Fe对肉桂醛选择性加氢催化剂Co/硅藻土的修饰作用

研究了Fe对负载型选择性加氢催化剂Co/硅藻土上肉桂醛加氢反应的修饰作用。实验结果表明,助剂Fe的加入对肉桂醛的活性和肉桂醇的选择性都有影响,但主要影响体现在催化活性上,选择性影响不明显。当n(Fe)∶n(Co)＜0.20,催化活性由60.69%明显提高到80.63%,再提高n(Fe)∶n(Co),活性又降低。结合XRD、SEM和正电子寿命谱等表征手段,结果发现,Fe对Co₃O₄晶体的完整程度产生影响,导致晶体缺陷数增加,Fe引入使催化剂在载体硅藻土表面分散性更好,分散的单层性更明显,负载在硅藻土上催化剂的晶粒粒径也有变小的趋势。     

Fe2O3/硅藻土催化剂催化甲苯二胺焦油重组分降解

非均相催化甲苯二胺(TDA)焦油重组分降解是资源化利用的新途径。本文采用离子交换-焙烧法制备了Fe₂O₃/硅藻土非均相Fenton催化,并通过SEM、XRD和EDS等手段对催化剂微观结构进行表征。探究了Fe₂O₃/硅藻土催化剂催化TDA焦油重组份降解的性能,结果表明：硅藻土对TDA焦油具有吸附优势,且Fe₂O₃能够均匀分散于硅藻土表面而实现对TDA焦油的可控高效降解。在1g 0.5%Fe催化剂,[m(Fe₂O₃/硅藻土催化剂):m(30%H₂O₂)]=1:6,20℃,pH=4.5,反应时间2h条件下,焦油分解得到TDA最多,产率为71.79%。     

H3PW12O40/酸改性硅藻土催化剂的制备、表征及催化合成乙酸正丁酯

以硫酸改性后的硅藻土为载体，Keggin结构磷钨酸为活性组分，通过浸渍法制备出负载型催化剂H₃PW₁₂O₄₀/改性硅藻土，并对催化剂进行傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线能谱（EDS）和N₂-程序升温脱附（N₂-TPD）表征。结果表明：酸改性后硅藻土的微孔增大增多，比表面积增大。H₃PW₁₂O₄₀均匀分布在改性硅藻土载体上，负载后磷钨酸仍保持Keggin结构。以H₃PW₁₂O₄₀/改性硅藻土为催化剂催化乙酸和正丁醇液相合成乙酸正丁酯，通过正交试验探索优化工艺条件。在较优工艺条件下，即w(40%H₃PW₁₂O₄₀/改性硅藻土)=1.1%（基于反应物质量），n(酸)∶n(醇)=1∶3，125℃反应2.0h，酯化率高达98.1%。催化剂重复催化使用5次，酯化率仍可达86.1%。H₃PW₁₂O₄₀/改性硅藻土可作为催化合成乙酸正丁酯的高效催化剂，具有活性高、用量少、价格低廉、制备简单、后处理简便、无废液排放等优点。     

Fe2O3对V2O5-WO3/TiO2催化剂表面性质及其性能的影响

催化剂是选择性催化还原(SCR)脱硝技术的核心,研究Fe对钒钛系SCR催化剂脱硝活性及SO₂/SO₃转化率的影响具有重要意义。采用等体积浸渍法制备了不同Fe/V质量比的Fe₂O₃-V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂,并进行表征,研究Fe对钒钛系SCR催化剂脱硝活性及SO₂/SO₃转化率的影响,并讨论Fe对于钒钛系SCR催化剂表面性质的影响。结果表明,随着催化剂表面Fe₂O₃含量增加,催化剂的脱硝效率及二氧化硫氧化率均是先上升后下降,当Fe/V质量比为3.0时,催化剂的脱硝效率和二氧化硫氧化率均达到最大值91.78%、1.01%。XPS及H₂-TPR结果表明,随着Fe₂O₃含量增加,催化剂表面钒活性组分的相对含量及V⁴⁺/V⁵⁺比减小,催化剂表面吸附氧(O_α)浓度增加,催化剂的氧化能力增强。NO-TPD结果表明,随着Fe₂O₃含量增加,催化剂表面吸附NO的能力增强。     

Fe-Mo对二甲苯选择氧化催化剂的制备及其性能

以Fe(NO₃)₃和(NH₄)₆MoO₂₄为原料,采用溶胶-凝胶法制备了不同n(Fe)∶n(Mo)的催化剂,考察了该催化剂对对二甲苯催化氧化合成对苯二甲醛的催化性能。并应用X射线衍射、傅立叶变换红外光谱、紫外漫反射和热分析对催化剂进行了表征。结果表明,Fe对MoO₃改性能明显改善催化剂的活性,提高对苯二甲醛收率,原因是由于Fe₂(MoO₄)₃的生成。当n(Fe)∶n(Mo)=1∶3时,催化剂活性最佳,此时对二甲苯转化率为66.8%,对苯二甲醛选择性和收率分别为37.2%和24.8%。XRD、FT-IR和DRS结果表明,当n(Fe)∶n(Mo)=1∶3时,催化剂中有适量MoO₃存在,其催化活性最好,该催化剂能在高温维持较好的活性稳定性。     

Mn-Cu-Ce-Fe/REY系列催化剂上NH3选择性催化还原NO性能

采用正交实验设计和浸渍法制备Mn-Cu-Fe-Ce/REY催化剂。采用固定床微型反应器评价SO₂存在下催化剂在NH₃选择性催化还原NO反应中的活性,考察Mn、Cu、Fe和Ce各活性组分对催化剂活性的影响,并采用XRD、H₂-TPR和SEM等手段对催化剂进行表征。结果表明,Mn、Cu、Fe和Ce各活性组分对催化剂活性影响顺序为：Cu＞Fe＞Ce＞Mn,催化剂的氧化还原性能影响催化剂活性。     

不同硅铝比ZSM-5负载铁基催化剂二氧化碳加氢性能

CO₂加氢在铁基催化剂上直接制取高附加值化学品是实现其资源化利用的重要途径。通过等体积浸渍法制备了不同硅铝比（25,70,150）的ZSM-5负载的铁基催化剂,考察硅铝比对铁基催化剂上CO₂加氢性能的影响。结果表明,随着硅铝比的升高,催化剂活性先升高后降低,最优化硅铝比为70。CO₂-DRIFTS和CO₂-TPD结果显示,硅铝比为70的ZSM-5载体制备的催化剂具有较多且较强的表面碱性位,促进CO₂分子的活化解离。通过H₂-TPR、XRD、Raman等表征揭示了催化剂结构的演变过程。还原后催化剂的活性金属以单质Fe形式存在,反应过程中单质Fe向Fe₃O₄和FeC_x物种转化。不同硅铝比配位环境影响Fe与C的相互作用,影响FeC_x的生成,从而影响CO₂加氢的活性和选择性。     

甲醇氧化制甲醛铁钼催化剂研究

采用共沉淀法制备了不同Mo与Fe原子比的甲醇氧化制甲醛催化剂,在常压固定床反应器上对催化剂进行活性评价,采用BET、XRD和TEM对制备的催化剂进行表征。结果表明, Mo与Fe原子比为2.2~2.8时,催化剂具有较好的活性,(400~450) ℃焙烧的催化剂具有良好的比表面积、适宜的孔容和孔径,形成了较为稳定的MoO₃和Fe2(MoO₄)₃晶相,使催化剂具有更高的活性和选择性。对甲醇氧化制甲醛反应进行研究,结果表明,在反应温度(265~315) ℃,空速(8 500~13 000) h^-1时,甲醇转化率>98%,甲醛收率>93%, 500 h长周期考核,催化剂表现出良好的活性和稳定性。     

MnOx助剂对Fe/SiO2催化剂费-托合成制低碳烯烃动力学的影响

探讨了MnO_x助剂对Fe/SiO₂催化剂经由费-托反应(Fischer-Tropsch)制备低碳烯烃(FTO)的影响。通过浸渍法制备了Fe₂₀/SiO₂和Fe₂₀-Mn_1.0/SiO₂催化剂,结果表明MnO_x助剂显著提升了CO转化率和C₂～C₄烯烃的时空收率。程序升温吸附实验表明MnO_x助剂增加了Fe基催化剂表面碱性,促进了CO的解离吸附。运用幂指数模型,研究了Fe₂₀/SiO₂和Fe₂₀-Mn_1.0/SiO₂催化剂上FTO反应动力学,得到了各产物生成活化能与H₂/CO反应级数。最后,结合动力学研究与程序升温表征结果,对Fe基催化剂FTO反应机理,尤其是MnO_x助剂提高Fe₂₀/SiO₂催化剂上低碳烯烃选择性的作用进行了讨论。     

掺杂元素对Mn基催化剂SCR性能及抗硫性能的影响

采用溶胶凝胶法制备M-Mn/TiO₂催化剂，M=Fe、Ce、Ni、Sm、Cu，考察掺杂元素对催化剂SCR性能和抗硫性能的影响，并采用XRD、H₂-TPR表征手段考察掺杂组分对催化剂性质的影响。结果表明，掺杂金属元素后，催化剂的晶粒尺寸和还原性能发生变化，表现为Fe、Ni的掺杂明显降低催化剂粒径尺寸而Ce、Sm、Cu的掺杂增加了粒径尺寸；Cu和Ni的掺杂有利于提高催化剂的还原性能。SCR实验结果表明，Cu、Sm的掺杂在整个反应温度区间内都会抑制催化剂脱硝活性，而Fe、Ni、Ce的掺杂主要抑制低温活性，在高温阶段则会促进反应的进行。掺杂金属元素后催化剂T₈₀活性窗口顺序为：Fe-Mn/TiO₂＞Ni-Mn/TiO₂＞Ce-Mn/TiO₂≈Mn/TiO₂＞Sm-Mn/TiO₂＞Cu-Mn/TiO₂。Sm-Mn/TiO₂和Ce-Mn/TiO₂能保持与Mn/TiO₂基本相似的抗硫性能，但掺杂Fe、Cu、Ni会导致催化剂在较短时间内因硫中毒失活，尤其是Fe-Mn/TiO₂催化剂的活性中心受SO₂硫酸盐化影响最大，但是水洗再生之后其活性基本恢复，且Fe-Mn/TiO₂和Ni-Mn/TiO₂催化剂的抗硫中毒性能在水洗后得到提高。     

制备条件对肉桂醛选择加氢Co-Fe/硅藻土催化剂的影响

对肉桂醛选择加氢制肉桂醇的Co-Fe/硅藻土催化剂的制备条件进行了研究,并对超声波作用下制备的催化剂的催化性能优化进行了探讨。通过催化反应评价和SEM、XRD及正电子寿命谱的测定等表征,结果表明,焙烧温度和还原温度对Co-Fe/硅藻土催化剂的催化性能影响较大,不但可改变催化剂的晶体结构,也能对载体及载体与催化剂的作用产生影响。最佳焙烧温度为673 K,还原温度为723 K。制备过程中引入超声技术,使催化剂的晶形细化并在载体上更好铺展,有利于改善和提高催化性能。     

不饱和油脂加氢催化剂的研究

以Al₂O₃、硅藻土为载体，NiO或甲酸镍为活性组分前驱体，采用不同的沉淀法工艺制备了负载型单元镍催化剂，在相同的条件下进行活性评价。研究表明，以NiO为活性组分前驱体要优于甲酸镍，沉淀过程中反加中和优于正加中和。     

Au基MOFs双功能催化剂的制备及其催化CO2与苯胺/H2反应性能

以UiO-66(Zr)、MIL-100(Fe)、MIL-100(Cr)、MIL-101(Cr)、NH 2-MIL-101(Al)为载体,Au为活性组分,制备Au/UiO-66(Zr)、Au/MIL-100(Fe)、Au/MIL-100(Cr)、Au/MIL-101(Cr)、Au/NH 2-MIL-101(Al)双功能催化剂。采用XRD、BET、NH 3-TPD、HRTEM等表征催化剂的结构,在釜式反应器中评价催化剂对CO 2与苯胺/H 2反应生成N-甲基苯胺与N,N-二甲基苯胺的N-甲基化反应性能,考察反应条件对催化剂催化性能的影响。结果表明,催化剂的XRD特征衍射峰与相应MOFs的模拟特征峰基本一致;负载Au后催化剂仍具有高的比表面积和大的孔容、孔径;不同MOFs负载Au的催化剂具有不同的酸强度和酸量;Au纳米粒子的分散性很好,粒径为(3~7)nm。制备的催化剂均具有催化CO2与苯胺/H2的N-甲基化反应性能,其中质量分数2%Au/MIL-101(Cr)催化剂催化性能最好,苯胺转化率为45.26%,N-甲基苯胺和N,N-二甲基苯胺选择性分别为73.50%和26.50%,重复使用性能优异。     

铜基催化剂的制备及其在催化溴甲烷制二甲醚中的应用

采用浸渍法制备了不同载体和金属组分的系列负载型催化剂,考察对溴甲烷制二甲醚的催化活性,并采用XRD、TPR和BET进行表征。结果表明,铜基催化剂催化性能较好,且以Al2O3-1#为载体制备的催化剂催化性能更优。Cu O负载量较低时,具有较高的分散度;高温焙烧使催化剂的活性中心由分散态Cu O转变为晶相Cu O,导致Cu O利用率下降;添加助剂K可显著提高Cu O利用率。优选的催化剂制备条件为:以Al2O3-1#为载体,活性组分Cu O负载质量分数为5%,助剂K负载质量分数为0.8%,焙烧温度为350℃,此条件下制备的催化剂,CH3Br转化率和二甲醚选择性均为100%,催化剂的Cu O利用率达到88.04%;再生10次后,催化剂性能保持稳定,没有明显下降。     

改性铁酸锌催化剂的合成及其丁烯氧化脱氢活性

采用共沉淀法制备铁酸锌催化剂,考察改性元素Mg、B、Zr、Ce、La对铁酸锌催化剂结构和丁烯氧化脱氢性能的影响。采用XRD、TEM和N_2吸附-脱附对镧改性铁酸盐催化剂进行金属元素组成的优化研究,确认镧元素在催化剂中存在的形态和作用。结果表明,La改性铁酸锌催化剂晶粒粒径(20～50) nm,具有较大的比表面,主要活性组分是α-Fe_2O_3和ZnFe_2O_(4,)催化剂的活性随着Fe含量的升高而升高,n(Fe)∶n(Zn)∶n(La)=4∶1∶1催化剂具有最高的催化活性,反应温度380℃时,其TOF值2.1×10~(-3) mol_(butene)·mol_(surface-Fe)·s~(-1)。     

双金属催化剂对煤焦油模型化合物催化裂解行为的影响

以Al₂O₃为载体,Ce、Co和Fe为助剂,采用机械化学法制备了4种镍基催化剂,对其进行了XRD、H₂-TPR、BET、NH₃-TPD等表征。当载气流量为50 ml·min^-1,裂解温度为750℃时,在固定床反应器中考察了各催化剂对煤焦油模型化合物甲苯+芘裂解行为的影响。结果表明：4种催化剂均为介孔催化剂,且双金属催化剂的介孔有序度更高;催化剂中活性组分Ni主要以尖晶石NiAl₂O₄的形式存在;添加Fe助剂后,催化剂的酸强度较Ni/Al₂O₃增加,添加Ce和Co时则相反。评价实验表明,助剂对重质组分芘的裂解率影响较小,约为67%,然而Ce和Co对催化剂的抗积炭性能有利,其析碳分别较无助剂时降低28.8%和18.0%。     

焙烧温度对NiMo/Al2O3催化剂加氢性能的影响

采用不同的焙烧温度制备系列NiMo/Al₂O₃催化剂,运用BET、XRD、SEM和HRTEM等分析手段对催化剂进行表征,并以催化裂化进料为原料,在固定床高压反应器上对催化剂的加氢性能进行评价,着重考察焙烧温度对催化剂活性组分结构及活性的影响。结果表明,焙烧温度的升高有利于活性组分在催化剂表面的分散,但同时会增强活性组分与载体之间的相互作用,使催化剂活性相中单片层MoS₂片晶的数量增加,导致催化剂活性下降。
     

Olivine catalysts for methane- and tar-steam reforming

The removal of tar and lower hydrocarbons is a vital technological barrier hindering the development of biomass gasification. The present work evaluates four olivine catalysts (three untreated of different origin and one calcined) for lowering the amount of these compounds in biomass derived syngas by reforming model compounds (naphthalene, toluene, and methane). Treatments prior to reaction were shown to largely impact the catalytic activity and physiochemical properties of the olivine catalysts depending on its origin. The formation of free Fe phases following decomposition of a Fe-bearing serpentine phase ((Mg,Fe)₃Si₂O₅(OH)₄) near the surface of untreated olivine catalysts proved most important for facilitating higher activity compared to olivine catalysts with little or no serpentine phase initially. The most active catalyst was efficient at naphthalene removal (90% conversion at 800 °C), but more active catalysts are needed for applications where methane removal is required. Additionally, carbon deposition during naphthalene-steam reforming as well as Fe clustering during naphthalene-steam reforming and exposure to reducing conditions suggested stability may be a liability.     

The role of carbon surface chemistry in N2O conversion to N2 over Ni catalyst supported on activated carbon

The effect of acidic treatments on N₂O reduction over Ni catalysts supported on activated carbon was systematically studied. The catalysts were characterized by N₂ adsorption, mass titration, temperature-programmed desorption (TPD), and X-ray photoelectron spectrometry (XPS). It is found that surface chemistry plays an important role in N₂O-carbon reaction catalyzed by Ni catalyst. HNO₃ treatment produces more active acidic surface groups such as carboxyl and lactone, resulting in a more uniform catalyst dispersion and higher catalytic activity. However, HCl treatment decreases active acidic groups and increases the inactive groups, playing an opposite role in the catalyst dispersion and catalytic activity. A thorough discussion of the mechanism of the N₂O catalytic reduction is made based upon results from isothermal reactions, temperature-programmed reactions (TPR) and characterization of catalysts. The effect of acidic treatment on pore structure is also discussed.