PtAu/ZrO_2催化甘油选择性制备乳酸

采用溶胶-沉积法制备了Pt Au/ZrO_2系列催化剂,在惰性气体气氛下用于催化甘油选择性制备乳酸。研究不同反应温度下,不同单金属负载和不同比例Pt Au双金属负载催化剂的催化活性以及不同气氛下催化剂重复使用性能,对催化剂进行BET、AAS和TEM等表征。结果表明,在浓度1.1 mol·L-1甘油水溶液10 m L、(1∶1)Pt Au/ZrO_2催化剂用量0.132 g、反应温度160℃、氮气压力1.4 MPa和反应时间6 h条件下,甘油转化率90%,乳酸选择性93.7%。催化剂重复使用性能实验验证了氧气气氛下催化剂活性保持良好。     

SiO_2-TiO_2负载钯催化剂的制备及其催化Suzuki反应研究

以正硅酸乙酯和钛酸正丁酯作前体,通过均匀沉淀法制备了SiO2-TiO2复合氧化物,并采用X射线粉末衍射(XRD)对复合氧化物进行了表征。采用浸渍制备了复合氧化物负载的钯催化剂Pd/SiO2-TiO2,并考察了负载催化剂在Suzuki反应中的催化性能。当投料摩尔比n(Pd)∶n(PhBr)∶n[PhB(OH)2]∶n(K2CO3)为1∶70∶105∶140,Ti/Si摩尔比和钯质量分数分别为0.5和2.0%时,回流反应10 h,联苯产率达92.8%。负载催化剂通过简单过滤即可回收利用,在5次循环使用过程中,催化活性除第1次有明显降低外,其后基本保持不变。     

Cu/Zn比对CuO/ZnO/ZrO_2催化CO_2加氢合成甲醇性能的影响

研究了不同Cu/Zn摩尔比对CO2加氢合成甲醇催化性能的影响。采用草酸凝胶共沉淀法制备了一系列不同Cu/Zn摩尔比的Cu O/Zn O/Zr O2催化剂,考察不同温度及Cu/Zn摩尔比对催化性能的影响,并结合X射线衍射(XRD)、N2物理吸附、程序升温还原(H2-TPR)和程序升温脱附(H2/CO2-TPD)技术对催化剂的结构和性质进行表征。结果表明:适宜的Cu/Zn摩尔比可以提高催化剂的反应性能。在513 K,2.0 MPa,n(H2)/n(CO2)=3/1和GHSV=4 800 h-1反应条件下,当R(Cu/Zn)=4时,Cu O/Zn O/Zr O2催化剂反应性能最好,CO2转化率高达17.8%,甲醇选择性高达67.8%。     

负载型铁基催化剂上合成气制低碳烯烃

采用真空浸渍法制备负载型铁基催化剂,并利用X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)和N2物理吸附(BET)实验对催化剂进行表征,并考察了不同载体和助剂对负载型Fe基催化剂上合成气制低碳烯烃反应的影响以及不同反应条件对FeMnK/Al2O3催化剂反应性能的影响。结果表明:Al2O3负载的Fe基催化剂可提高活性组分Fe的分散度和金属载体相互作用,且催化剂焙烧后孔径显著增大,有利于产物低碳烯烃的快速移出,因而比SiO2负载催化剂具有更高的催化活性和低碳烯烃选择性;在Fe/Al2O3中加入Mn和K助剂使活性组分Fe更容易还原,提高了活性组分和助剂的分散度,并降低催化剂的表面酸性,从而提高了CO的转化率和低碳烯烃选择性;FeMnK/Al2O3催化合成气制低碳烯烃反应在空速1 000 h-1,温度350℃,压力1.5 MPa,氢碳物质的量之比1.5的条件下,CO转化率达到97.4%,低碳烯烃选择性为55.9%。     

无定形Al-P-O催化剂上气相合成邻羟基苯乙醚

通过一步沉淀-蒸发法制备了具有不同P/Al摩尔比（x=1.00、1.05、1.10、1.15、1.20）的无定形介孔Al-xP-O催化剂。通过X射线衍射（XRD）、N₂吸附-脱附、电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）、NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）和CO₂程序升温脱附（CO₂-TPD）等手段对制备的Al-xP-O催化剂进行表征,考察了P/Al摩尔比对催化剂表面酸碱性及催化性能的影响。当P/Al摩尔比在1.00~1.10范围时,随P/Al摩尔比增加,催化剂弱酸性位点数量增加,中等强度碱性位点数量降低,邻苯二酚转化率提高,邻羟基苯乙醚选择性提高。当反应温度为270℃、空速为3.0mL/(g_cat·h)、P/Al摩尔比为1.10时,催化性能最佳。200h稳定性测试中,邻羟基苯乙醚选择性始终保持在93.0%左右,反应后催化剂无明显积炭,表明该催化剂对邻苯二酚与乙醇气相合成邻羟基苯乙醚反应具有较高的稳定性和工业应用价值。     

Pt/WO3-TiO2/ZrO2-Al2O3甘油加氢体系中Al2O3的双功能催化作用研究

考察了WO3-TiO2/ZrO2-Al2O3四元氧化物中ZrO2:Al2O3质量比对Pt-WO3体系对质量分数30%甘油水溶液氢解制备1,3-丙二醇催化性能的影响，揭示了Al2O3组分在四元氧化物体系中的双功能作用。N2物理吸附脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换CO吸附及吡啶吸附红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、程序升温还原(H2-TPR)等表征结果表明，氧化铝的掺入量直接影响到制备过程中WOx、ZrO2、TiO2等氧化物的晶相结构，进而影响到负载Pt纳米与载体的相互作用。在固定床反应器中，Pt-WO3-TiO2/ZrO2-Al2O3催化剂(Pt质量分数2%)上甘油转化率随着Al2O3质量比的升高逐渐降低，当ZrO2/Al2O3质量比为9:1时，催化活性最高，甘油转化率为38%，1,3-PDO选择性为49%，催化剂可稳定运行不低于100小时。     

介孔铌钨氧化物担载Pt催化甘油氢解制备正丙醇

采用溶胶-凝胶法制备一系列不同摩尔含量比的介孔铌钨氧化物(Nb_xW_(10-x))作为载体,利用等体积浸渍法负载Pt的质量分数为2%,氯铂酸为前驱体溶液,制得催化剂Pt/Nb_xW_(10-x)。通过N_2物理吸附(BET),X-射线粉末衍射(XRD),氨气程序升温脱附(NH_3-TPD)、H_2脉冲吸附等方法表征催化剂的物理化学性质。用间歇式反应器考察催化剂对甘油氢解制备正丙醇反应的催化性能。结果表明,钨的引入可以显著提高甘油的转化率以及目标产物的选择性。当Nb/W为3:7时在反应温度220℃,氢气压力5.5 MPa,反应时间12h,甘油4g,水16g,催化剂1g时,用催化活性较好的2%Pt/Nb_3W_7作为催化剂催化甘油氢解,甘油的转化率为90.9%,正丙醇的选择性可达60.6%。     

富氢气体中CO优先氧化催化剂研究进展

以高纯氢为燃料的质子交换膜燃料电池广泛应用于电动汽车,但其阳极容易被富氢气体中含有的少量CO毒化,造成电池性能严重降低。富氢气体在进入燃料电池前,必须进行CO净化处理。优先氧化法是除去富氢气体中少量CO最简单经济有效的方法,常用催化剂主要有Pt系、Au系和Cu系催化剂。着重阐述负载Au催化剂的制备方法、载体调变、助剂改性以及其他因素（如反应气氛中CO与O₂浓度比、水蒸汽和CO₂等）对Au催化剂CO优先氧化反应催化性能的影响。介绍以CuO/CeO₂催化剂为典型的非贵金属氧化物催化剂用于CO优先氧化反应的研究成果以及制备方法、载体和助剂改性等对催化性能的影响和反相结构CeO₂/CuO的催化性能。考虑利用催化剂活性组分,尤其是Au与Cu之间的协同作用,选用合适的载体,进行催化剂组分的设计仍然是今后研究的热点。突破常规无定形金属氧化物作载体,通过设计合成具有特定形貌的载体,研究不同晶面和不同价态等因素对催化剂CO优先氧化催化性能的影响,也是一项很有意义的研究。     

超支化大分子桥联水杨醛亚胺钴催化剂催化乙烯低聚

以1.0代（1.0G）超支化大分子、水杨醛和CoCl₂·6H₂O为原料,依次经过希夫碱反应和络合反应合成了3种具有不同烷基链长度的新型超支化大分子桥联水杨醛亚胺钴催化剂。对目标产物的结构进行FT-IR、UV、MS及TG表征,考察了溶剂种类、助催化剂种类、反应温度、反应压力、Al/Co摩尔比等条件对超支化大分子桥联水杨醛亚胺钴催化剂催化乙烯低聚性能的影响。结果表明,超支化大分子桥联水杨醛亚胺钴催化剂催化乙烯低聚表现出良好的催化活性和高碳烯烃（C₁₀₊）的选择性。催化活性随反应温度和Al/Co摩尔比增加先增加后下降,随反应压力增加而增加。以甲苯为溶剂,在一氯二乙基铝（DEAC）活化下,当反应温度为25℃、反应压力为0.5 MPa、Al/Co摩尔比为500时,催化活性可达1.87×10⁵ g·（mol Co）^-1·h^-1,聚合产物中高碳烯烃的含量高达42.90%。     

基于CuAl-LDH载体制备高分散Cu/ZnO/Al2O3催化剂及其催化性能

通过沉积沉淀法制备了以层状CuAl-LDH为载体负载不同Cu/Zn比例的前体,经热处理得到CuZnAl-LDO复合催化剂,应用于合成气制甲醇反应。采用电感耦合等离子体发射光谱（ICP）、X射线衍射（XRD）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、N₂O化学吸附、N₂吸脱附、透射电镜（TEM）和X射线光电子能谱技术（XPS）等手段对前体及催化剂进行表征,考察了水滑石的限域效应和金属-载体相互作用对催化剂活性及稳定性的影响。结果发现：由于水滑石特殊的层状结构,具有较大比表面积和丰富孔道结构,促进了Cu物种的分散,有利于催化剂表面对CO和H₂的吸附,增加了Cu、Zn之间的相互作用,提高了催化剂的催化活性。在水滑石前体拓扑转变过程中,层板羟基和水脱除后形成的粗糙表面对所负载的Cu活性物种起到限域作用,抑制了Cu的迁移和团聚。其中,Cu_0.6Zn_0.3Al_0.1-LDO催化剂催化合成甲醇的时空收率达到883mg/(g?h),且反应120h后仅下降2.8%,较共沉淀制备催化剂失活速率降低了81%,表现出较好的催化活性及稳定性。     

Use of renewables for the production of chemicals: Glycerol oxidation over carbon supported gold catalysts

As a renewable feedstock and due to its high functionality glycerol is an attractive reactant for the production of a large number of valuable compounds. We report on an environmentally friendly alternative to produce chemicals from the glycerol oxidation, which are currently produced either by stoichiometric oxidation processes or by enzymatic routes. We investigate the heterogeneously catalyzed liquid-phase oxidation of glycerol with carbon supported gold catalysts. The prepared nanosized gold catalysts are highly active, so that the reaction could be performed under atmospheric pressure. The influence of the preparation method of the catalysts has been investigated. Moreover, the support effect on the catalytic process has been studied and discussed in terms of pore structure of the investigated carbon materials. The promotor effect of platinum on Au/C catalysts was examined and it could be shown that the presence of Pt increases not only the catalyst activity but also the selectivity. By promoting the gold catalysts with platinum the selectivity to dihydroxyacetone could be increased from 26% (Au/C) to 36% (Au–Pt/C).     

Activated red mud-supported Zn/Al oxide catalysts for catalytic conversion of glycerol to glycerol carbonate: FTIR analysis

Catalytic conversion to glycerol carbonate (GC) from glycerol and urea was investigated with Zn/Al oxide catalysts supported by activated red mud (ARM), a waste material. Compared to an unsupported catalyst, ARM-supported Zn/Al oxide catalysts exhibited higher GC yields. ARM-supported Zn/Al oxide catalysts showed a volcano curve for the GC yield as a function of the Zn/Al loading. FTIR analysis revealed the ARM-supported Zn/Al oxide catalysts to be more selective, resulting in higher GC yield. The balance of active sites from ARM and Zn/Al oxide was related to rates of each reaction step in GC synthesis, which eventually influenced on the selectivity and yield of GC.     

Au-Promoted Pt nanoparticles supported on MgO/SBA-15 as an efficient catalyst for selective oxidation of glycerol

A systematic study of Au-promoted and unpromoted Pt/MgO/SBA-15 catalyst is developed to separate the promoter effect from electron transfer effect between Au and Pt. Multi-characterizations revealed that Au and Pt metals in these bimetallic catalysts mainly exist in the form of alloy, and the main role of Au is to reduce the size of AuPt alloy nanoparticles, thus enhancing the adsorption and activation of intermediate products. Through the optimization of various factors (including MgO content, Au/Pt molar ratio, reaction temperature and time), the Au₁Pt₂/MgO/SBA-15 (0.05) catalyst exhibits excellent catalytic activity and glyceric acid selectivity for the selective oxidation of glycerol. Density functional theory calculation confirmed that the synergistic effect between Pt and Au active sites could facilitate the oxidation of primary hydroxyl group by promoting the activation of C H bond and the oxidation of aldehyde group. The results may give insights on designing effective Pt based bimetallic catalyst for selective oxidation of glycerol.     

糠醛加氢制糠醇中γ-Al2O3负载Cu-Zn催化剂的改性研究

采用浸渍法制备Co改性γ-Al₂O₃负载的Cu-Zn催化剂，考察Cu-Zn负载量、Co含量及反应温度等对催化剂性能的影响。结果表明，在413 K、氢气流速0.5 mL·s^－1 和糠醛空速2 h^-1 条件下,当催化剂Cu-Zn/γ-Al₂O₃（Co）中n(Cu)∶n(Zn)∶n(Al)∶n(Co)＝1.0∶2.0∶3.0∶0.51时，糠醇的选择性100％，糠醛转化率94.6％，比使用单纯Cu-Zn/γ-Al₂O₃催化剂的最佳转化率提高11％。     

甲醇水蒸汽重整制氢催化剂制备的研究

针对燃料电池用氢制备用于甲醇水蒸汽重整制氢的Cu/Zn/Al系列催化剂,研究催化剂组成、制备方法对催化剂性能的影响。利用热分析和X射线衍射等分析手段对催化剂前驱体和焙烧后催化剂样品进行分析和表征。结果表明,铜基催化剂对甲醇水蒸汽重整制氢反应有较好的活性和选择性,合适的组成是Cu、Zn和Al的原子质量百分比为45∶45∶10和47.5∶47.5∶5,210 ℃反应转化率达到100%;并流共沉淀法和热分解法制备的催化剂都具有较好的催化性能。     

Influence of Reaction Conditions on Diacid Formation During Au-Catalyzed Oxidation of Glycerol and Hydroxymethylfurfural

The selective oxidation of glycerol and 5-hydroxymethylfurfural (HMF) to diacids over supported gold catalysts (Au/C and Au/TiO₂) in liquid water at mild temperatures was a strong function of the added base such as NaOH. Use of hydrotalcite as a solid base in place of NaOH in the HMF reaction medium facilitated the production of diacid over Au/TiO₂, but extensive leaching of magnesium suggested that hydrotalcite was consumed stoichiometrically in the reaction. Production of diacids from glycerol oxidation over supported Au catalysts was promoted by operating in a continuous flow reactor and by increasing the catalyst loading in a semi-batch reactor. Trace inhibitors formed by conversion of the product monoacid are proposed to account for the generally low selectivity to diacids over gold catalysts.     

甘油催化氧化合成二羟基丙酮研究进展

对甘油选择性催化氧化转化为二羟基丙酮的研究进行综述,介绍了负载型催化剂在不同条件下对产物选择性和反应物转化率的影响,以及催化剂的作用机理。阐述了甘油催化氧化存在的问题以及发展前景。从均相到非均相催化,从单金属到双金属负载催化,从金属到非金属催化,甘油氧化反应的研究不断在完善。研究发现用Bi改性的Pt负载催化剂可以有效地将甘油选择性催化氧化为二羟基丙酮,在最优条件下,可获得较高的甘油转化率和二羟基丙酮选择性,但催化剂稳定性较差,有待进一步提高。杂多酸催化剂以及非金属催化剂也存在稳定性差的问题。指出改善催化剂的稳定性将是未来研究的主要方向。     

KF/γ-Al2O3催化甘油酯交换合成碳酸甘油酯

采用等体积浸渍法制备了一系列氧化铝负载碱金属氟化物固体碱催化剂,用于甘油(丙三醇)与碳酸二甲酯酯交换反应合成碳酸甘油酯,其中KF/γ-Al2O3催化剂能够更好地促进碳酸甘油酯的生成。进一步考察了KF/γ-Al2O3催化剂的制备条件、反应条件对甘油与碳酸二甲酯酯交换反应的影响。当KF负载在γ-Al2O3的负载量为15%(质量分数,下同),于400℃焙烧5 h后制得固体碱催化剂,在n(碳酸二甲酯)∶n(甘油)=3∶1,反应温度80℃,反应时间1.5 h的条件下,甘油的转化率达96.1%,碳酸甘油酯选择性和收率分别达98.1%和94.3%。     

含双金属的超稳Y沸石负载SO2-4/ZrO2强酸性催化剂上正庚烷临氢异构化

用超稳Y沸石（USY）负载SO2-4/ZrO2固体超强酸，并以此为载体制备含Pt双金属催化剂，用XRD和H2-TPR表征了催化剂的物化性质，并在常压固定床反应器上考察催化剂的正庚烷临氢异构化反应性能。结果表明， USY负载了SO2-4/ZrO2和双金属以后仍能保持沸石原有结构；贵金属Pt、金属助剂以及ZrO2等在USY载体上能够高度分散。在含Pt的催化剂中掺杂了Cr或Al金属助剂以后，正庚烷异构化产物选择性有了明显的提高，且具有更好的稳定性和低温活性；在USY负载SO2-4/ZrO2和0.4%Pt的催化剂上，正庚烷的转化率为42.1%时，异构化产物的选择性只有69.6%，而在掺杂了与Pt摩尔比为5∶1的Cr或Al后，正庚烷的转化率分别为44.3%和42.1%时，异构化产物的选择性分别可提高到88.9%和89.5%。