Cu/SiO_2的表征及其在乙酸乙酯加氢合成乙醇中的催化性能

采用尿素均匀沉淀法制备了Cu/SiO2催化剂,用H2-TPR、XRD和N2吸附-脱附等技术对其进行了表征;将Cu/SiO2催化剂用于催化乙酸乙酯加氢制备乙醇的反应,考察了反应温度、反应压力、反应物配比和液态空速对乙酸乙酯加氢反应活性和选择性的影响。表征结果显示,Cu/SiO2催化剂具有较大的比表面积和较低的起始还原温度。实验结果表明,适宜的反应条件为:反应温度220℃、反应压力3.0MPa、氢气与乙酸乙酯的摩尔比60、液态空速1.0h-1,在此条件下,乙酸乙酯转化率可达96.2%,乙醇选择性为97.8%。     

Mn助剂对Cu基催化剂乙酸乙酯加氢制乙醇反应性能的影响

采用并流共沉淀法制备了不同n(Mn)/n(Al)的Cu基催化剂,考察了Mn助剂对催化剂乙酸乙酯加氢制乙醇反应性能的影响,采用N_2低温吸附、N_2O化学吸附、XRD、H_2-TPR和H_2-TPD对催化剂进行了表征。实验结果表明,Mn助剂的添加促进了催化剂中活性组分Cu的分散,促进了CuO的还原,提高了Cu的比表面积,增加了催化剂表面的活性位,有利于H_2和乙酸乙酯的吸附,从而提高了催化剂的活性。在260℃、2MPa、MHSV为1.6h~(-1)、氢酯物质的量比为4的反应条件下,当n(Mn)/n(Al)为1时,催化剂上乙酸乙酯转化率和乙醇选择性分别达到75.86%和95.23%。     

Cu/SBA-15催化剂的改性及其催化酯加氢反应

制备了不同助剂修饰改性的Cu/SBA-15催化剂,利用FTIR,XRD,H_2-TPR和XPS等表征手段对改性的催化剂进行了表征,并考察了催化剂在其他酯加氢反应中的性能。表征结果显示,B和Fe助剂可以增强Cu/SBA-15催化剂在酯加氢反应中的催化选择性,B改性的Cu/SBA-15催化剂可以降低其铜活性中心粒径,提高还原之后的Cu~+含量,从而有利于提高催化反应选择性,而Fe改性的Cu/SBA-15催化剂降低Cu粒径的同时,增加了Cu~0含量,并且对酯类也具有活化作用,从而提高了催化选择性。实验结果表明,B和Fe能够加强Cu/SBA-15催化剂的性能,并且Cu-Fe/SBA-15催化剂可广泛应用于丙二酸二乙酯,草酸二甲(乙)酯和乙酸乙酯加氢反应中。     

铜锆复合金属氧化物催化还原对硝基苯甲醚

以氯化铜、氯化锌、氯化钙、氯化铝、氧氯化锆为原料,氢氧化钠为沉淀剂,采用顺加共沉淀法合成CuZn-Ca-Al-ZrO_2复合氧化物催化剂。考察了不同焙烧温度、不同金属配比对催化剂合成的影响,并用XRD、SEM、O2-TPD、NH3-TPD等测试手段对试样进行了表征,确定了催化剂较佳合成条件。实验结果表明:在焙烧温度为450℃,金属氧化物CuO、ZnO、CaO的总质量比为20%,其中n(Cu)∶n(Zn)∶n(Ca)=2∶1∶1,Al_2O_3质量分数为10%条件下制备的催化剂性能最佳,在催化还原工艺中于110℃、0.6 MPa下反应4h,对氨基苯甲醚收率大于98%,选择性还原大于99%。     

Cu/γ-Al_2O_3的制备及其对纯甘油常压氢解制备1,2-丙二醇的催化性能

采用H2-TPR、XRD、CO化学吸附、N2吸附-脱附等方法表征了等体积浸渍法制备的Cu/γ-Al2O3催化剂,并评价了其催化甘油氢解制备1,2-丙二醇(1,2-PDO)反应的性能。结果表明,Cu/γ-Al2O3的适宜Cu负载量为15%(质量分数),适宜的制备条件为,采用纯H2还原、升温速率2℃/min、还原温度250℃、还原时间2h。在常压氢气、甘油液时空速0.20h-1、氢气/甘油摩尔比100、催化剂装填量3mL和反应温度190℃的条件下,甘油转化率为100%,1,2-PDO选择性为92.9%;反应运行36h,1,2-PDO选择性仍高于85%,说明Cu/γ-Al2O3催化剂的稳定性较好。Cu/γ-Al2O3催化剂表面以高分散的Cu微粒为主,Cu粒子的粒径和分散度是影响其活性的主要因素;Cu粒子的粒径越小、分散度越大,催化活性越高。甘油脱水生成丙酮醇的反应只有在酸性中心和金属共同作用下才能进行,丙酮醇加氢合成1,2-丙二醇是反应控制步骤。     

合成方法对γ-Al_2O_3催化剂乙醇脱水性能的影响

分别采用溶胶-凝胶法和沉淀法合成了γ-Al2O3催化剂,采用X射线衍射、热重分析、N2吸附-脱附、NH3程序升温脱附等方法对制备的γ-Al2O3催化剂进行了表征,考察了它们对乙醇脱水制乙烯反应的催化性能,并分析了γ-Al2O3催化剂表面羟基密度和酸强度对催化性能的影响。研究结果表明,溶胶-凝胶法制得的γ-Al2O3催化剂具有较强的表面酸性,能更有效地催化乙醇脱水制乙烯反应。考察了反应温度、液态空速及乙醇质量分数对乙醇脱水制乙烯反应的影响,在反应温度350℃、液态空速0.6h-1、乙醇质量分数92.4%的条件下,采用溶胶-凝胶法制得的γ-Al2O3催化剂,乙醇转化率和乙烯选择性分别达到99.3%和97.7%。     

CuO/CeO_2催化剂在水煤气变换反应中的活性

采用共沉淀法、沉积沉淀法和等体积浸渍法制备了CuO/CeO2催化剂,考察了CuO负载量和H2还原温度对该催化剂水煤气变换反应活性的影响。采用XRD、N2吸附、UV-Vis DRS、TEM、H2-TPR技术对催化剂进行了表征。实验结果表明,共沉淀法制备的20%(w)CuO/CeO2催化剂在200℃下还原后表现出较高的水煤气变换反应活性,反应温度250℃时CO转化率为19.6%。CuO在催化剂中或高度分散在载体表面,或以大颗粒形式存在,还原后生成活性组分Cu2O和Cu0。CuO与CeO2之间的强相互作用能阻止CuO颗粒聚集,降低其还原温度;但过度还原会破坏这种相互作用,使催化剂活性降低。     

氨水量对草酸二甲酯加氢制乙二醇Cu/SiO_2催化剂的影响

以氨水(w(NH3)为28%)为沉淀剂,采用共沉淀法制备了Cu/SiO2催化剂,并用TPR、BET、XRD进行了表征。研究了该催化剂催化草酸二甲酯(DMO)加氢合成乙二醇(EG)的反应性能,考察了制备过程加入的氨水量对DMO转化率、EG选择性的影响。结果表明,氨水量40mL制备的催化剂具有较好的催化性能,在210℃,2.1MPa,n(H2)/n(DMO)为90,LHSV为1.0 h-1的反应条件下,DMO转化率达到100%,EG选择性97.33%。采用40mL氨水制备的Cu/SiO2催化剂具有较高的比表面积、较低的CuO还原温度,还原后的Cu/SiO2催化剂中同时存在Cu+和C0活性中心。     

含碳Cu-Zn-Al乙炔选择性加氢催化剂制备及性能

采用共沉淀法制备不同Cu/Zn摩尔比铜-锌-铝水滑石前体,焙烧后经过乙炔预处理和H₂还原得到Cu_mZn_3-mAl-LDO(T140-R150)催化剂(m取值为1、1.5、2、3)。对上述含碳铜-锌-铝催化剂进行N₂物理吸附、X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电镜表征,研究其在大量乙烯存在时乙炔选择性加氢反应中的催化性能。结果表明：在铜-铝水滑石中引入锌,可提高前体中铜的分散度,有利于碳化铜(Cu_xC)加氢活性相的生成,提高乙炔选择性加氢反应的性能。催化剂最佳制备条件为：Cu/Zn摩尔比1,乙炔处理温度140℃,乙炔处理时间2 h,氢气还原温度150℃,氢气还原时间3 h。在温度100℃和压力0.1 MPa条件下,Cu_1.5Zn_1.5Al-LDO(T140-R150)催化乙炔选择性加氢反应的乙炔转化率达100%,乙烯选择性为53.9%,C₄选择性为15.5%,乙烷选择性为30.6%。     

纳米碳纤维催化丙烷氧化脱氢性能的研究

研究了纳米碳纤维(CNF)新型碳材料催化丙烷氧化脱氢反应的催化性能。通过透射电子显微镜、高分辨率透射电子显微镜、N2吸附及空气气氛中的热重分析方法表征CNF的结构与纯度,考察纯化和氧化活化处理对其催化性能的影响。实验结果表明,化学气相沉积法合成的CNF含有较多金属杂质及表面缺陷位;通过高温热处理能有效去除CNF中的金属杂质,并提高其石墨化程度,催化剂的热稳定性大大提高;A r气氛中1 700℃高温热处理12h,再经过600℃空气氧化活化后得到的CNF为高效的丙烷氧化脱氢催化剂;采用该催化剂,在反应温度550℃、丙烷的转化率51.75%的条件下,丙烯的选择性达32.46%;对于该催化剂,提高反应温度和氧烷比可增加丙烯的收率。     

甲醇－乙醇脱氢法合成乙酸甲酯

在Ｃｕ／Ｚｎ／Ａｌ／Ｚｒ催化剂上由甲醇、乙醇脱氢一步合成乙酸甲酯。考察了温度、压力、进料空速对反应的影响。催化剂在２４０～３００℃，液空速１．５～１０ｈ－１、压力０．１～１．８ＭＰａ均有很好的活性，其中在进料液空速２．５ｈ－１、２７０℃、０．１ＭＰａ压力下醇转化率为４７．５％，酯选择性为８７．４％，乙酸甲酯在液相产物中占３２．６％（ｍａｓｓ），乙酸乙酯占１１．６％（ｍａｓｓ）。     

Zn对Cu-Zn-Al催化乙酸甲酯加氢反应的影响

采用共沉淀法制备Cu-Zn-Al催化剂,采用XRD、N2等温吸附-脱附、SEM、H2-TPR、XPS和ICP-OES等手段对催化剂进行表征。结果发现,Zn的加入降低了Cu-Zn-Al催化剂颗粒的团聚程度,提高了活性中心Cu组分的分散度。并且Zn含量的改变可以影响Cu组分的价态分布,进而影响其催化性能。当n(Cu)/n(Zn)=2/3时,n(Cu+)/n(Cu0)为1.04,Cu-Zn-Al对乙酸甲酯(MA)加氢反应具有最优的催化性能。在反应温度为240 ℃、反应压力为3.0 MPa、n(H2)/n(MA)=20的最优条件下,Cu-Zn-Al催化乙酸甲酯反应中乙酸甲酯转化率为98.8%,甲醇和乙醇选择性分别为99.4%和98.7%。对Cu-Zn-Al催化剂进行300 h寿命测试,乙酸甲酯转化率一直稳定在98%以上,甲醇和乙醇选择性则分别保持在99%和98%左右。     

焙烧条件对Ni-Sn-Cr/AC催化乙酸甲酯气相羰基化合成醋酐反应性能的影响

以活性炭(AC)为载体,采用等体积浸渍法制备了Ni-Sn-Cr/AC催化剂,在连续流动固定床反应器上考察了焙烧温度、焙烧时间和焙烧气氛等热处理条件对该催化剂催化乙酸甲酯气相羰基化合成醋酐反应性能的影响;同时用扫描电子显微镜、X射线衍射和N_2物理吸附等方法表征了该催化剂的结构。实验结果表明,焙烧温度和焙烧时间对催化剂活性的影响较为显著,而焙烧气氛对催化剂活性的影响不大。在N_2气氛中于600℃下焙烧4 h后的Ni-Sn-Cr/AC催化剂具有较高的羰基化活性;在n(CO):n(H_2)=8、n(CH3COOCH3):n(CH_3I)=7、n(CO):n(CH_3COOCH_3)=4、反应温度205℃、反应压力5.5 MPa、气态空速1 200 h~(-1)的条件下,乙酸甲酯的转化率、醋酐的选择性和收率分别达到38.8%,81.1%,31.5%。     

载体中添加La对Ni／γ-Al_2O_3催化剂催化甲烷自热重整制氢反应的影响

采用共沉淀法制备了γ-Al2O3载体和La添加量不同的LaxAl100-xO(m(La):m(Al)=x:(100-x))载体,然后用浸渍法制备了Ni负载量(质量分数)为10％的Ni／γ-Al2O3和Ni／LaxAl100-xO催化剂。用X射线衍射技术对Ni/γ-Al2O3和Ni／ LaxAl100-xO催化剂进行了表征,并在固定床微反装置中考察了Ni／γ-Al2O3和Ni/LaxAl100-xO催化剂对甲烷自热重整制氢反应的催化性能。实验结果表明,添加La的催化剂催化性能有很大提高。考察了反应温度、原料气配比和甲烷空速对Ni/La30Al70O催化剂催化性能的影响。实验结果表明,反应温度和n(O2):n(CH4)对Ni/La30Al70O催化剂的催化性能影响较大;在n(CH4):n(O2): n(H2O)=1．00:0．50:2．50、反应温度800℃、甲烷空速4 800 h-1的条件下,甲烷转化率达到100％,H2收率为67％。     

凝胶网格共沉淀法制备CuO/ZnO/Al_2O_3及其催化CO_2加氢合成甲醇研究

以琼脂为分散介质采用凝胶网格沉淀法制备了CuO/ZnO/Al2O3催化剂,利用N2吸附-脱附、XRD、H2-TPR、TEM等方法对催化剂进行了表征,研究了其CO2加氢合成甲醇的催化反应性能,并与草酸盐凝胶共沉淀法和传统并流共沉淀法制备的催化剂进行了对比。结果表明:采用凝胶网格共沉淀法制备的催化剂具有较小的颗粒尺寸和较低的还原温度,在2.0MPa、230℃、空速2400mL/(g.h)、V(H2)∶V(CO2)=3∶1的反应条件下进行CO2加氢合成甲醇反应,甲醇的选择性和收率分别为43.12%和6.63%,相对其它两种方法制备的催化剂有比较明显的提高。     

Cu-ZnO-Al_2O_3-ZrO_2/HZSM-5催化剂上CO_2加氢合成二甲醚

采用共沉淀法和机械混合法合成了Cu-ZnO-Al2O3-ZrO2/HZSM-5双功能催化剂,研究了该催化剂催化CO2加氢合成二甲醚反应的性能,考察了HZSM-5分子筛的硅铝比、反应温度和反应压力对CO2转化率、二甲醚选择性和收率的影响。实验结果表明,随硅铝比的增大,二甲醚选择性和收率呈峰形变化特性;随反应温度的升高,CO2转化率增加,二甲醚选择性降低;而随反应压力的升高,二甲醚选择性增加。当硅铝比(n(SiO2)∶n(Al2O3))为50、反应温度和压力为250℃和3.0 MPa时,CO2转化率达到19.6%,二甲醚的选择性和收率分别为47.0%和9.2%。H2-TPR,NH3-TPD,XRD表征结果显示,Cu-ZnO-Al2O3-ZrO2/HZSM-5双功能催化剂中HZSM-5分子筛的结构没有明显变化,但硅铝比的变化影响双功能催化剂的酸性,HZSM-5分子筛的加入使Cu的还原温度降低。     

Au/SiO_2催化剂上丙烯空气氧化制丙烯醛

采用等体积浸渍法制备了Au/S iO2催化剂,X射线粉末衍射、透射电子显微镜表征结果显示,其金粒子的平均大小可控制在10nm以内。考察了反应温度、空速、金负载量、催化剂焙烧温度、添加助剂等对Au/S iO2催化剂催化丙烯空气氧化制丙烯醛反应性能的影响。实验结果表明,该催化剂具有很高的丙烯醛选择性。在325℃、原料气空速4 000h-1、V(C3H6)∶V(O2)=1∶2、反应时间120m in的条件下,采用500℃焙烧的Au/S iO2催化剂,当丙烯的转化率为1.0%时,丙烯醛的选择性达70%以上。提高焙烧温度至800℃,丙烯醛选择性可达90%。加入Cu助剂可以提高丙烯的转化率,但使丙烯醛选择性下降。     

乙醇脱氢歧化酯化一步合成乙酸乙酯

研制出一种用乙醇一步合成乙酸乙酯的Cu/Co/Zn/Al混合氧化物催化剂。以95％乙醇为原料,进料液空速为1.5h~(-1)、300℃下转化率79％,乙酸乙酯选择性52％;10MPg压力下、285℃、液空速10h~(-1)时转化率36％,乙酸乙酯选择性82％。反应机理为乙醇在碱中心上脱氢为乙醛,乙醛在水的参与下通过酸碱协同机理歧化为乙酸与乙醇,乙酸与乙醇再在酸中心上酯化为乙酸乙酯。