制备方法对CH4、CO2催化氧化重整催化剂的影响

考察了反应体系中不同制备方法制得催化剂的催化性能,并将分形维数应用于催化剂制备;采用了ＥＤＸ、ＴＰＲ、ＸＲＤ 和ＸＰＳ 等表征手段分析了不同制备方法制得催化剂的表面组成以及还原特性,探讨了层浸法制备的催化剂性能最佳的原因。     

制备方法对CH_4、CO_2催化氧化重整催化剂的影响

考察了反应体系中不同制备方法制得催化剂的催化性能，并将分形维数应用于催化剂制备；采用了ＥＤＸ、ＴＰＲ、ＸＲＤ 和ＸＰＳ 等表征手段分析了不同制备方法制得催化剂的表面组成以及还原特性，探讨了层浸法制备的催化剂性能最佳的原因。     

甲烷燃烧催化材料的高效制备及性能研究

在超声波条件下,采用等体积浸渍法制备了负载型催化剂PdO/CeO_2-Al_2O_3,研究了其甲烷燃烧催化性能,并考察了活化方式对催化性能的影响。应用H_2-TPR和O_2-TPD法,分别表征了催化剂表面氧的反应与吸附性能。以H_2S为硫源考察了催化剂的抗硫中毒性能以及硫中毒模式。结果表明:快速活化的PdO/CeO_2-Al_2O_3催化剂具有良好的反应活性和抗H2S中毒性能。硫含量测试显示,经过高温再生后,催化剂表面仍有大量硫物种存在,说明高温活化并不能使催化剂的活性完全恢复。     

Ti-Mg聚乙烯催化剂的制备及其分形形态的研究

应用分形理论研究了Ｔｉ－ Ｍｇ 负载型聚乙烯催化剂的形态。采用改进的盒子维法对扫描电镜照片进行分析计算,得到了催化剂及其聚合物的表面分维值。探讨了催化剂制备反应时间、反应温度及搅拌速率对催化剂表面形态的影响,以及催化剂分维值对聚合活性及其聚合产品形态的影响。结果表明,随着反应时间的延长和反应温度及搅拌速率的提高,催化剂表面的粗糙无规则度随之增加,聚合活性有所提高。而过低或过高的催化剂初始分维值对聚合物的形态都将产生不利的影响,因此在工业应用中催化剂分维值应选取一最佳范围。     

制备方法对Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2催化碳烟燃烧性能的影响

采用溶胶凝胶法、低温共沉淀法、高温共沉淀法、水热法和热分解法制备了5种Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2催化剂样品,用X射线粉末衍射(XRD)、BET、扫描电镜(SEM)、热重分析、H_2-TPR和O_2-TPO等技术对样品的结构、表面形貌、储氧性能、氧化还原性等进行表征,并对其催化碳烟燃烧活性进行评价,探究了制备方法对Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2催化性能的影响。结果表明:不同方法制备的Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2均能形成立方萤石结构的铈锆固溶体;制备方法对Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2催化剂的各项性能有显著影响,其中溶胶凝胶法有利于储氧能力和催化性能的提高,水热法有利于提高催化剂的比表面积,共沉淀法所制催化剂的储氧量及催化活性受温度的影响较大,总体催化效果较差,而热分解法制备的催化剂具有平整的表面结构,有利于提高机械强度。     

Cu-Zr-Co-O催化剂催化乙醇直接合成乙酸乙酯

分别采用反滴加共沉淀法、正滴加共沉淀法、溶胶-凝胶法合成了Cu-Zr-Co-O催化剂,并研究了该催化剂在乙醇脱氢合成乙酸乙酯反应中的催化性能;对催化剂试样进行了XRD、XPS、N2物理吸附、H2-TPR和NH3-TPD表征,并考察了催化剂预还原温度、反应温度、GHSV对反应性能的影响。表征和实验结果显示,采用反滴加共沉淀法合成的Cu-Zr-Co-O催化剂(CP-N(1))具有较大的比表面积,催化剂表面Cu0粒径较小,且表面存在较多的酸中心;预还原温度影响催化剂表面Cu0的数量及粒径大小,在300℃下预还原的CP-N(1)催化剂对乙醇脱氢合成乙酸乙酯反应具有最佳的催化性能,在GHSV=1.2min-1、200℃的优化条件下,乙醇转化率达85.0%,乙酸乙酯选择性达80.2%。     

气固相非催化反应缩核模型的分形分析

采用分形维理论对经典的非催化气固相反应的缩核模型进行分形分析，提出非催化气固相反应的分维缩核模型。讨论了固体颗粒表面不规则性对气固相非催化反应的影响。通过积炭失活催化裂化催化剂的烧炭再生反应，对分维缩核模型进行了验证。结果表明，分维缩核模型的计算值比经典的二维缩核模型的计算值更接近实验值，平均相对偏差为２．５８％。     

固体酸催化废旧塑料裂解制燃油的研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2-SiO2、ZrO2-SiO2复合氧化物,并在其表面以H2SO4或ZnSO4浸渍法制备废旧塑料裂解用固体酸催化剂,并且用TPD技术对其表面酸性进行了表征;重点考察了ZnSO4浸渍量对相应固体酸的催化裂解性能的影响,并与H2SO4法进行比较。结果表明,采用ZnSO4浸渍得到的固体酸表面的酸中心较多、酸性较强,并且其催化裂解性能也优于H2SO4法。由燃油成分分析结果表明,由本文所得固体酸催化废旧塑料裂解所制得的燃油主要以汽油为主,同时含有少量的轻质柴油。     

甘油氢解制低级醇用PtPdNi/TiV_xAlO_y催化剂的研究

分别采用分步浸渍法和共浸渍法制备了PtPdNi/TiVxAlOy催化剂,并考察了该催化剂在甘油氢解反应中的催化性能;采用XRD、H2-TPR、H2-O2滴定和NH3-TPD等手段对PtPdNi/TiVxAlOy催化剂和TiVxAlOy载体进行了表征。实验结果表明,采用分步浸渍法制备催化剂以及在载体中引入适量V均有利于提高Pt和Pd在载体表面的分散度,从而提高催化剂在甘油氢解反应中的催化性能;高度分散的Pt和Pd是催化剂的主催化活性中心,Ni起助催化作用,可抑制Pt和Pd与载体之间的相互作用,有利于Pt和Pd在载体表面分散;引入适量V可提高TiVxAlOy载体的酸强度,载体表面适量强酸位的存在有利用于低级醇的生成。     

Zn对Cu/AC催化剂甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯催化性能的影响

采用浸渍法制备Zn促进的活性炭(AC)载Cu催化剂CuZn/AC,考察了浸渍顺序和Zn加入量对催化剂的甲醇液相氧化羰基化合成碳酸二甲酯(DMC)性能的影响。采用XRD,H_2-TPR,CO-TPD,AAS和TEM表征催化剂结构和表面性质。结果表明,共浸渍法制备的催化剂与分步浸渍法相比,其分散性和催化性能优于分步浸渍法制备的催化剂。共浸渍法引入适量的Zn可提高CuZn/AC催化剂的铜物种分散性和还原后的催化剂的Cu0含量,从而提高了催化剂活性。w(Zn)为2%的10Cu_-2Zn/AC催化剂的催化性能最佳,甲醇转化率和DMC选择性分别为10.5%和95.1%。     

聚乙烯催化剂表面分形和多重分形特征

应用分形和多重分形理论研究了负载型聚乙烯催化剂(简称催化剂)表面形态。提出一种图片处理和计算过程更加完备的基于扫描电子显微镜照片的分形维数和多重分形谱计算程序,对4种催化剂进行分析计算。探讨了分形维数、多重分形谱相关参数与催化剂表面形态及与聚合活性的对应关系。实验结果表明,催化剂表面形态的复杂程度可以用表面分形维数来表征,聚合活性高的催化剂表面形态更加复杂,有更大的比表面积,对应的分形维数值也越大。催化剂表面分形维数的变化程度可以用多重分形谱来表征,聚合活性高的催化剂表面分形维数的跨度和分散程度更高。提出的分形维数和多重分形谱计算程序为催化剂的评定与设计提供了一种实用的手段。     

流化床甲烷临氧CO_2自热重整制合成气研究

采用分步浸渍方法,制备了高分散的Ni/MgO-SiO2催化剂,并在固定床和流化床反应器中对该催化剂用于甲烷临氧CO2自热重整制合成气反应进行了评价。反应结果表明,催化剂在两种反应器中均表现出接近热力学平衡的初活性;随着空速的变化及反应时间的延长,催化剂的活性在两种反应器中表现出明显的差异。采用TEM测试手段对反应后的催化剂进行表征。结果表明,流化床反应器对反应过程、消除积碳及控制活性组分晶粒烧结有较明显的促进作用。与固定床反应器相比,流化床反应器是适合甲烷临氧CO2自热重整制合成气的反应器。     

CH_4、CO_2与O_2催化氧化重整制合成气的研究Ⅰ．催化剂的筛选

采用正交设计法和分形法设计ＣＨ４、ＣＯ２和Ｏ２催化氧化重整制合成气的催化剂。正交设计法和分形法的设计结果均为Ｎｉ－Ｃｅ／Ａｌ２Ｏ３，证明分形法在催化剂筛选中是有效的     

在 M/MgO 催化剂上甲烷部分氧化制合成气

比较了以ＭｇＯ为载体的四种负载型催化剂在甲烷部分氧化反应中的催化活性，表明Ｒｈ具有最高活性。用Ｄ２（氘）－ＣＨ４同位素交换反应揭示，金属组份解离甲烷的能力与其催化活性紧密相关，在甲烷部分氧化反应中具有高活性的催化剂解离吸附甲烷分子的能力强，且以形成ＣＤ４为主的氘代甲烷产物分布，其次序为：Ｒｈ＞Ｒｕ＞Ｐｔ＞Ｐｄ。揭示了ＣＯ选择性随反应气流量增大、反应接触时间的缩短而提高，表示ＣＯ可能是甲烷部分氧化反应中的初始产物。还探讨了双金属组份催化剂的催化行为。     

耦合甲烷部分氧化与二氧化碳重整用镍系催化剂碱金属与碱土金属改性研究

在考察了多种过渡金属和稀土金属的基础上,选择了铈作为助剂,制备了Ni-Ce/Al2O3催化剂,系统地考察了碱金属如钠和钾,碱土金属如镁、钙、锶和钡对于耦合甲烷部分氧化与二氧化碳重整反应的影响,认为碱金属的加入降低了催化剂的稳定性,碱土金属的加入不仅提高了催化剂活性,而且提高了催化剂的稳定性。     

煤层气转化制合成气的催化剂研究

煤层气转化制合成气工艺的生产成本低、能耗小,对减轻全球性温室效应具有一定的作用,是煤层气利用的较好方案,但该反应存在催化剂积炭严重易失活等问题。为此,采用Ni/MgO—Al2O3催化剂,在常压固定床反应器上进行了CO2重整CH4制合成气反应的研究,系统地考察了载体制备方法、MgO含量、焙烧方式等因素对催化剂性质的影响,并采用N2物理吸附和XRD检测手段对催化剂进行了表征。结果表明,采用共沉淀方法制备催化剂载体,当MgO含量为4%,在550℃流动空气环境里焙烧4h后所得到的催化剂10%Ni/4%MgO—Al2O3用于煤层气转化制合成气的反应,CH4和CO2的转化率分别可达到82%和92%,且反应6h内转化率没有降低,催化剂未发生积炭现象,其催化活性和稳定性都较好。     

Ni/La-BaTiO3催化剂的低温CH4/CO2重整性能研究

镧液相掺杂合成了不同镧含量的La-BaTiO3载体,再通过浸渍负载活性组分制备出Ni/La-BaTiO3催化剂。通过CH4/CO2连续重整制合成气反应,考察常压下、700℃和750℃温度的Ni/La-BaTiO3催化剂稳定性和积炭性能;采用CO2脉冲反应评价了700℃低温重整条件下各Ni/La-BaTiO3催化剂上一氧化碳的歧化反应程度。结果表明,一氧化碳的歧化反应程度对催化剂低温CH4/CO2重整的稳定性和积炭性能影响显著,Ni/1.05%La-BaTiO3是最佳的低温CH4/CO2重整催化剂。     

甲烷、二氧化碳转化制合成气的研究——Ⅰ.催化剂及其催化性能

采用固定床流动反应装置研究了金属负载型催化剂对甲烷二氧化碳转化制合成气的催化活性,考察了催化剂活性组份、载体及反应条件等对合成气生成量的影响。发现负载型Ni/Al_2O_3催化剂对甲烷二氧化碳转化具有高催化活性,其合成气生成量随反应温度升高或压力降低而增加。通过测定发现,当镍负载量低于13.15w％时,即使在热力学积炭区使用Ni/Al_2O_3催化剂,它也具有高抗积炭性能。考察了Ni/Al_2O_3-5催化剂在700℃下连续运行120小时的瞬间活性,发现产物合成气摩尔含量一直保持在91％左右,催化剂活性无任何降低趋势。     

钠作助剂的Ni／Al_2O_3上的CO_2加氢反应

用稳定态活性测试法研究了一系列不同载钠量Ｎｉ／Ａｌ_２Ｏ_３催化剂上的ＣＯ_２加氢甲烷化行为，并对它们进行了ＸＲＤ和程序升温还原表征。实验结果表明，在所用钠量范围内，于Ｎｉ／Ａｌ_２Ｏ_３上的ＣＯ_２加氢生成甲烷的活性随Ｎａ加入量的改变而变化，这与催化剂上Ｎｉ物种的分配有关，６７３Ｋ附近还原出的Ｎｉ物种可能是良好的ＣＯ_２加氢甲烷化活性中心。Ｎａ助剂的作用主要是改变Ｎｉ物种的分配。通过Ｎａ助剂的加入，可获得在化学剂量ＣＯ_２／Ｈ_２比下使ＣＯ_２几乎完全转化为甲烷的低镍催化剂。