内控建立探索

目前，中央地勘单位正处于由事业向企业转型的关键阶段。随着地勘单位战略目标的实施和经营规模的发展壮大，对地勘单位集团化管控水平和防范风险的能力也提出了更高的要求，建立更高标准、更加严格和更加有效的内部控制制度，是化解和降低财务风险，实现经济建设持续稳定发展的基本保证。     

IB金属对Ni/SiO2催化剂乙炔选择性加氢反应性能的影响

乙烯是合成聚乙烯的原料,其主要来源是石油裂解气,其中少量的乙炔杂质会严重毒化生产聚乙烯的催化剂,因此需要将其去除.对于乙炔选择加氢反应,传统工业上使用的是Pd基催化剂,尽管其乙炔转化率很高,但对乙烯的选择性很低.我们前期的研究发现,IB族金属(Au,Ag和Cu)与Pd形成的合金单原子催化剂可以有效地提高乙烯的选择性.作为与Pd同组的非贵金属,Ni催化剂在多种催化加氢反应中显示出优异活性,而在乙炔选择加氢反应中,Ni是否能够替代贵金属Pd尚无定论.本文系统地研究了IB金属对Ni/SiO2催化剂乙炔选择性加氢性能的影响.与Pd/SiO2催化剂不同,单金属Ni/SiO2催化剂在低温下不具有活性.将IB金属添加到Ni/SiO2催化剂中,可以显著提高其催化活性以及对乙烯的选择性.其中,AuNix/SiO2和CuNix/SiO2催化剂的催化活性随还原温度升高而提高,而AgNix/SiO2催化剂对预处理温度不敏感.通过调变IB/Ni原子比和还原温度优化了催化剂的催化性能,发现优化后的三种催化剂(CuNi0.125/SiO2、AgNi0.5/SiO2和AuNi0.5/SiO2)的活性和选择性随反应温度升高表现出相似的变化趋势.催化稳定性考察结果显示,CuNi0.125/SiO2催化剂表现出最高选择性和稳定性;尽管AuNi0.5/SiO2的初始活性最高,但是稳定性最低.采用XRD、TPR和微量吸附量热等表征手段对不同IB金属对Ni基催化剂性质的影响进行了系统考察.以Cu-Nix/SiO2催化剂为例,H2-TPR测试结果表明,Cu-Ni双金属纳米颗粒的形成使得还原温度低于相应的单金属催化剂,表明铜和镍之间存在明显的相互作用.此外,通过TPR获得的CuNix/SiO2催化剂上的氢气消耗量与理论耗氢量相吻合,表明在还原处理的过程中双金属催化剂中的CuO和NiO可以被完全还原.乙炔的微量吸附量热结果表明,在CuNi0.125/SiO2,AgNi0.5/SiO2,AuNi0.5/SiO2和Ni0.5/SiO2催化剂上的初始吸附热分别为187,196,304和103 kJ/mol,即它们的初始乙炔吸附强度顺序为AuNi0.5/SiO2>AgNi0.5/SiO2>CuNi0.125/SiO2>Ni0.5/SiO2.该结果与三者的初始催化活性顺序一致,表明IB金属的加入可以增强乙炔在催化剂表面的吸附,从而提高催化活性.     

Au促进Pt/WO_3催化甘油氢解制1,3-丙二醇（英文）

近年来,以生物质为基础的生物柴油得到了迅速发展,导致了粗甘油过剩.通过甘油选择性氢解制1,3-丙二醇,进而被用于合成高价值的聚对苯二甲酸丙二醇酯被认为是最具工业应用潜力的反应之一,对于提高生物柴油的利用效率有着极其重要的意义.但由于反应空间位阻和热力学上的限制给甘油氢解制1,3-丙二醇带来了很大的挑战,因此需要设计高活性的金属-酸双功能催化剂以降低甘油第二个C-O键断裂的活化能和减少其他副反应的发生.目前Pt-W和Ir-Re双功能催化剂可高选择性制得1,3-丙二醇,但仍需较严苛的反应条件实现对氢气的活化和解离.本课题组曾将准单原子/单原子Pt高度分散于具有大量氧空位和酸位点的WO_x载体上,十分有利于甘油选择性氢解制1,3-丙二醇反应;在Au-Pt/WO_x催化剂中添加Au可促进B酸产生,进而提高了甘油转化率和1,3-丙二醇的选择性.为了进一步研究Au对Pt/WO_x催化剂结构和催化性能的影响,本文利用CTAB辅助吸附法制备了Au/WO_3,再浸渍Pt制得Pt/Au/WO_3双金属催化剂.在甘油选择性氢解制1,3-丙二醇反应中,所制催化剂表现出比Au-Pt/WO_x更好的催化活性,1,3-丙二醇时空收率为0.078 g_(1,3-PDO)/(g_(cat)·h),是后者的1.95倍.值得一提的是,Au-Pt/WO_x催化剂在低压时活性较高,而Pt/Au/WO_3催化剂活性则在压力的升高而提高;另外反应温度的升高导致副产物正丙醇的选择性上升,1,3-丙二醇的选择性降低.因此,适宜的反应条件为155 ℃和5 MPa.与Pt/WO_3和Pt/WO_x相比,Pt/Au/WO_3表现出了更优异的催化性能,其1,3-丙二醇的时空收率是Pt/WO_3的2.36倍和Pt/WO_x的4倍.为了探究Au的掺入对Pt/WO_x催化剂性能的影响,通过XRD,TEM,H_2-TPR和XPS等技术对催化剂进行了深入表征.结果表明,与Pt/WO_3相比,Pt/Au/WO_3-600催化剂的XRD衍射峰向小角度偏移,其原因是Au3+离子半径(0.85?比W6+的(0.60?大,Au~(3+)以取代晶格W~(6+)形式进入WO_3晶格中;对H_2-TPR前300 ℃耗氢量的计算可知:Pt/WO_3可被还原至Pt/WO_2.96,而Pt/Au/WO_3可被还原至Pt/Au/WO_2.91.因此与Pt/WO_3相比,Pt/Au/WO_3表面氧空位更加丰富.TEM和XPS表征可知,添加0.1wt%Au后,促进了更低价态的Pt均匀分散在WO_3载体上,其平均粒径为2.36 nm.综上所述,Au的掺杂改变了Pt/Au/WO_3双金属催化剂的结构,不仅降低了Pt和W的还原温度,削弱了Pt和W之间的相互作用,也促进了更低价态的Pt均匀分散于WO_3载体上,使得Pt/Au/WO_3双金属催化剂在甘油氢解制1,3-丙二醇反应中具有更为优异的活性和产物选择性.该催化剂有望被广泛运用于其他生物质平台化合物加氢脱氧的反应中.     

SiO2负载的Au-Ni双金属催化剂在乙炔选择加氢反应中的应用

负载型Au催化剂在乙炔选择加氢反应中表现出很高的乙烯选择性,但其转化率相对较低.通过添加第二种金属如Pd,Fe,Ag和Cu等,制备双金属催化剂是提高其在加氢反应中催化活性的一种非常有效的手段.其中Au-Pd双金属催化剂是最受关注的体系之一,Pd的加入可以非常显著地提高其催化乙炔选择加氢反应的活性.据文献报道,与Pd同一主族的Ni也具有较好的加氢活性.尽管与Pd相比,Ni很难与Au形成合金,但目前已有Au-Ni双金属催化剂在多种反应中表现出协同效应的报道,如水气变换、CO氧化以及芳香硝基化合物选择加氢等.因此,向Au催化剂中添加Ni也可能提高催化剂在乙炔选择加氢反应中的催化活性.因此,我们采用两步法制备了一系列SiO2负载的具有不同Ni:Au原子比的Au-Ni双金属催化剂,并将其用于乙炔选择加氢反应,发现Au-Ni双金属催化剂在该反应中表现出了显著的协同效应,其活性明显优于相应单金属催化剂的活性.尽管其乙烯选择性略低于单金属Au催化剂,但明显高于单金属Ni催化剂.通过调节还原温度和/或Ni:Au的比例,对催化剂的性能进行了优化.结果显示,当Ni:Au=0.5时,催化剂表现出最优的综合性能,即兼具较高的乙炔转化率和乙烯选择性.为了研究Au-Ni双金属催化剂中金属纳米粒子的结构、组成以及Au-Ni之间的相互作用,我们对催化剂进行了X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、能量散射谱(EDS)以及原位红外光谱(DRIFTS)表征.XRD和TEM结果显示,催化剂中的Au-Ni双金属纳米粒子都具有高分散和粒径均匀的特点.通过EDS分析,发现在Au-Ni双金属催化剂中的单个金属纳米粒子同时含有Au和Ni两种元素,尽管每个纳米粒子中Ni:Au的比例有差异.HRTEM结果发现,Au-Ni双金属纳米粒子的晶格间距介于Au(111)和Ni(111)的晶面间距之间,说明在Au-Ni双金属催化剂中有Au-Ni合金形成.原位DRIFTS结果显示,在Au-Ni双金属催化剂中,Au的存在促进了Ni的还原,说明Au与Ni之间存在紧密的相互作用.综上可见,Au和Ni在乙炔选择加氢反应中所表现出的协同效应主要归功于Au-Ni合金的形成,其中金属态Ni起主要的活性作用,而Au的存在则提高了催化剂的乙烯选择性.     

金单原子催化剂上一氧化碳低温氧化

CO低温氧化对于基础研究和实际应用均具有重要意义.自上世纪八十年代日本的 Haruta教授发现氧化物负载金催化剂对 CO氧化的超高活性以来,负载金催化剂受到了广泛关注与深入研究,被认为是目前活性最高的 CO氧化催化剂.在诸多影响 CO氧化活性的因素中,纳米金的粒子尺寸是最重要因素之一.目前主流观点认为对于 CO氧化,纳米金有一个最优尺寸范围,在0.5–5 nm,而 Au原子/离子(Au3+, Au+)的活性则低一到两个数量级.因此,一般认为负载金单原子催
　　化剂对于 CO氧化反应的活性要比金纳米粒子和团簇低很多.然而,最近几年的理论与实验研究均表明,金单原子负载于合适的载体上可以显示出与金纳米粒子和团簇相当的活性.本文对这些新进展进行综述,阐述金单原子催化剂对 CO氧化的独特反应性能. Gates教授研究组进行了大量关于正价金对 CO氧化影响的研究,其中包括孤立的金原子(Au+).他们的研究发现, CO氧化活性随价态降低而降低,表明正价金对 CO氧化至关重要.此外,他们的研究也表明,孤立金原子对 CO氧化的活性(TOF)比金纳米粒子低一到两个数量级.然而,在他们的研究中,有几个因素可能导致催化剂的低活性.首先,他们一般采用非或弱还原性的载体.而载体的还原性对金催化剂上 CO氧化活性影响非常巨大.另外,他们所用的金原子前驱体为配合物,在催化剂制备与反应过程中配体并没有去除,可能也是导致催化剂活性低的原因之一.与此相反,张涛课题组近期采用氯金酸为前驱体,通过简单的吸附浸渍法制备了一系列负载金单原子催化剂.同时用相同的载体制备了负载金纳米粒子催化剂进行对比,可以排除载体等其它影响因素.对比结果显示,单原子催化剂均显示出与纳米粒子相当的 TOF(单位表面 Au原子)和更高的反应速率(单位重量金).首先制备了氧化铁负载金单原子催化剂,该催化剂在室温即展现出可观活性, TOF值与2–3 nm金粒子 TOF值相当(~0.5 s–1).更有趣也更重要的是,该催化剂在高温(200oC以上)展现出非常高的反应稳定性,在200oC反应100 h无失活.在300和400oC反应50 h也无失活发生,为开发高温稳定的金催化剂提供了新途径.其次制备了氧化钴负载金单原子催化剂,该催化剂以0.05%金负载量即可实现室温全转化,其 TOF值高达1.4 s–1.然而该催化剂在达到高活性之前必须首先在反应气氛中进行高温处理,这限制了其实用性.此外,催化剂需经反应气氛活化的原因尚待进一步研究.随之又制备了氧化铈负载金单原子催化剂,对富氢条件下 CO选择氧化不仅具有高活性,而且具有极高的 CO选择性.进一步研究结合理论计算表明,高选择性来自氧化铈负载的金单原子不能解离活化氢,对于氢气氧化活性极低,从而导致 CO氧化的高选择性.理论研究方面也有进展. Camellone等计算发现金原子可以取代 CeO2(111)面上的 Ce原子形成 Au+并促进 CO氧化.然而该金原子会扩散至氧空位形成带负电荷的 Auδ-,阻止 CO和 O2吸附,因而使催化剂失活.李隽课题组利用从头算分子动力学模拟首次发现氧化铈和氧化钛负载的 Au纳米粒子在 CO氧化过程中可以形成单原子的现象,并将之称为动态单原子催化剂. Yang等则计算了二维材料 BN负载 Au单原子催化 CO氧化并发现反应优先通过三原子 E-R机理进行.     

化学流体沉积法制备纳米复合材料研究进展

化学流体沉积(Chemical Fluid Deposition,CFD)是近年来新发展的一种材料制备方法。与化学气相沉积(CVD)等其它传统方法相比,具有很多突出优点。本文在论述CFD方法的原理、特点及典型反应装置的基础上,重点就CFD的研究现状、优势以及目前尚存在的不足进行了分析讨论,指出了CFD在制备纳米复合材料中的作用、发展前景和今后应该注意解决的关键问题。     

Pd／硫酸化氧化铝一种新型甲烷选择还原NO催化剂

 中译文： 最近，以甲烷为还原剂选择性还原NO引起人们的极大关注[ ，2]. 已有的结果表明：钯基催化剂对该反应有较高的活性[3-6]. 然而，在该反应中，钯基催化剂的活性对载体的性质有很强的依赖性[3，4]. 迄今为止，只有酸性的沸石[3，4]和酸性的氧化锆[4-6]被证明是钯基选择性还原NO催化剂的有效载体. 相反，Pd/g-Al2O3作为目前最被广泛应用的一种三效催化剂[7]，对于甲烷选择性还原NO反应只有很低的活性[3]. 在本工作中，我们首次研究了一系列担载Pd的硫酸化氧化铝（SA）催化剂上甲烷选择性还原NO反应并考察了Pd含量对催化剂活性的影响。 硫酸化氧化铝（SA）按照Hamada等人[8]的方法, 将g-Al2O3（分析纯，上海试剂公司，中国）用2.5 mol/L硫酸溶液按照15 ml/g 比例浸渍, 得到产物缓慢搅拌半小时, 然后不洗涤直接过滤并在110 ℃下干燥过夜. 通过用氯化钯的水溶液等体积浸渍的方法实现Pd的担载. 所有样品先在110 ℃下干燥8小时，然后在600℃下空气氛中焙烧6小时. 反应在固定床反应器中进行，混合气 (组成为：0.2 % NO, 0.2 % CH4, 2.0 % O2, He为底气) 以60毫升/分钟的流速流过1毫升催化剂（GHSV=3600 h-1）. 气体产物用气相色谱在线分析. NO转化率以N2的产率计算，甲烷的转化率由其消耗量来计算. 图1给出了四种不同催化剂上NO和CH4转化率与反应温度的关系. 由图1可见，g-Al2O3对甲烷选择性还原NO只有微弱活性. 硫酸化后，NO和CH4的转化率都明显下降. 这种活性下降可以归因为硫酸化后在g-Al2O3表面上生成了活性更低的硫酸铝的缘故[8]. 当我们将0.1 wt.% Pd担载到g-Al2O3 和 SA上时，两种载体的催化活性发生了明显的变化. 与Misono等人[3]一样，我们发现担载 0.1 wt.% Pd后，g-Al2O3上甲烷转化率增加，但NO的转化率仍然很低. 这一结果表明，在g-Al2O3上担载Pd后，只促进了燃烧反应. 另一方面，担载Pd后，SA上的NO和CH4转化率都明显提高. 在Pd/SA上，NO转化率于500℃达到最大值75 %. 显而易见，SA是一种用于甲烷选择性还原NO反应的Pd催化剂的新型载体，载体的硫酸化对提高甲烷还原NO的选择性是必要的. SA可以通过硫酸溶液浸渍商业化的g-Al2O3获得，这就使其比酸性的沸石或酸性的氧化锆更便宜和更容易获得. 因此我们认为SA有希望成为一种用于甲烷选择性还原NO的Pd催化剂的商业化载体. Pd含量对Pd/SA催化剂催化活性的影响如图2所示. 可以看出Pd/SA催化剂的活性随Pd含量的增加而增加，当Pd的含量为0.1 wt.%左右时达到最大值，然后下降. 这一结果表明对于Pd/SA催化剂，Pd的最佳含量大约为0.1 wt.%.     

组合催化剂WO3+Raney Ni上高效转化菊芋秸秆制乙二醇

采用商业WO₃和Raney Ni为组合催化剂, 以菊芋秸秆为反应原料制备了乙二醇. 菊芋秸秆中含纤维素51.6 wt%、半纤维素10.3 wt%、木质素17.2 wt%、灰分1.7 wt%和水溶性物质19.2 wt%. 木质素对纤维素和半纤维素的转化影响较小, 而水溶性物质的存在抑制了乙二醇的生成, 因此由未经过预处理的菊芋秸秆得到的乙二醇收率只有29.9%. 而经简单的热水预处理可除掉其中的大部分水溶物, 因而乙二醇收率提高到37.6%. 此外, 组合催化剂在经过热水预处理的菊芋秸秆的转化中表现出了更好的循环使用性能. 同时考察了反应温度和时间对菊芋秸秆转化的影响.     

不同晶相碳化钨的肼分解性能及其CO微量吸附量热研究

以WO3为前驱体考察了CH4/H2混合气氛下程序升温反应制备碳化钨的晶相转变过程,比较了不同晶相碳化钨催化剂的肼分解活性,并以CO为探针分子采用微量吸附量热技术研究了碳化钨晶相转变过程中催化剂的表面活性位. 结果表明,随W2C晶相的生成,催化剂对CO的吸附活化能力逐渐增强,纯相W2C表现有最好的肼分解活性. 当制备温度高于750 ℃时,样品表面形成的积炭抑制了碳化钨的催化性能. 表面洁净的WC在肼分解反应中具有优于W2C的类贵金属催化特性.     

57Fe 穆斯堡尔谱研究 Ir-Fe 催化剂用于 CO 选择氧化反应

 采用不同浸渍顺序制备了三种 Ir-Fe 催化剂, 其 CO 选择氧化 (PROX) 反应活性差别很大, 其中共浸渍的 Ir-Fe 催化剂活性最高. 吸附量热研究表明, 三种催化剂的 H2 和 CO 吸附存在差别. 通过对三种催化剂还原后、再氧化和反应后准原位 57Fe 穆斯堡尔谱的研究, 得到各种 Fe 物种信息. 结果表明, 三种制备方法影响催化剂中 Ir-Fe 相互作用强度, 导致催化剂中 Fe 物种的氧化还原性能不同. 催化剂中 Fe²⁺(a) 的含量与 CO 转化率呈正比关系, Fe²⁺(a) 是 PROX 反应过程中活化氧的活性中心. 浸渍顺序改变了 Ir-Fe 间相互作用强度, 从而改变 Fe²⁺(a) 物种含量, 影响 PROX 反应活性. Ir-Fe 间的相互作用可以稳定活化氧的 Fe²⁺(a) 物种, 为今后研究金属-金属间的相互作用提供借鉴.