费托合成 Fe基催化剂中铁物相与活性的关系

 采用连续共沉淀和喷雾干燥相结合的方法制备了微球形 Fe 基催化剂, 采用 N2 吸附-脱附、X 射线衍射和穆斯堡尔谱等手段, 考察了催化剂在不同还原条件下铁物相的转变, 并在浆态床反应器中评价了催化剂的费-托合成 (FTS) 反应性能. 结果表明, Fe 基催化剂在合成气气氛下首先从α-Fe2O3 转变为 Fe3O4, 然后转变为铁碳化物 (FexC); 还原压力的增大有利于 α-Fe2O3 向 Fe3O4 的转变, 而抑制 Fe3O4 向 FexC 的转变; 还原空速的增加则促进 Fe3O4 转变为 FexC. 催化剂的 FTS 反应活性随着催化剂中 Fe3O4 含量的增加而逐渐下降, 而随着 FexC 含量的增加而逐渐上升.     

焙烧温度对乙苯脱氢催化剂Fe2O3-K2O性能的影响

用混合法制备了Fe2O3-K2O乙苯脱氢催化剂,并用压汞法、X射线衍射、穆斯堡尔谱、程序升温还原和热重-差热分析等表征手段,考察了焙烧温度对催化剂的催化活性、比表面积、体相结构和还原性能的影响.结果表明,随着焙烧温度的升高,催化剂的比表面积逐渐减小,平均孔径逐渐增大;尖晶石K2Fe22O34中正四面体Fe3 的含量逐渐减少,正八面体Fe3 的含量逐渐增多,催化剂逐渐变得容易被还原;催化剂的催化活性差别不大,但达到平稳时所需的诱导期逐渐缩短.过高的焙烧温度不利于催化剂的稳定性.     

Ni的引入对Pd/Al2O3催化甲烷燃烧性能的影响

采用浸渍法制备了Ni掺杂的Pd/Al2O3催化剂,考察了其低浓度甲烷催化燃烧活性和水热稳定性.结果表明,随着Ni的引入及其含量的增加,Pd/Al2O3催化剂性能明显提高,Ni含量至20%时,在0.4%CH4,4%H2O和空气平衡的原料气组成,80000h-1空速和600oC条件下反应150h后,CH4转化率仍能保持在97.5%以上.X射线衍射、H2程序升温还原、NH3程序升温脱附和透射电镜等结果表明,NiAl2O4晶相的形成改善了载体酸性和活性组分的分散度,从而提高了催化剂性能.     

沉淀铁催化剂在F-T合成反应过程中的物相变化

 采用元素分析、X射线衍射和穆斯堡尔谱等手段研究了喷雾干燥沉淀Fe-Cu-K/SiO2催化剂在F-T合成反应过程中的物相变化. 结果表明,新鲜催化剂样品主要由α-Fe2O3组成,且81.1%的α-Fe2O3粒径小于13.5 nm. 随着反应时间的延长,催化剂表面碳沉积物的含量逐渐增多,不饱和度逐渐增大; χ-Fe5C2的含量逐渐增多,Fe3O4的含量逐渐减少并趋于稳定. 超顺磁Fe3+的含量呈先增加后减少的变化趋势. 由于碳沉积物是由CO生成的,而χ-Fe5C2是由α-Fe2O3经Fe3O4生成的,故催化剂表面碳沉积物的生成先于χ-Fe5C2的生成.     

F-T合成Fe/Cu/K/Al2O3催化剂的结构性质、还原及碳化行为

采用连续共沉淀与喷雾干燥成型技术相结合的方法制备了微球状Fe/Cu/K/Al2O3催化剂, 结合TG、N2物理吸附、XRD、H2-TPR、CO-TPR、Mossbauer谱等表征手段, 研究焙烧温度对Fischer-Tropshc (F-T)合成铁基催化剂的结构性质、还原行为和碳化行为的影响. 结果表明, 较高的焙烧温度有利于碳酸盐的分解和结晶水的脱除, 促进了催化剂的还原. 随着焙烧温度的进一步升高, 催化剂的比表面积减小, 平均孔径增大, α-Fe2O3晶粒的粒径增大, 催化剂中金属与载体的相互作用增强, 从而削弱了CuO、K2O助剂的作用, 严重抑制了催化剂的还原和碳化.     

焙烧温度对费托合成铁基催化剂还原动力学的影响

采用沉淀法和喷雾干燥技术制备了一个典型的费托合成铁基催化剂(100Fe/3K/6SiO_2,质量比)所得样品在不同温度下焙烧5 h.分别利用N_2吸附和穆斯保尔谱表征了催化剂的织构和物相性质,同时利用热重分析仪记录了催化剂在H2气氛中的还原过程,并利用气固反应模型对还原曲线进行了动力学模拟.结果表明,300~600℃焙烧后催化剂的还原过程可用相同的模型拟合,其中由α-Fe_2O_3还原为Fe_3O_4的过程可用一维晶相形成与生长模型或三维相界面反应模型描述,Fe_3O_4还原为α-Fe的过程受二维晶相形成与生长模型控制.而对于700℃焙烧后的催化剂,其还原过程可能受晶相形成与生长模型和收缩核模型共同影响.随着焙烧温度的提高,催化剂的还原能力减弱,还原过程活化能升高.这可能是由于焙烧温度的提高导致晶粒尺寸增大和晶格缺陷减少所致.     

高温煤气脱硫 Ⅰ.铁基脱硫剂的相态特征和活性

用穆斯堡尔谱考察了氧化铁脱硫剂在高温煤气中还原及硫化时的铁形态变化规律。在反应开始阶段，原脱硫剂中的α-Fe2O3即被迅速还原成Fe3O,Fe3O4可进一步还原转化成α-Fe。反应初期Fe3O4和α-Fe都参与脱硫反应，其中α-Fe具有较高的脱硫活性，对整个脱硫过程而言α-Fe是主要的脱硫活性相。铁化合物与硅铝氧化物载体间存在相互作用，形成磁微 晶颗粒及少量γ-Fe。在高温煤气条件下，FeS是唯一的铁硫化物，θ－Fe3C则是α－Fe转化中的主要产物。适量的θ－F e3C对脱硫有促进作用。     

Ca-Sm2O3-Fe体系生成Sm2Fe17的研究

对由Ca-Sm2O3-Fe体系通过还原扩散反应生成Sm2Fe17合金的过程进行热力学和动力学分析; 研究了产物Sm2Fe17合金的收率及Sm和残余CaO的含量. 结果表明 还原扩散法制备Sm2Fe17合金的收率较高, 均大于80%, 且残余CaO的含量极低, 均小于0.55%; 随着温度的上升和反应时间的延长, Sm2Fe17合金的收率和Sm2Fe17合金中Sm的含量均增大. 收缩核模型处理结果表明 液态Sm和固态Fe之间的包晶反应为整个还原扩散反应过程的控速步骤; 还原扩散反应的表观活化能为73.74 kJ·mol-1, 指前因子为7.79×10-3.     

Cr 助剂对 Fe 基催化剂结构和费托合成性能的影响

 采用 N2 吸附-脱附、X 射线衍射、穆斯堡尔谱、X 射线光电子能谱、程序升温还原和热重分析等技术研究了助剂 Cr 含量对 Fe 基费托合成催化剂的织构性质、还原行为以及物相变化的影响. 在 H2/CO = 2.0, 260~300 oC, 1.5 MPa 和 2 000 ml/(g•h) 条件下, 在固定床反应器中考察了 Cr 含量对 Fe 基催化剂费托合成反应活性和产物烃选择性的影响. 结果表明, 在氧化态催化剂中, Cr 助剂与 Fe 物相存在较强的相互作用, 形成固溶体相 α-(Cr1-xFex)2O3; 随着 Cr 含量的增加, 逐渐由单一的富 Fe 相 α-(Fe1-xCrx)2O3 向富 Fe 相和富 Cr 相 α-(Cr1-yFey)2O3 两相过渡. Fe-Cr 固溶体的生成显著抑制了催化剂的还原, 导致催化剂还原度降低, 因而催化剂活性下降. 同时, Cr 的添加提高了甲烷和轻质烃选择性, 但抑制了水煤气变换活性.     

Cu-Fe基催化剂上CO加氢反应过程中物相的转化行为

研究了Cu-Fe基催化剂上CO加氢反应过程中各组分尤其是铁的体相和表面微观结构的转化行为.通过XRD、Mssbauer谱、XPS和Raman光谱等表征手段全程跟踪铁形态的变化.结果表明,还原后体相的铁发生了明显的碳化,物相以Fe3O4和χ-Fe5C2为主,随着反应温度的升高,χ-Fe5C2的含量出现最大值.而还原后催化剂表面没有检测到明显的铁的碳化.这种表面性质与体相的差异来源于铁独特的还原方式,这种还原方式造成锌和锰等组分在催化剂表面富集.而在反应过程中,系统中还原/氧化气氛的变化导致铁组分在催化剂表面富集.还原后自由碳原子在催化剂表面沉积,并随着反应的进行,碳原子的形态发生变化,显著抑制了Cu和Fe之间的协同作用,削弱了Cu-Fe基催化剂的链增长能力.     

α-Fe2O3在Y沸石上的分散

用草酸高铁铵浸渍NaY沸石, 并在高温下焙烧, 得到α-Fe_2O_3/NaY沸石体系。经XRD相定量外推法测定, α-Fe_2O_3在NaY沸石上的最大分散量为0.060 gα-Fe_2O_3/gNaY, 仅占α-Fe_2O_3在沸石表面密置单层量的5.5%。首次尝试用正电子寿命谱方法测定α-Fe_2O_3在沸石表面的最大分散量, 所得结果与XRD方法完全吻合。由程序升温还原方法发现沸石上α-Fe_2O_3的还原分两步进行, α-Fe_2O_3先还原成Fe_3O_4, 然后再还原成金属。α-Fe_2O_3分散相与沸石之间的强相互作用, 使这两个还原反应受到阻抑。     

α-Fe_2O_3空心球的水热法制备及其对苯酚的吸附性能

以铁氰化钾、磷酸二氢铵等为反应物,采用水热法合成了α-Fe2O3空心球,并用XRD,TEM,FESEM(场发射扫描电镜)、UV-Vis和低温氮吸附脱附对其进行了表征。结果表明,α-Fe2O3空心球直径在200～560nm之间,其BET比表面积为80m2·g-1,平均孔径为8.5nm。考察了反应时间、反应物用量和反应温度等对α-Fe2O3空心球形貌和大小的影响,提出了其可能的形成机理。研究了室温下α-Fe2O3空心球吸附苯酚的性能,吸附达平衡时,其吸附苯酚的量达97mg·g-1。     

α-Fe_2O_3-TiO_2/SA复合半导体薄膜的制备及光催化性能的研究

应用sol gel法制备纳米α Fe2O3、TiO2及α Fe2O3 TiO2粉体,并以其作前驱体制得该纳米微粒与海藻酸钠的复合膜.由红外光谱(FT IR)、X 射线粉末衍射(XRD)、荧光光谱(PL)、透射电子显微镜(TEM)和循环伏安(I V)等物理化学方法表征、测定各复合薄膜的表面结构与催化活性.紫外 可见吸光光度法等研究结果表明,以杀菌紫外灯作光源,在纳米Fe2O3、TiO2及α Fe2O3 TiO2与海藻酸钠的复合膜悬浮液中,亚甲基蓝可被快速脱色降解,若于α Fe2O3中加入15%的TiO2,其α Fe2O3 TiO2复合晶体比单一的α Fe2O3或TiO2具有更高的光降解活性.     

助剂Cu、K对F-T合成铁基催化剂作用的表征研究

采用连续共沉淀和喷雾干燥技术相结合的方法制备了一组Cu、K助剂单独或同时加入的微球状Fischer-Tropsch（F-T）合成铁基催化剂,借助低温N2吸附、MES、XRD、H2-TPR、CO-TPR研究了Cu和K助剂对催化剂织构、还原性能以及还原和炭化过程中的物相变化的影响。结果表明,K助剂的加入能明显提高催化剂的比表面积和铁物相在催化剂中的分散程度,增加了Fe2O3与SiO2间的相互作用;当催化剂在H2和合成气中还原时,Cu助剂的加入有利于催化剂的还原和Fe3O4的生成,在CO中还原时,Cu助剂的加入则有利于α-Fe的生成和稳定化。在H2和合成气中,单独K助剂的加入会抑制催化剂的还原或炭化,而Cu和K助剂的同时加入在H2、CO和合成气下均可使催化剂的还原或炭化能力明显提高,表明Cu和K助剂间存在一定的协同作用。     

Fe3O4的X射线微结构特征与催化活性间的关系

湿法工艺制备的不同晶型Fe2O3, 经水煤气还原后Fe3O4的X射线衍射微结构特征, 用分析微应变和晶粒尺寸的Voigt函数单峰分析法进行了测定。Fe3O4微应变大小同催化活性间存在一种对应关系。γ-Fe2O3还原的Fe3O4比α型还原的有更大的晶格畸变, 在325℃, 500空速条件下, CO转化率达97%以上, 比后者高出30%多。这种畸变结构在工业催化反应条件下能长期稳定, 但经600℃高温处理后, 畸变减小,活性下降。湿法工艺可以获得具有不同活性的Fe3O4前身, γ-Fe2O3与Fe3O4晶体结构上的类似, 使它在还原过程中, 能把这种高活性的结构状态保留下来。     

层状纳米光催化复合材料H0.8Fe0.8Ti1.2O4/TiO2的合成及性质

用固相合成法制备出K0.8Fe0.8Ti1.2O4,并用离子交换反应制备出H0.8Fe0.8Ti1.2O4;通过C3H7NH2层间膨胀,TiO2粒子的插入和紫外光分解等反应,合成出一种新的层状光催化纳米复合材料-H0.8Fe0.8Ti1.2O4/TiO2.X射线衍射和漫反射等表征结果表明 该样品的层间高度为0.47nm,禁带能隙为2.18和2.88eV.用(>400 nm的光照射30 min,0.4 g样品可使甲基橙溶液(20 mg/L)的降解率达到22.1%.而同样条件下标准TiO2(P-25)仅为6.2%,表明所研制的层状纳米复合材料具有较高的光催化活性.     

焙烧温度对Fe-Mn催化剂结构和F-T合成性能影响

研究了焙烧温度对Fischer-Tropsch(F-T)合成Fe-Mn催化剂的织构性质、还原行为以及在还原和反应过程中结构变化的影响；在H2/CO=2.0、260 ℃、2.5 MPa和1 000 h－1条件下在固定床反应器上考察了焙烧温度对Fe-Mn催化剂F-T合成反应活性、烃产物选择性和运行稳定性的影响。XRD和TPR结果表明，随着焙烧温度的升高，催化剂中α-Fe2O3晶粒增大，催化剂比表面积降低，促进Mn3+渗入α-Fe2O3晶格中，形成了铁锰固溶体物相，使得催化剂难于还原，当焙烧温度升高到700 ℃时，催化剂中的α-Mn2O3相完全消失。催化剂F-T合成反应评价表明，在不降低催化剂活性的同时，焙烧温度的升高可显著地提高催化剂的反应运行稳定性，并促使烃产物分布向高碳数方向偏移；600 ℃焙烧的Fe-Mn催化剂运行200 h，总体活性高，失活速率较低，对低碳烯烃和中间馏分油段产物选择性好。     

铁酸铋的水热合成及其光催化性能

以Fe(NO_3)_3·9H_2O和Bi(NO_3)_3·5H_2O为原料,NaOH为矿化剂,用水热法合成了柱状晶体Bi_2Fe_4O_9,其结构和催化性能经XRD,SEM和UV-Vis表征.结果表明,Bi_2Fe_4O_9截面边长约500 nm,长约2μm～3μm,分散均匀.Bi_2Fe_4O_9在可见光区域有较强吸收,对甲基橙降解效果较好.     

α-Fe2O3在LiOH水溶液中的锂化行为

用循环伏安和红外光谱法对α－Ｆｅ２Ｏ３在室温ＬｉＯＨ溶液中的锂化行为进行研究,采用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、电感偶合等离子体光源的原子发射光谱（ＩＣＰ）对α－Ｆｅ２Ｏ３电极在第一、二次循环中不同时段进行了跟踪分析测量。实验结果揭示：α－Ｆｅ２Ｏ３能进行少量锂化;大量的α－Ｆｅ２Ｏ３在第一次放电和充电后反应生成Ｆｅ３Ｏ４;之后,Ｆｅ３Ｏ４的锂化行不可避免地为Ｆｅ的析出,氧化反应所限制,但在用ＫＯＨ作电解