微反应器中的混合对Cu-ZnO催化剂微结构形成过程的影响

通过对微反应器中流速的调控,研究了混合过程对Cu-ZnO催化剂微结构形成过程的影响。采用Villermaux-Dushman反应体系测量了不同流速下反应器中的混合状况,采用X射线衍射(XRD)、高倍电镜线扫(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)分析了对应流速下制备得到的前体和氧化物的结构。结果显示,混合强度增加,前体中的Cu2+、Zn2+分布更为均匀,绿铜锌矿的比例减小,锌孔雀石中的Zn含量提高;进而导致其热分解形成的氧化物中Cu-Zn分布也更为均匀,Cu O-ZnO界面增加,Cu O晶粒粒径减小。研究表明,沉淀反应时混合条件的改变,导致后续系列中间产物中Cu-Zn分布的差异,通过这一路径,混合对反应的影响最终作用于催化剂结构。     

微反应器共沉淀反应制备铜锰催化剂

在Caterpillar微反应器中采用共沉淀法制备了不同铜锰比的共沉淀物,直接焙烧得到铜锰复合氧化物催化剂。采用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS)对沉淀物和催化剂进行了物相和结构分析。结果显示,随着Cu含量的增加,催化剂中Mn³⁺所占比例逐渐下降,表面晶格氧含量呈现先上升后下降的趋势,催化甲苯降解的活性呈现先上升后下降的规律。微反应器中的流动反应特性使得催化剂中的Cu、Mn保持良好分散性,有利于提高催化剂中Mn³⁺含量,此时表面晶格氧成为催化活性的制约因素。     

微反应器中水层对Cu-Zn共沉淀过程的影响

探索了利用扩散反应的耦合制备更均匀的铜锌共沉淀物的方法。通过在微反应器中引入水层并调节水层占总流量的比例,制得了高催化活性的Cu/ZnO共沉淀催化剂。采用高倍电镜线扫(HRTEM/EDS)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、氢气程序升温还原(H_2-TPR)、N_2O化学反应法分析催化剂微结构的差异以及演变关系。结果显示,水层占比增加,初始沉淀物Cu-Zn分布更加均匀,陈化得到的前体中锌含量增大,焙烧得到的氧化物CuO和ZnO接触面积增加,相互作用力不断增强,最终提升了催化剂催化活性。通过模型数值分析发现,Zn~)2+_较快的扩散速率部分抵消了其反应速率慢导致的不均匀性;随着水层占比增加,形成均匀沉淀的扩散-反应动态平衡区域增加,产物中均匀沉淀物的比例得以提高。     

沉淀过程对锰孔雀石结构及其演化过程的影响

锰孔雀石中的Mn含量对其后续演变和Cu-Mn催化剂的活性有重要的影响。本文利用搅拌釜反应器和微反应器制备了铜锰的碱式碳酸盐共沉淀物，研究了混合过程对Cu²⁺、Mn²⁺的共沉淀反应过程及共沉淀产物的后续演变过程的影响。采用X射线衍射（XRD）、热重质谱联用（TG-MS）、氢气程序升温还原（H₂-TPR）分析了前体、催化剂的结构及演变过程。研究发现，在混合较好的微反应器制备的样品中，锰孔雀石中的极限Mn质量分数为25%左右，明显高于文献研究从搅拌釜中得到的数值。通过对扩散-反应过程的分析发现，反应过程中的混合效果越好，制备得到的前体中锰孔雀石的含量越多且其中的锰含量越高。高锰含量的锰孔雀石在焙烧时会形成更多的Cu-Mn界面，进而产生更多的高温碳酸盐，最终的铜锰催化剂中Cu、Mn相互作用更强，催化活性更高。     

微反应器中的混合对Cu-ZnO催化剂微结构形成过程的影响

通过对微反应器中流速的调控,研究了混合过程对Cu-ZnO催化剂微结构形成过程的影响。采用Villermaux-Dushman反应体系测量了不同流速下反应器中的混合状况,采用X射线衍射（XRD）、高倍电镜线扫（EDS）、X射线光电子能谱（XPS）分析了对应流速下制备得到的前体和氧化物的结构。结果显示,混合强度增加,前体中的Cu²⁺、Zn²⁺分布更为均匀,绿铜锌矿的比例减小,锌孔雀石中的Zn含量提高;进而导致其热分解形成的氧化物中Cu-Zn分布也更为均匀,CuO-ZnO界面增加,CuO晶粒粒径减小。研究表明,沉淀反应时混合条件的改变,导致后续系列中间产物中Cu-Zn分布的差异,通过这一路径,混合对反应的影响最终作用于催化剂结构。     

微通道反应过程对铜锌催化剂微结构的影响

采用微通道反应器制备了铜锌催化剂,并利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段进行了表征。HRTEM和XPS分析表明,微反应器样品中 CuO和ZnO之间的相互分散性更好,两者之间的接触更为紧密,液相合成气制甲醇实验表明其活性高于传统共沉淀法催化剂。对比微通道反应器和传统共沉淀法的反应历程表明,微混合器内强烈的湍动和极小的空间,使Cu²⁺、Zn²⁺的沉淀过程更为均匀,增强了铜锌相互分散,强化了铜锌相互作用;同时,Cu²⁺和Zn²⁺在微反应器内经历了更为均匀一致的反应历程,得到的催化剂在结构上更加均匀。通过研究稳定段长度的影响发现,铜锌催化剂前驱体形成后需要经过30 s的停留时间,其结构才能基本稳定。     

微通道反应器制备Cu-ZnO催化剂

为了考察共沉淀过程中的流动混合条件对催化剂结构性能的影响,分别采用微通道反应器和传统共沉淀法制备了铜锌催化剂,并用于催化合成气制甲醇反应。结果显示,微通道反应器制备的催化剂具有更好的催化活性。通过透射电镜(TEM)和低温N_2吸脱附(BET)表征及对反应过程的分析认为,微通道反应器中沉淀反应条件均匀、返混程度小,所得催化剂颗粒粒径小、分布均匀且比表面积大。X射线粉末衍射分析(XRD)和程序升温还原(H_2-TPR)的结果表明,微通道反应器制备的催化剂晶体生长得更好,还原后可得到更多的活性铜结构,这些特性使得催化剂在一氧化碳加氢合成甲醇反应上表现出更高的活性和甲醇选择性。     

微反应器中水层对Cu-Zn共沉淀过程的影响

探索了利用扩散反应的耦合制备更均匀的铜锌共沉淀物的方法。通过在微反应器中引入水层并调节水层占总流量的比例,制得了高催化活性的Cu/ZnO共沉淀催化剂。采用高倍电镜线扫（HRTEM/EDS）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TG）、氢气程序升温还原（H₂-TPR）、N₂O化学反应法分析催化剂微结构的差异以及演变关系。结果显示,水层占比增加,初始沉淀物Cu-Zn分布更加均匀,陈化得到的前体中锌含量增大,焙烧得到的氧化物CuO和ZnO接触面积增加,相互作用力不断增强,最终提升了催化剂催化活性。通过模型数值分析发现,Zn²⁺较快的扩散速率部分抵消了其反应速率慢导致的不均匀性;随着水层占比增加,形成均匀沉淀的扩散-反应动态平衡区域增加,产物中均匀沉淀物的比例得以提高。     

微反应器研究陈化过程对铜锰催化剂的影响

陈化过程是共沉淀法制备Cu-Mn复合催化剂的关键步骤,沉淀物在形成初期快速的结构变化过程是研究的难点和盲点。采用微反应器制备Cu-Mn催化剂,并利用延长管进行陈化以研究极短陈化时间对Cu-Mn沉淀物及催化剂结构的影响,采用高倍电镜（HRTEM）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TG）、拉曼光谱（Raman spectra）、X射线光电子能谱（XPS）对不同陈化时间的沉淀物和催化剂的理化性质进行分析。结果显示,在陈化过程中沉淀物中的MnCO₃在数分钟内快速完成了从无定形到结晶态的转变,而Cu²⁺进入结晶态MnCO₃结构的过程需要数十分钟才能完成。结晶态MnCO₃的形成使Cu和Mn相互分离,而Cu-Mn复合碳酸盐的形成使得Cu-Mn分散性又逐渐变好。这导致了催化剂的结构参数呈现规律变化,使催化剂性能随陈化时间呈现先迅速变差后缓慢变好的规律。     

微反应器研究陈化过程对铜锰催化剂的影响

陈化过程是共沉淀法制备Cu-Mn复合催化剂的关键步骤,沉淀物在形成初期快速的结构变化过程是研究的难点和盲点。采用微反应器制备Cu-Mn催化剂,并利用延长管进行陈化以研究极短陈化时间对Cu-Mn沉淀物及催化剂结构的影响,采用高倍电镜（HRTEM）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TG）、拉曼光谱（Raman spectra）、X射线光电子能谱（XPS）对不同陈化时间的沉淀物和催化剂的理化性质进行分析。结果显示,在陈化过程中沉淀物中的MnCO₃在数分钟内快速完成了从无定形到结晶态的转变,而Cu²⁺进入结晶态MnCO₃结构的过程需要数十分钟才能完成。结晶态MnCO₃的形成使Cu和Mn相互分离,而Cu-Mn复合碳酸盐的形成使得Cu-Mn分散性又逐渐变好。这导致了催化剂的结构参数呈现规律变化,使催化剂性能随陈化时间呈现先迅速变差后缓慢变好的规律。     

丙烯醇催化氨化合成3-甲基吡啶催化剂的制备及性能

采用浸渍法制备了一系列H-ZSM-5分子筛负载过渡金属锌催化剂,在固定床反应器上考察了这些催化剂对丙烯醇催化氨化合成3-甲基吡啶的催化性能。通过对H-ZSM-5的硅铝比、锌负载量对催化剂催化性能影响的考察,发现硅铝比为80、锌负载量为12%时得到的催化剂Zn12/H-ZSM-5(80)的催化性能最佳。在常压、反应温度420℃、氨醇摩尔比3:1、空速300 h?1条件下,丙烯醇在该催化剂上的转化率和3-甲基吡啶的选择性分别达到97.8%和37.9%。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)以及吡啶吸附红外对催化剂进行了表征,结果表明,Zn12/H-ZSM-5(80)上负载的Zn2+为L酸;在丙烯醇生成3-甲基吡啶的反应过程中催化剂的脱氢活性物种为氧化锌,而加成和环合反应则主要是由催化剂中的L酸催化实现的。     

化工过程强化技术在制备铜基合成甲醇催化剂中的应用

甲醇工业的飞速发展得益于催化剂的不断更新换代。本文以共沉淀法制备Cu O/Zn O/Al2O3催化剂为基础,详细阐述了各个工艺条件如温度、p H、陈化时间、滴加速度、搅拌速度等,对催化剂结构、Cu/Zn分散度和催化活性的影响。针对搅拌槽反应器的微观混合效率低,共沉淀过程中存在局部过饱和度不均一,继而导致铜基催化剂形貌、尺寸、结构等难以精确控制的问题,介绍了微反应器、撞击流反应器、旋转填充床、微波辐射、超声处理和超临界技术等过程强化新设备或技术在制备铜基催化剂中的应用,为工业上宏量合成形貌规则、粒径均一、Cu/Zn分散度高、催化活性好、寿命长的铜锌铝催化剂提供一种新思路。     

非负载介孔Co-Mo-Al2O3催化剂的制备及其加氢脱氧性能

采用热沉淀法制备了非负载介孔Co-Mo-Al2O3复合氧化物催化剂,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和N2吸附-脱附等方法分析了焙烧温度和超声振荡对催化剂微观结构的影响,并以苯酚为探针分子,在连续流动固定床反应器上考察了催化剂的加氢脱氧性能.结果表明:非负载介孔Co-Mo-Al2O3复合氧化物催化剂具有较窄的孔径分布(最可几孔径3.9 nm)和良好的苯酚加氢脱氧活性;在热沉淀过程中辅以超声振荡可有效控制催化剂的粒径尺寸、均匀度和介孔结构,可使催化剂的比表面积提高约50%,使苯酚的加氢脱氧活性提高约45%.     

非负载介孔Co-M0-Al_2O_3催化剂的制备及其加氢脱氧性能

采用热沉淀法制备了非负载介孔 Co-Mo-Al_2O_3复合氧化物催化剂,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和N_2吸附-脱附等方法分析了焙烧温度和超声振荡对催化剂微观结构的影响,并以苯酚为探针分子,在连续流动固定床反应器上考察了催化剂的加氢脱氧性能。结果表明:非负载介孔Co-Mo-Al_2O_3复合氧化物催化剂具有较窄的孔径分布(最可几孔径3.9 nm)和良好的苯酚加氢脱氧活性;在热沉淀过程中辅以超声振荡可有效控制催化剂的粒径尺寸、均匀度和介孔结构,可使催化剂的比表面积提高约50%,使苯酚的加氢脱氧活性提高约45%。     

亚微米ZSM-5催化剂预处理及其在乙醇脱水过程中的积炭行为

在固定床反应器中考察了乙醇脱水反应中亚微米ZSM-5分子筛催化剂的预处理及积炭行为,采用热重(TG)、低温氮吸附、X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)和核磁共振(NMR)等方法对催化剂进行表征。结果表明,催化剂在使用前活化时的焙烧温度以550℃为宜。催化剂在水蒸气预处理后,初始活性升高。随着质量空速的升高,初始乙醇转化率和乙烯选择性以及积炭量均有所降低;但质量空速过低时,催化剂活性降低很明显。原料乙醇中的水能降低催化剂的积炭量和积炭的不饱和度,可使催化剂脱铝增加约5%。随着催化剂颗粒粒径的减小,催化剂的活性增高,在粒径约为0.4 mm时,积炭量较低。     

微反应器技术在Fischer-Tropsch合成中的应用进展

微反应器可以通过改善传质和传热而强化反应过程,为Fischer-Tropsch 合成技术的发展提供了新的机遇。 本文简要回顾了微反应器的研究及发展过程,从微反应器的本质特点着手,介绍了微反应器技术在 Fischer-Tropsch 合成中的应用进展。Fischer-Tropsch 合成微反应器结构经历了从单通道、多通道、复合通道结构 的研究过程,催化剂也开发有填充型和涂覆型两类。根据微反应器的特点,催化剂开发也取得了显著进步,与 传统催化剂相比,微通道催化剂的活性可以达到固定床的8～10 倍。反应器模型和数值模拟工作可以辅助实验 研究,提供温度、浓度、压力等分布参数,有利于反应器设计。最后介绍了目前微反应器Fischer-Tropsch 合成 技术的中试及工业应用情况。通过对上述内容的总结,对微反应器Fischer-Tropsch 合成研究和发展进行了展望。     

熔体温度对HDPE微制品结构及性能的影响

采用微注塑成型技术,在不同熔体温度下制备高密度聚乙烯(HDPE)微制品。通过拉伸测试考察了熔体温度对力学性能的影响,并利用差示扫描量热法(DSC)、广角X射线衍射(WAXD)、小角X射线散射(SAXS)和扫描电子显微镜(SEM)对制品的微结构变化进行系统研究。结果表明:随着熔体温度的升高,shish结构和shish-kebab晶体的数量增加,制品的结晶度增加,分子链和片晶取向程度增大;取向度和结晶度的增加是HDPE制品拉伸强度和模量随熔体温度升高而增加的主要原因。     

双金属氰化络合物催化CO2/环氧丙烷共聚

以氯化锌和六氰钴酸钾为原料，合成了锌/钴双金属氰化络合物催化剂，研究了超声波在催化剂制备过程中的作用。采用红外光谱仪、扫描电子显微镜(SEM)研究了制备的催化剂的结构及形貌。红外光谱结果表明，不同条件下制备的催化剂均为锌/钴双金属氰化络合物结构。SEM结果表明，未采用超声波技术制备的催化剂为片层结构；采用超声波后，随着超声波功率增加及超声时间延长，催化剂的片层结构逐渐破碎。研究了锌/钴双金属氰化络合物催化剂在催化二氧化碳与环氧丙烷共聚中的催化性能，结果表明，未采用超声波制备的片层结构催化剂在聚碳酸亚丙酯合成中表现出较高的催化活性，催化效率最大为1 509 g聚合物/g锌。采用超声波技术制备的催化剂由于片层结构破碎，催化活性中心被掩盖，失去活性。采用红外光谱仪和核磁共振波谱仪对合成的聚碳酸亚丙酯进行了表征，证明其结构正确。     

硫化时间对HNBR/ZMMA复合材料形态结构及性能的影响

采用炭黑和单甲基丙烯酸锌(ZMMA)并用作补强剂制备了氢化丁腈橡胶(HNBR)复合材料,使用X射线衍射法和透射电子显微镜法分析了ZMMA在HNBR硫化过程中的结构和形态变化,并研究了一段硫化时间对复合材料力学性能的影响。结果表明,在硫化过程中,ZMMA发生了复杂的化学反应;随着一段硫化时间的延长,氢化丁腈橡胶复合材料的拉伸强度和100%定伸应力变化都不大,而撕裂强度先增大后减小,拉断伸长率减小。X射线衍射结果表明,ZMMA由结晶态转变为非结晶态。透射电子显微镜分析结果表明,在硫化开始阶段,ZMMA聚合反应已经完成,有大量的纳米级粒子分布在橡胶基体中。     

海泡石纤维在平板式脱硝催化剂中的应用

海泡石纤维是一种常见的矿物材料,已在工业领域有较多应用。制备一系列不同含量的海泡石纤维V-Mo/Ti平板式脱硝催化剂,考察海泡石纤维的添加对平板式催化剂的影响。采用X射线荧光光谱分析仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、N_2-吸附脱附、H_2-TPR和NH_3-TPD对催化剂进行表征。通过固定床微型反应器,对不同催化剂脱硝效率进行测试。结果表明,添加海泡石纤维,对催化剂的孔结构、载体的晶型影响较小,但能有效提升催化剂的耐磨强度。海泡石纤维的添加造成催化剂还原性能与酸性的降低,对催化剂的脱硝活性产生影响。