Fe_2O_3/γ-Al_2O_3催化乙醇脱水制乙烯

采用浸渍法制备了一系列不同Fe_2O_3负载量的Fe_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂,考察了它们在乙醇脱水制乙烯反应中的催化性能,通过XRD、BET和NH_3-TPD等手段对催化剂进行了表征,并对Fe_2O_3负载量、反应温度、乙醇含量和液态空速等工艺条件进行了优化。实验结果表明,Fe_2O_3可较好地分散在γ-Al_2O_3载体上,Fe_2O_3的引入使催化剂的孔体积和孔径都有所增大,表面酸量、酸密度和强度分布发生明显变化。Fe_2O_3负载量为0.5%的Fe_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂的表面总酸量和酸密度最大,尤其是中强酸含量最多,其催化乙醇脱水制乙烯的性能最佳。以Fe_2O_3负载量为0.5%的Fe_2O_3/γ-Al_2O_3为催化剂,在反应温度380℃、原料乙醇质量分数92.4%、液态空速1.2h~(-1)的反应条件下,乙烯收率可达98.5%。     

浸渍法制备高选择性1-丁烯齐聚催化剂Fe_2O_3·SO_4~(2-)/γ-Al_2O_3

通过分步浸渍法制备Fe_2O_3·SO_4~(2-)/γ-Al_2O_3催化剂,并用于催化1-丁烯齐聚反应,考察了催化剂制备条件和反应条件对催化性能的影响,并与Fe_2(SO_4)_3/γ-Al_2O_3催化剂进行性能比较。结果表明,在0.96 MPa、60℃、液时空速为5h-1的反应条件下,采用Fe负载量为6%、SO_4~(2-)负载量为1.2 mmol/g(γ-Al_2O_3)的Fe_2O_3·SO_4~(2-)/γ-Al_2O_3催化剂,1-丁烯齐聚反应的转化率达到68.0%,二聚物选择性为95.0%。α-Fe_2O_3是催化1-丁烯齐聚反应的活性组分,并能提高二聚体选择性;此外,α-Fe_2O_3晶相与SO2-4的相互作用对其催化1-丁烯齐聚反应的活性有重要影响,γ-Al_2O_3与SO_4~(2-)的相互作用也对催化活性有一定的影响。Fe负载量为6%的Fe_2O_3·SO_4~(2-)/γ-Al_2O_3催化活性最高,此时NH_3-TPD结果显示,催化剂只存在较弱的酸中心和适中的酸量。     

Co-Ru/γ-Al_2O_3催化剂的F-T合成性能

以NH_4NO_3水溶液预处理的γ-Al_2O_3为载体,采用浸渍法制备了Co/γ-Al_2O_3催化剂,考察了添加少量贵金属Ru对Co/γ-Al_2O_3催化剂F-T合成性能的影响。实验结果表明,添加Ru可作为氢溢流源促进Co物种的还原,另外,Ru与Co相互作用形成易还原的Co-Ru物种,导致催化剂表面Co物种的还原温度降低,Co物种容易还原,反应过程中可利用的表面金属Co原子数增加;Ru可增加Co/γ-Al_2O_3催化剂表面桥式CO吸附的强度,使CO便于离解;添加少量Ru能明显提高Co/γ-Al_2O_3催化剂的活性和重质烃C_5~+的选择性。在原料气n(H_2):n(CO)=2.0、反应温度493K、压力1.5 MPa、气态空速500 h~(-1)下,15.0%Co-0.4% Ru/γ-Al_2O_3催化剂上CO的转化率和C_5~+的选择性分别为85.39%和84.28%。     

碱金属改性的MnCu/γ-Al_2O_3催化剂催化分解N_2O性能

以γ-Al_2O_3为载体,采用浸渍法制备了MnCu复合金属氧化物负载量不同的MnCu/γ-Al_2O_3催化剂。考察了不同碱金属(Na、K、Rb)改性对MnCu/γ-Al_2O_3催化剂催化分解N_2O反应性能的影响。采用XRD、BET、H2-TPR、XPS和SEM等手段表征催化剂。结果表明,对于MnCu/γ-Al_2O_3催化剂,适宜的MnCu复合金属氧化物负载量为20%(Cat-20),此时添加碱金属K、Rb使Cat-20催化剂Mn—O键和Cu—O键弱化,降低了催化剂的还原温度,提高了Mn4+/Mn3+原子比,从而有利于提高Cat-20催化剂催化分解N_2O反应性能。当添加K、Rb的质量分数分别为6%时,Cat-20-K(6)和Cat-20-Rb(6)均具有相对较高的催化分解N_2O反应活性,其对应的N_2O完全转化的反应温度分别为510℃和500℃,而Na的添加对催化剂活性影响较小。     

γ-Al_2O_3负载磷钨酸催化合成乙二醇二甲醚

采用过量浸渍法制备γ-Al_2O_3负载磷钨酸(PW)系列催化剂,并在固定床反应器上考察了系列催化剂对二甲醚(DME)与环氧乙烷(EO)合成乙二醇二甲醚(DMEG)反应性能的影响;优化了PW负载量、反应温度、反应压力、原料配比以及气态空速等反应条件。采用XRD和NH_3-TPD方法表征了催化剂的分散性及酸性。表征结果显示,低PW负载量试样在γ-Al_2O_3表面高度分散,高PW负载量试样在γ-Al_2O_3表面聚集形成晶体;PW负载量为40%(w)的试样在γ-Al_2O_3表面呈现最大分散,40%PW/γ-Al_2O_3催化剂具有最大酸量。实验结果表明,40%PW/γ-Al_2O_3催化EO与DME合成DMEG反应,在n(DME)∶n(EO)=3、反应温度348 K、GHSV=1 500 h~(-1)、反应压力0.60 MPa的最优反应条件下,EO转化率为100%,DMEG选择性可达52.1%。     

V_2O_5/γ-Al_2O_3表面酸性和钒价态的调控及其异丁烷脱氢性能

以γ-Al_2O_3为载体,采用等体积浸渍法制备了负载高分散氧化钒催化剂(V_2O_5/γ-Al_2O_3),并通过K,Ca,Mg对V_2O_5/γ-Al_2O_3的表面酸性及钒价态进行调控,研究催化剂表面酸性改性的变化规律及与异丁烷脱氢活性和选择性之间的构效关系。采用XRD、XPS、N_2吸附-脱附、NH_3-TPD和H_2-TPR等方法对催化剂进行表征。实验结果表明,当氧化钒负载量低于7%(w),氧化钒在氧化铝表面处于良好分散状态时,催化剂保持最佳的反应活性和选择性。表征结果显示,碱金属K对V_2O_5/γ-Al_2O_3表面的酸性和V的还原价态具有显著的调节作用,当K添加量(w)为1.5%时,强酸中心几乎被全部抑制,同时保留了适量的弱酸中心,而V的还原价态由2.87+调至3.95+;在1.5%K-V_2O_5/γ-Al_2O_3催化剂上异丁烷脱氢反应340 min后,异丁烷转化率保持在30%以上,异丁烯选择性保持在97%以上。     

基于CaAl-LDHs前体的蒽醌降解物再生固体碱催化剂

以尿素为沉淀剂,采用水热合成法在球形γ-Al_2O_3载体表面原位合成Ca Al-NO_3-LDHs(LDHs:层状复合金属氢氧化物),焙烧后得到Ca Al-LDO/γ-Al_2O_3固体碱催化剂(LDO:层状双金属复合氧化物)。采用XRD,SEM,BET,CO_2-TPD方法对催化剂进行了表征,并考察了催化剂对蒽醌降解物的再生性能。表征结果显示,当Ca O负载量低于20%(w)时,催化剂仍保持较高的比表面积和丰富的孔结构,且表面碱量随Ca O负载量的增加而增加;当Ca O负载量超过20%(w)时,催化剂的比表面积减小,孔道被堵塞,表面碱量降低。实验结果表明,Ca O负载量为20%(w)的0.20-Ca Al-LDO/γ-Al_2O_3催化剂对蒽醌降解物的再生性能最佳,与浸渍法制备的0.20-Ca O/γ-Al_2O_3和水热合成法制备的0.20-Mg Al-LDO/γ-Al_2O_3催化剂相比,0.20-Ca AlLDO/γ-Al_2O_3催化剂的蒽醌降解物再生活性分别提高了76.9%和18.0%。     

MgO添加对Ag/γ-Al_2O_3-TiO_2催化剂催化燃烧丙烷的影响

采用分步浸渍法制备了一系列掺杂的Ag/MgO(x)/γ-Al_2O_3-TiO_2催化剂,利用BET,XRD,TEM,XPS等分析方法对催化剂进行表征,并考察了催化剂催化燃烧丙烷的性能。实验结果表明,添加MgO能够影响活性组分Ag的化学状态,与Ag/γ-Al_2O_3-TiO_2催化剂相比,添加MgO虽然明显抑制了Ag/MgO(x)/γ-Al_2O_3-TiO_2催化剂表面Ag粒子的分散,但能够显著提高Ag0和活性氧物种的含量,从而提高了银基催化剂在丙烷催化燃烧反应中的活性。当MgO的负载量为15%(w)时,在305℃时丙烷转化率达90%,表明该催化剂具有较好的活性。     

稀土复合氧化物催化剂和载体γ-Al_2O_3的吸附性能

建立了一套具有一定特点的脉冲气固色谱装置。可在接近反应条件下进行实验。(1)利用吸附平衡数据,计算了 CO 及 O_2在载体γ-Al_2O_3上的吸附等温线、微分吸附热及吸附熵变,并分析了随温度变化吸附性能转变的规律。(2)利用不可逆吸附和热脱数据,研究了附载在γ-Al_2O_3上稀土钙钛矿型催化剂的 CO 和 O_2的吸附性能,观察到 CO 氧化的反应活性和 CO 不可逆吸附之间有一定关联;CO 从催化剂表面热脱产物为 CO_2;并发现在表面“吸饱”CO 后,对 O_2没有不可逆吸附。     

γ-Al_2O_3负载钴铜复合氧化物的制备及其催化分解N_2O性能

采用等体积浸渍法制备γ-Al_2O_3负载钴铜复合氧化物催化剂(Co9Cux/γ-Al_2O_3),利用XRD,BET,H_2-TPR等手段对催化剂进行表征。考察了Cu负载量、有无O_2存在等对催化剂活性的影响,研究了催化剂的催化机理及其稳定性。表征结果显示,Co_9Cu_x/γ-Al_2O_3催化剂具有尖晶石结构,随Cu负载量的增加,催化剂的比表面积下降,CuO还原峰向低温区移动,Cu的负载量达15%(w)时,继续增加Cu负载量,催化剂比表面积基本保持不变,钴系氧化物的存在提高了催化剂活性。实验结果表明,Co9Cu15/γ-Al_2O_3催化剂的活性最高,N2O转化率在565℃时达100%;Co9Cu15/γ-Al_2O_3催化剂具有良好的稳定性,在有O_2条件下,560℃连续催化分解N_2O反应24 h,N_2O转化率仍大于97%。     

Ce-La/Al_2O_3催化CO还原NO性能的研究

以γ-Al_2O_3为载体,采用浸渍法制备出一系列Ce/Al_2O_3,La/Al_2O_3,Ce-La/Al_2O_3催化剂,利用X射线衍射(XRD),N2吸附-脱附,氢气程序升温还原(H2-TPR)等分析手段对催化剂进行了表征,并在O2存在的条件下,考察了金属Ce,La负载量、焙烧条件、水蒸气以及SO2对催化剂催化CO还原NO性能的影响。结果表明:与Ce10Al催化剂相比,负载3%(质量分数)的La后,在反应温度为500℃的条件下,Ce10La3Al催化剂可使NO转化率提高22个百分点; La能够提高Al_2O_3的热稳定性,使Ce10La3Al催化剂具有优异的抗烧结能力和水热稳定性,但SO2可致使其中毒失活。     

Pr~(3+)离子对Ni/γ-Al_2O_3甲烷化性能的影响

甲浸渍法将 Ni~(2+)负载到含 Pr~(3+)的γ-Al_2 O_3 载体上得到的 Ni/Pr~(3+)-γ-kl_2 O_3 催化剂,对 CO 加氢甲烷化的活性明显高于 Ni/γ～Al_2 O_3。在常压、260℃、H_2/CO=3.5、空速6100时~(-1)的实验条件下,甲烷时空收率提高约50倍。最适宜镨含量为1w%,且添加 Pr~(3+)后不改变 Ni/γ-Al_2 O_3 上 CO 加氢甲烷化反应的机理。经 XRD、TEM、SEM、TPR 及改变催化剂制法等实验说明,Pr~(3+)先与载体γ-Al_2 O_3 发生相互作用,即 Pr~(3+)被γ-Al_2 O_3 稳定,减少或阻碍γ-Al_2 O_3 再与 Ni~(2+)离子发生化学作用生成 NiAl_2 O_4。结果催化剂表面“自由”NiO 较多,可在较低温度(310℃)下还原。还原后,表面富 Ni,故可提高 CO 甲烷化的活性。     

KF-γ-Al_2O_3催化正丁醛自缩合合成辛烯醛

催化正丁醛自缩合生成辛烯醛的反应是工业上生产有机化工原料辛醇(2-乙基己醇)的重要反应。笔者对该反应所需的酸碱双功能催化剂进行筛选,然后采用筛选出的催化剂,考察了反应条件对正丁醛自缩合反应的影响。结果表明,该反应适宜的酸碱双功能催化剂为KF与γ-Al_2O_3质量比为9.0的KF-γ-Al_2O_3。最佳的反应条件为KF-γ-Al_2O_3与正丁醛质量比0.10、反应温度为120℃、反应时间为6h,此时,正丁醛的转化率为99.0%,辛烯醛的收率和选择性分别为98.1%和99.1%。KF和γ-Al_2O_3的协同催化作用促进了KF-γ-Al_2O_3催化体系对正丁醛自缩合反应催化性能的提高。在此基础上,推测了KF-γ-Al_2O_3催化正丁醛自缩合反应的酸碱协同作用机理。     

热解条件对CuCe-O/γ-Al2O3催化性能的影响北大核心CSCD

采用柠檬酸络合法制备了一系列的CuCe-O/γ-Al_2O_3催化剂,利用XRD,H_2-TPR,BET,SEM等手段对不同热解温度、热解气氛下制备的CuCe-O/γ-Al_2O_3催化剂进行表征,并在连续固定床微反装置上评价了CuCe-O/γ-Al_2O_3催化剂的CO氧化性能。实验结果表明,改变热解温度及热解气氛对CuCe-O/γ-Al_2O_3试样的比表面积及形貌特征影响较小,CuCe-O/γ-Al_2O_3试样中CuO在γ-Al_2O_3载体表面呈高度分散状态,弱氧气氛增强了CuO/CeO_2两相间的相互作用,加剧了Ce^(3+)从CuO中获取氧的趋势,提高了氧化铜的氧化还原能力,相应的H_2-TPR还原温度向低温区偏移;在15%(φ)空气+85%(φ)N_2热解气氛及230℃热解温度下制备的CuCe-O/γ-Al_2O_3试样具有优良的CO氧化活性,表明适宜的热解条件可以增强CuO/CeO_2两相的相互作用,进而提高CuCe-O/γ-Al_2O_3试样的氧化还原能力。     

一种能够去除炼厂烟气中SO2的新型催化吸附剂的研究

用吸附法(干法)同时除去烟气SO_2和NO_2,回收单体硫磺的方法在石化行业有较好的应用前景。文章研究的适用于吸附法(干法)新型脱硫吸附剂,是以γ-Al_2O_3为载体,以Na_2CO_3溶液为浸渍剂,采用浸渍法制得。采用正交试验法,对在不同条件下制备出的多种催化剂一一进行吸附容量测试,以吸附容量为指标,判断该吸附剂的最佳制备条件。通过对该吸附剂吸附机理、再生机理的讨论,寻找可以提高传质效率的途径。并在实验室规模小型固定床脱硫试验台上测试其吸附性能和再生性能。     

钨对催化剂MoNi/γ-Al_2O_3加氢脱氧性能的影响

以γ-Al_2O_3为载体,采用分步浸渍法制备了催化剂NiMo(W)/γ-Al_2O_3,采用XRD、SEM、BET和Py-IR对其进行了表征,考察了活性组分W的添加对催化剂NiMo/γ-Al_2O_3结构及酸性的影响,并以菜籽油为原料,在固定床反应器上,考察了活性组分W对催化剂NiMo/γ-Al_2O_3加氢脱氧反应性能的影响。结果表明,两种催化剂活性金属分散都很均匀,且W的加入提高了催化剂NiMo/γ-Al_2O_3的L酸活性位的数量,而且还可有效提高NiMo/γ-Al_2O_3加氢脱羧基反应的选择性及异构化能力。在反应温度为360℃、反应压力5.0MPa、LHSV=1.0h~(-1)的条件下,与NiMo/γ-Al_2O_3相比,NiMoW/γ-Al_2O_3在保持较高的脱氧率(高于99.98%)外,拥有更高的生物柴油收率(可达83.41%),氢耗更低(可达2.20%)。     

Y-Ba共同掺杂改性的γ-Al_2O_3粉体的制备与表征

通过燃烧合成法,以硝酸铝和甘氨酸为原料,添加氧化钇和硝酸钡作为共同改性剂,成功制备了掺杂改性的γ-Al_2O_3粉体。通过X射线衍射分析得出,制备改性γ-Al_2O_3粉体的最佳工艺条件为:添加改性剂的量为n(Y)∶n(Ba)=3∶1,煅烧时间为4h,煅烧温度为1 000℃。将产物采用比表面积测定、扫描电镜以及红外光谱等手段进行表征。结果表明,制备出的改性γ-Al_2O_3粉体具有较高的热稳定性、表面积大、颗粒度小、表面酸性等特点,可作为催化剂载体使用,且克服了普通γ-Al_2O_3粉体高温相变导致失活的缺点。     

Cu/m-ZrO_2和Cu/γ-Al_2O_3对乙醇还原氨化制乙腈反应催化性能的比较

合成了Cu/m-ZrO_2催化剂,采用NH_2-TPD、CO_2-TPD、XRD、H_3-TPR和N_2O分解等手段对其进行了表征,考察了不同Cu负载量的Cu/m-ZrO_2和Cu/γ-Al_2O_3催化乙醇氨化还原合成乙腈效果,NH_3-TPD和CO_2-TPD结果表明,m-ZrO_2同时拥有酸中心和碱中心,而γ-Al_2O_3仅具有酸性中心。XRD和H_2-TPR进一步确定Cu/m-ZrO_2上存在高分散和集聚态2种CuO,而Cu/γ-A1_2O_3上可能存在CuO和CuAl_2O_4 2种Cu物种,催化效果与CuO状态密切相关。在低Cu负载量(如质量分数5%)的条件下,在催化乙醇氨化还原合成乙腈的反应中,Cu/m-ZrO_2比Cu/γ-Al_2O_3具有更高的催化活性和稳定性。     

介孔TiO_2晶须-γ-Al_2O_3复合载体催化剂的制备及对二苯并噻吩的加氢脱硫性能

以介孔TiO_2晶须作为钛源,采用溶胶-凝胶法制备了介孔TiO_2晶须与γ-Al_2O_3复合载体(TiO_2-Al_2O_3),在此基础上,通过等体积浸渍法制备了不同MoO_3负载量的MoO_3/TiO_2-Al_2O_3催化剂,采用N_2吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)、H_2-程序升温还原(H_2-TPR)、场发射扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等表征技术对催化剂结构进行剖析,并考察了其对二苯并噻吩(DBT)的加氢脱硫性能。XRD和Raman等结果显示,当MoO_3负载质量分数低于20%时,MoO_3能够在TiO_2-Al_2O_3复合载体上分散良好,当MoO_3负载质量分数超过20%时,复合载体催化剂上出现晶态的MoO_3物种;TPR结果显示,出现晶态的MoO_3会增加其还原温度,不利于形成活性相;所有催化剂拥有良好的介孔结构,比表面积均大于200 m~2/g。DBT的加氢脱硫结果显示,MoO_3/TiO_2-Al_2O_3复合载体催化剂的MoO_3负载质量分数为20%时具有最佳催化性能,DBT转化率达到了56%,优于相同条件纯γ-Al_2O_3为载体的催化剂(49%)。     

MgO/γ-Al_2O_3催化酯交换合成碳酸甲丁酯

通过活性组分和载体筛选制备了MgO/γ-Al_2O_3催化剂,用于碳酸二甲酯(DMC)和正丁醇液相酯交换反应合成碳酸甲丁酯(BMC),并考察了活性组分前驱物、催化剂焙烧温度和活性组分负载量对催化剂活性的影响。结果表明,以Mg(OAc)_2·4H_2O为活性组分前驱物,催化剂焙烧温度为400℃,活性组分MgO负载量为5%时,MgO/γ-Al_2O_3表现出高的酯交换反应催化活性。同时考察了反应温度、原料配比对酯交换反应的影响,适宜的反应温度为100℃;物料配比n(DMC):n(正丁醇)=3:1时,正丁醇的转化率达到98.4%,BMC的选择性为91.9%,收率为90.4%。催化剂重复实验表明催化剂重复使用性能良好。