变化     

Ni-Fe/蒙脱土催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢的研究

采用浸渍法制备了一系列Ni-Fe/蒙脱土(MMT)催化剂,并应用于乙醇水蒸气重整制氢反应(ESR)。采用X射线衍射(XRD)、N_2吸附脱附分析和H_2-程序升温还原(H_2-TPR)表征手段对催化剂的物理化学性质、还原性能、碳沉积等进行了研究。结果表明,Ni-Fe/MMT催化剂中,Ni、Fe高度分散在载体MMT层间及表面,而且Fe的加入降低了Ni颗粒的粒径,增强了Ni~(2+)与载体的相互作用力。以10Ni5Fe/MMT为催化剂,在反应温度为500℃、水醇比为3∶1、空速为12 h~(-1),反应进行30 h后,乙醇转化率为100%,氢气选择性仍保持72%,副产物CO和CH_4含量明显降低。这是因为催化助剂Fe的引入,一方面,提高了Ni的分散度,使得ESR低温活性较好;另一方面,减小了Ni颗粒粒径,小颗粒的Ni有利于抑制甲烷的生成,并且Fe的加入加强了甲烷重整和水煤气变换反应,提高产物中氢气的选择性。