离子液体［Hnmp］HSO4催化合成乙酸正丁酯的动力学研究

研究了以离子液体N-甲基吡咯烷酮硫酸氢盐（［Hnmp］HSO₄）为催化剂时的乙酸/正丁醇液相反应动力学。实验结果表明,此反应的正、逆反应皆为表观二级反应,正、逆反应的活化能分别为74.37 kJ·mol^－1和53.76 kJ·mol^－1。其动力学方程为:r=6.48×10⁸exp(－74.37/RT)［HAc］［C₄H₉OH］－1.06×10⁵exp(〖KG-*3〗－53.76/RT)［CH₃COOC₄H₉］［H₂O］。在该实验的反应条件下,其反应机理与质子酸催化酯化反应机理相似。     

纳米钙基CO2吸附剂反应吸附与分解动力学

采用TGA测定纳米钙基CO₂吸附剂在500～650℃温度范围内,CO₂分压0.015～0.025 MPa氮气气氛中的吸附反应动力学。针对纳米钙基CO₂吸附剂吸附CO₂反应特征,提出以两倍最大吸附速率对应的时间点前后分别为快速反应段与慢速反应段。分别采用Boltzmann方程与Avrami-Erofeev方程拟合快速反应段与慢速反应段吸附反应动力学方程,得到纳米钙基CO₂吸附剂在快速反应段与慢速反应段的活化能分别为27.52、70.25 kJ·mol^-1。吸附率拟合与实验值平均相对误差分别为10.29％、4. 17%。研究测试了纳米钙基CO₂吸附剂在650～800℃温度范围内,N₂,0.02、0.04 MPa CO₂分压氮气气氛中的分解反应动力学。忽略反应过程中传热、传质影响,采用收缩核模型,分别求得吸附剂在N₂,0.02、0.04 MPa CO₂分压氮气气氛中的活化能为141.9、34.7、113.2 kJ·mol^-1。碳酸钙分解率与实验值比较平均相对误差分别小于5.66% 、7.82%、5.01%。     

纳米钙基CO2吸附剂反应吸附与分解动力学

采用TGA测定纳米钙基CO₂吸附剂在500～650℃温度范围内,CO₂分压0.015～0.025 MPa氮气气氛中的吸附反应动力学。针对纳米钙基CO₂吸附剂吸附CO₂反应特征,提出以两倍最大吸附速率对应的时间点前后分别为快速反应段与慢速反应段。分别采用Boltzmann方程与Avrami-Erofeev方程拟合快速反应段与慢速反应段吸附反应动力学方程,得到纳米钙基CO₂吸附剂在快速反应段与慢速反应段的活化能分别为27.52、70.25 kJ·mol^-1。吸附率拟合与实验值平均相对误差分别为10.29％、4. 17%。研究测试了纳米钙基CO₂吸附剂在650～800℃温度范围内,N₂,0.02、0.04 MPa CO₂分压氮气气氛中的分解反应动力学。忽略反应过程中传热、传质影响,采用收缩核模型,分别求得吸附剂在N₂,0.02、0.04 MPa CO₂分压氮气气氛中的活化能为141.9、34.7、113.2 kJ·mol^-1。碳酸钙分解率与实验值比较平均相对误差分别小于5.66% 、7.82%、5.01%。     

UV/Fe3+/H2O2体系降解活性艳橙X-GN废水的动力学研究

在自制的光催化反应器中，采用UV/Fe³⁺/H₂O₂体系光解活性艳橙X-GN模拟废水，考察了X- GN、Fe³⁺和H₂O₂初始浓度、初始pH值及温度对光解过程的影响。结果表明，在8 W低压汞灯(λ＝254 nm)照射下，UV/Fe³⁺/H₂O₂能够有效地降解结构稳定的X-GN，在pH=3.0、温度50 ℃、时间120 min、Fe³⁺和H₂O₂初始浓度分别为2.5×10^－5 mol·L^－1和1.5×10^－4 mol·L^－1时，含200 mg·L^－1X GN模拟废水的色度去除率和TOC去除率分别达到100%和90.15%。在此基础上得到了该催化氧化反应的一级动力学模型，求得X-GN氧化和TOC降解动力学模型的表观活化能分别为867 kJ·mol^－1和25.38 kJ·mol^－1。同时依据离子色谱 (IC)、GC/MS对X-GN降解中间产物和最终产物的进行了鉴定，证实有导致X-GN氧化和TOC降解不同步的中间产物存在。     

活性炭表面改性对钌基氨合成催化剂的影响

研究了活性炭经HNO₃进行表面改性后对Ru/AC催化剂的影响。利用表面官能团滴定、N₂物理吸附和CO化学吸附方法对催化剂进行表征,并对催化剂进行氨合成活性评价。结果表明,活性炭经适量的HNO₃改性处理后,中孔有所增加,更主要的是增加了表面羧基,使活性炭的亲水性得到提高,从而提高了以水溶液浸渍法制备的Ru/AC催化剂的活性以及Ru的分散度;但过量HNO₃的改性处理会使活性炭表面不稳定基团增加,这些不稳定基团会降低Ru/AC催化剂的活性以及Ru的分散度。用5 mol·L^-1的HNO₃进行改性处理可以达到最优的效果。     

Ce-P-O催化剂用于氨选择催化还原消除氮氧化物

制备了可用于氨选择催化还原消除氮氧化物的Ce-P-O催化剂,通过X射线衍射、扫描电镜、N₂吸附、H₂程序升温还原和氨程序升温脱附等手段对催化剂进行了表征,并考察了催化剂的性能。结果表明,催化剂在空速20 000 h^-1表现出较高的氮氧化物消除活性,NO转化率>90%,在水蒸汽和SO₂存在条件下,催化剂具有较好的催化活性和稳定性。     

新型层状粘土结构F-T合成催化剂的研制

用FeCl₃·6H₂O和Na₂SiO₃水玻璃共沉淀法制备蒙脱土结构的新型F-T合成催化剂。用XRD、SEM和N₂低温吸附-脱附等方法对催化剂的物相结构进行测定,确认催化剂具有层状结构并有较高的比表面积。催化剂经过预处理,F-T合成在浆态床反应器中进行,反应条件：270 ℃,0.5 MPa,气流量34.5 mL·min^-1,n(H₂)∶n（CO）=2∶1,反应时间6 h。产物分析得知,C₉～C₂₅烃类的选择性达到90%以上,使ASF分布规律发生正偏移。     

烟气脱硫活性炭纤维毡催化剂的研究

将活性炭纤维毡用浸渍法进行处理，实验确定的浸渍条件为：浸渍混合液中含NH₄VO₃ 质量分数为197%, CsNO₃质量分数为068%，浸渍液温度70 ℃，1 250 mL浸渍液浸渍活性炭纤维（ACF） 20 g，每次浸渍时间6 h，重复浸渍3次。随后在N₂保护下于250 ℃焙烧50 min,冷却至室温得到ACF催化剂。在实验室模拟试验装置上对ACF催化剂的烟气脱硫反应特性进行测试。实验结果表明,对烟气脱硫的反应活性次序为：KI-ACF＞V₂O₅-Cs₂O-ACF＞空白-ACF。并且在烟气中含 SO₂0.225 mol·m^－3，空速为2 400 h^－1，反应温度348 K，测取实验数据，回归得到烟气在V₂O₅-Cs₂O-ACF上脱除硫的反应动力学方程:dc_SO2/dt=0.072exp(－7.843×10³/RT)c_SO2^1.025·c_O2^0.579。     

醋酸甲酯水解的反应动力学

针对醋酸甲酯水解悬浮催化蒸馏工艺的要求,对杂多酸铵盐用作醋酸甲酯水解反应催化剂的反应动力学做了研究。研究表明,磷钨酸铵催化醋酸甲酯水解反应为二级可逆反应,采用拟均相模型回归了该水解反应的动力学方程,求得其活化能为E₊=52.02 kJ·mol^-1,E_-=44.7 kJ·mol^-1。使用磷钨酸铵在100 ℃下醋酸甲酯水解正反应速率常数k₊=12.84 L²·（mol·min·g）^-1,明显高于现有工业催化剂强酸性阳离子交换树脂在其最高使用温度下的速率常数值6.453 L²·（mol·min·g）^-1,有望开发成为悬浮催化蒸馏醋酸甲酯水解催化剂良好前景,为以后的工业试验提供了依据。     

以RuCl3为前驱体的无氯Ru/Al2O3氨合成催化剂的制备

用等体积浸渍法制备了一种以RuCl₃作为钌母体，分别以γ-Al₂O₃和δ,θ-Al₂O₃为载体的负载型无氯Ru/Al₂O₃氨合成催化剂。该催化剂用水合肼还原，以Sm(NO)₃和Ba(NO₃)₂作助剂。催化剂各组分n(Ru)∶n(Ba)∶n(Sm)=1∶0.55∶1.6。用N₂物理吸附、XRD、XRF和CO化学吸附等方法对载体和催化剂进行表征。结果表明，以δ,θ-Al₂O₃为载体的催化剂，其氨合成活性高于以γ-Al₂O₃为载体的催化剂的活性；用水合肼还原并用热碱液和纯水洗涤的催化剂不残留Cl^-，Ru金属分散度高，其氨合成活性与用无氯钌前驱体制备并用H2还原的催化剂的活性相当，在压力10.0 MPa，空速10 000 h^-1的反应条件下，475 ℃转化率为81.2%，在500 ℃时转化率可以达到100%。而用H₂还原以RuCl₃作为钌母体的Ru/Al₂O₃催化剂时，因还原后催化剂上有Cl^-残留，其催化活性较低。     

圆柱状成形Ru/AC氨合成催化剂制备及性能

将水洗处理的椰壳活性炭研磨至小于0.08 mm，加入粘合剂挤压成长度3～10 mm、3～5 mm的圆柱形,颗粒经120 ℃烘干、1 900 ℃高温处理和400 ℃经氧、氮等混合气处理后，作为Ru/AC催化剂载体。其侧压强度从无定形的40 N·cm^－1提高到成形后的91 N·cm^－1，磨耗率从无定形的5%左右降低到成形后的0.05%。以成形椰壳炭为载体的Ru/AC催化剂的活性与无定形活性炭为载体时相当，具有在低温、低压、低氢氮比和原料气高氨含量下高活性的特点，且具有很好的耐热性。与无定形椰壳炭相比，以成形椰壳炭为载体制备的Ru/AC氨合成催化剂更适合工业氨合成装置使用。     

MnO2/NH4NaY 催化剂上的NO低温选择性催化还原（SCR）

研究了NO在新型MnO₂/NH₄NaY催化剂上的低温转化行为，并对MnO₂/NH₄NaY的再生及稳态操作进行了考察。结果表明，以MnO₂/NaY为母体，用硫酸铵溶液离子交换制备的新型MnO₂/NH₄⁺NaY分子筛催化剂具有良好的低温活性，120 ℃时，NO转化率近100％。但催化剂不能在高于150 ℃的反应温度下操作，防止NH₄⁺挥发解吸。离子交换过程中，NH₄⁺的交换度可达40%，在120 ℃、氧体积分数6%、空速3 000h^-1和水体积分数7%和无外加还原剂条件下，MnO₂/NH₄NaY可保证入口浓度为1 000×10^-6的NOx在连续7 h内达到完全转化。在高空速（12 000 h^-1）有稳定氨源下，于MnO₂/NH₄NaY上进行的SCR稳态实验充分证明，存在于MnO₂/NH₄NaY的NH₄⁺对催化反应明显有利。 它可使NH₃与NOx物质的量比从以往的1.2降至1，大大减少由于NH₃泄露而造成的二次污染。     

稀土固体超强酸SO42－/TiO2/Ce4+催化剂的制备及性能研究

用溶胶-凝胶法制备了稀土固体超强酸催化剂SO₄^2－/TiO₂/Ce⁴⁺，用于催化苯甲醛与乙二醇的缩合反应。考察了硫酸的浓度、Ce(SO₄)₂的浓度和焙烧温度等因素对催化性能的影响；采用IR、DSC、XRD和Hammett指示剂法对其性能进行研究。结果表明，催化剂SO₄^2－/TiO₂/Ce⁴⁺是合成苯甲醛乙二醇缩醛的良好催化剂，在硫酸浓度1 mol·L^－1、Ce(SO₄)₂的浓度012 mol·L^－1和焙烧温度550 ℃的制备条件下,产率可达88.2％。催化剂晶体结构为锐钛矿型。     

H2SO4/MCM-41对噻吩异戊烯烷基化硫转移反应催化性能的研究

合成了全硅MCM-41中孔分子筛，采用离子交换法进行硫酸改性，制得固体酸催化剂H₂SO₄/MCM-41。低温N₂吸附脱附曲线和NH₃-TPD曲线结果显示，一定的改性对MCM-41孔结构的影响不明显，但可提高MCM-41的酸性。活性实验表明，在3.0 MPa、200 ℃条件下，H₂SO₄/MCM-41催化剂对噻吩异戊烯烷基化硫转移反应具有良好的催化活性，噻吩转化率达99％以上，且反应寿命长达500 h以上。     

CO高温变换催化剂浸渍条件研究

采用γ-Al₂O₃作载体,Ni^2＋、Cu^2＋和Mn^2＋水溶液为浸渍液,进行制备无铬CO高温变换催化剂浸渍条件的研究。由实验数据回归出Ni^2＋、Cu^2＋和Mn^2＋活性组分在载体上的浸渍动力学方程,得到Ni^2＋、Cu^2＋和Mn^2＋组分在载体上浸渍的速率常数为：k_Ni2＋= 0.000 2,k_Cu2＋=0.000 2,k_Mn2＋=0.001 6。Freundlich等温吸附表达式为：lnC_Ni2＋=－0.000 2 t＋4.447 4,lnC_Cu2＋=－0.000 2 t＋4.590 9和lnC_Mn2＋=－0.001 6 t＋3.589 5。考察了催化剂中活性组分含量与共浸渍组分浓度的关系,并得出从浸前液浓度来预测和控制催化剂成品中Ni^2＋、Cu^2＋和Mn^2＋活性组分含量的经验式。     

铁含量对Fe-Mn-K催化剂上CO2加氢反应性能的影响

在370 ℃、2.0 MPa和600 h^－1条件下，考察了Fe-Mn-K复合催化剂上的CO₂选择性加氢合成低碳烯烃性能。XRD表征表明，复合催化剂中负载的金属组分主要以Fe₂O₃和MnO₂形式存在。通过H₂-TPR和CO₂-TPD研究了Fe-Mn-K催化剂对H₂的还原性能和CO₂吸附性能的影响，当催化剂中Fe负载质量分数为12%时，H₂-TPD温度较低，CO₂转化率大于30%，C⁼₂～C⁼₄低碳烯烃选择性也较高。CO₂-TPD结果表明，随Fe含量的增加，初始脱附温度提高，脱附量增加，催化剂对CO₂的吸附强度逐渐增大。