膦配体修饰的Rh/SiO2催化剂及其乙烯氢甲酰化反应性能的研究

采用有机膦配体直接修饰改性Rh/SiO2催化剂和流动固定床反应工艺考察了乙烯的氢甲酰化反应的催化性能.结果表明氢甲酰化活性和丙醛选择性高,且产品分离简单.采用固体31P-MAS NMR,热重以及FTIR表征手段对该催化剂的活性物种的形成过程进行了研究.固体31P-MAS NMR,ICP-AES以及GC-MS的分析结果证明PPh3-Rh/SiO2催化剂失活的主要原因是PPh3的流失和被氧化而非贵金属的流失.通过补充PPh3,PPh3-Rh/SiO2催化剂的活性可以完全恢复.     

助剂铈对Rh-V/SiO_2催化剂催化CO加氢性能的影响

研究了助剂Ce和V对Rh/SiO2催化剂催化CO加氢合成乙醇等C2+含氧化合物的性能的影响。用程序升温脱附(TPR)、CO吸附和程序升温脱附(CO-TPD)对催化剂进行了表征。结果表明,助剂Ce、V的加入显著提高了Rh/SiO2催化剂的活性和选择性,助剂Ce或V的添加抑制了Rh组分的还原,而Rh组分促进了V组分的还原。催化剂最佳w(Ce)为0.5%,此时Rh分散度较高,弱吸附的CO数量较多,从催化剂上脱附出来的未解离CO数量也较多,从而促进了CO插入,提高了催化剂的活性和乙醇等C2+含氧化合物的选择性。w(Rh)=1.0%、w(Ce)=0.5%、w(V)=1.0%的Rh-Ce-V/SiO2催化剂的乙醇选择性和C2+含氧化合物时空产率分别达到31.9%和316.7g/(kg·h)。     

乙烯气相醛化负载铑催化剂的加压原位红外光谱研究

应用加压原位红外光谱反应装置 ,在 2 0～ 14 0℃、n(C2 H4) /n(CO) /n(H2 ) =1/1 5 /1 5、1 5～ 2 0MPa条件下 ,考察了乙烯气相醛化制丙醛负载铑催化剂的原位红外光谱。结果表明 ,以Rh(CO) (acac) (PPh3)或RhCl3 作为催化剂母体 ,在过量三苯基膦和合成气的存在下 ,均可生成HRh(CO) (PPh3) 2 及其二聚体 [Rh(CO) (PPh3) 2 ] 2 和 /或HRh(CO) 2 (PPh3) 2 及其二聚体〔Rh(CO) 2 (PPh3) 2 〕2 ,这些络合物可组成平衡体系 ,为反应提供催化活性物种 ,保证乙烯醛化反应的连续进行。     

负载型贵金属催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应机理的原位红外和喇曼光谱表征

采用原位时间分辨红外光谱和原位显微喇曼光谱技术,对CH4/O2/Ar(2/1/45)混合气在SiO2和Al2O3负载的Rh、Ru、Ir等催化剂上反应的初级产物和催化剂表面物种进行了研究.在此基础上,辅之以改变催化剂预处理条件,脉冲反应-质谱和TPR等实验方法,对相应催化剂上的O2-和积碳物种浓度及其与甲烷部分氧化(POM)制合成气反应机理的关系进行了系统研究.实验结果表明,燃烧-重整机理是Ru/Al2O3和Ru/SiO2上CO和H2生成的主要途径,而由CH4的直接氧化生成CO和H2是Rh/SiO2上POM反应的主要途径;在新还原的Ir/SiO2上,CO是POM反应的初级产物,而在稳态条件下,催化剂表面积碳与CO2和/或H2O的反应以及未积碳表面的CH4燃烧-重整反应可能是CO生成的主要途径之一.造成Ru/SiO2、Ru/Al2O3、Rh/SiO2和Ir/SiO2等催化剂上POM反应机理差异的原因主要源于反应条件下催化剂表面氧物种(O2-)和积碳物种浓度的差异,而造成反应条件下催化剂表面氧物种浓度差异的本质可能与Ru、Rh和Ir等对氧亲合力及M-O键能的高低等因素有关.对Rh/Al2O3催化剂,POM反应的初级产物与催化剂的焙烧温度有关.在600℃焙烧的催化剂上,CO是POM反应的初级产物,而在900℃焙烧的催化剂上,CO2是反应的初级产物,造成两催化剂上POM反应机理差异的本质可能与不同温度焙烧的催化剂上Rh物种的可还原性不同并进而影响POM反应条件下催化剂表面氧物种的浓度有关.     

残存Cl离子对PPh3-Rh/MCF催化剂丙烯氢甲酰化反应催化性能的影响

合成了一种新型有机无机配位的PPh3-Rh/MCF催化剂,并将其用于丙烯氢甲酰化反应中,考察Cl-对催化剂性能和稳定性的影响.实验结果表明,催化剂的氢甲酰化活性很高,且无需与产品分离;Cl-不会影响丙烯的转化率、醛的选择性及正异丁醛比,但降低了催化剂的稳定性;洗除残存Cl-的催化剂的反应性能通过补充PPh3可以完全恢复.     

Ti助剂对Rh-Mn-Li/SiO2催化剂CO加氢制C2含氧化物性能的影响

采用CO加氢反应、CO脉冲吸附和程序升温脱附(CO-TPD)以及程序升温还原技术(TPR),研究了Ti助剂对Rh-Mn-Li/SiO2催化剂上CO加氢合成C2含氧化合物的影响.CO加氢反应结果表明,微量Ti(0.0025%)的加入,催化性能得到明显改善.Ti的负载量增加至0.3%,催化性能下降.CO吸附,CO-TPD和TPR结果表明,添加微量Ti,增加了强吸附CO的量,且微量Ti的添加致使催化性能提高的原因可能与Ti削弱了Rh与Mn间的相互作用有关.     

Ni催化剂上CO甲烷化的研究

运用程序升温脱附(TPD)及程序升温表面反应(TPSR)方法,对国产 J105型甲烷化催化剂上 CO 的甲烷化进行了研究。TPD 结果表明,CO 有三个脱附蜂,且400℃对应的脱附峰与反应有关,求得脱附活化能为60.52kJ/moL,CO 为一级脱附。TPSR 结果表明,CO 和 H_2在170—420℃反应生成 CH_4和 H_2O。两峰在近乎相同的温度下形成,并且具有类似形状。说明了 CH_4和H_2O 的生成速率被某一相同的基元反应所控制。     

焙烧温度对合成气制C_2含氧化物Rh基催化剂性能的影响及表征研究

制备了不同焙烧温度的Rh-Mn-Fe-Li/SiO2催化剂,并采用XRD、N2吸附-脱附、氢氧滴定、TPR等方法对催化剂进行了表征,详细考察了催化剂催化CO加氢制C2含氧化合物的反应性能。研究结果显示,焙烧改变了Rh和助剂间的相互作用强度,从而影响了催化剂的活性和选择性。当焙烧温度为550℃,催化剂活性最高达19.4%,此时C2含氧化合物选择性达59.9%,时空收率达747.9g/(kg.h)。     

天然气中微量组分对吸附剂性能的影响

考察了天然气吸附剂LXC对天然气中微量组分C2H6,C3H8,CO2,N2的吸附和脱附特性及其对CH4吸附能力的影响。实验结果表明,天然气吸附剂LXC吸附CH4,C2H6,C3H8的吸附量依次增大,滞留比依次减小,不可逆吸附性增强;CO2在吸附剂上的吸附量和滞留量较大;N2的可逆吸附与脱附性能较好;天然气中C2H6,C3H8,CO2均能导致吸附剂LXC吸附CH4的能力降低。在20℃、充气压力3.5M Pa、放气压力0.1M Pa的条件下,吸附剂LXC对配制的混合气体经12次连续吸脱附后,其吸附能力下降27.5%。     

新型温控配体及其铑配合物在水/有机两相1-辛烯氢甲酰化中的催化性能研究

合成了新的具有"浊点"特性的温控配体CH3(OCH2CH2)nPPh2(相对分子质量为918)(I),研究了该配体与铑的配合物在水/有机两相1-辛烯氢甲酰化中的催化性能.结果表明,由Rh(CO)2(acac)与(I)原位生成的水溶性配合物对1-辛烯氢甲酰化有很好的催化活性,在温度100℃、压力5.0MPa(H2/CO=1/1)、1-辛烯/Rh摩尔比为1000、P/Rh摩尔比为13的反应条件下,反应6 h,1-辛烯转化率和壬醛收率均达95%以上,水相催化剂直接循环使用4次,催化剂性能基本保持不变.     

Rh/P催化体系中端辛烯氢甲酰化反应的研究

从铑膦络合物前体、配体和反应条件等 3个方面考察了端辛烯氢甲酰化反应的性质和规律。发现在 5MPa ,140℃ ,以Ph3 PO为配体的实验条件下 ,铑膦络合物前体的催化活性顺序为 :Rh(CO) (PPh3 ) (acac) >[Rh(CH3 COO) 2 ]2 >Rh6(CO) 16。反应温度、压力和膦铑比对端烯烃的氢甲酰化反应有重要影响。反应压力为 8MPa下端辛烯的最佳反应温度为 16 0℃ ;3～ 10MPa内 ,压力对反应起正向影响 ;对于一定催化剂前体和配体组成的催化体系存在在最佳膦铑比。采用端辛烯和端癸烯为底物 ,在Ph2 P(CH2 ) 4PPh2 ,Ph3 P ,(C8H17) 3 PO ,Bu3 PO ,Ph3 PO和Ph3 PS等 6种配体的作用下进行氢甲酰化反应实验 ,发现烯烃与配体之间存在一定的匹配关系。本实验条件下 ,端辛烯最佳适用配体是Ph3 PO ,端癸烯为Bu3 PO。     

Fe负载量对Fe/γ-Al_2O_3催化剂催化合成低碳烯烃性能的影响

采用浸渍法制备了不同Fe负载量的Fe/γ-Al2O3催化剂,通过XRD、N2物理吸附-脱附、H2-TPR和H2化学吸附等手段对Fe/γ-Al2O3催化剂进行了表征,并在固定床中评价了催化剂的费托合成反应性能。在285℃、2.5 MPa、气态空速4 000 h-1、n(H2)∶n(CO)=2的条件下,随Fe负载量的增加,Fe/γ-Al2O3催化剂的CO加氢活性先增加后降低,在Fe负载量为16%(w)时活性最高;CO2选择性逐渐增加,C5+选择性逐渐降低,C2H4选择性与C2H6选择性相当,而C3H6和C4H8的选择性优于相应烷烃的选择性;在Fe负载量9%～21%(w)的范围内,Fe负载量对Fe/γ-Al2O3催化剂的低碳烯烃选择性影响不明显。     

低成本合成A型分子筛

以催化剂生产装置的工业原料为基础,考察了低成本制备高质量的4 A分子筛的晶化合成条件,以及经改性后所得5 A分子筛对石脑油组分的吸附-脱附性能。结果表明:优选出的4 A分子筛的较佳晶化制备条件为:n（Na2O）/n（SiO2）为2.8~3.1,n（SiO2）/n（Al2O3）为1.0~1.5,n（H2O）/n（Al2O3）为123.0~148.0,晶化温度为90~100 ℃,晶化时间为5 h以上;分别采用含不同SiO2质量分数的硅源水玻璃、晶化母液1、晶化母液2,在较佳晶化制备条件下,均可合成出相对结晶度大于80%的4 A分子筛;经改性所得5 A分子筛对正己烷的吸附-脱附性能优于工业市售品HZSM-5分子筛的。     

Ce-Rh/γ-Al2O3催化剂Rh-CeO2相互作用对抗积碳性能的影响

采用脉冲反应方法研究了Ce-Rh/γ-Al2O3催化剂上CH4裂解积碳和CO2消炭反应性能,并采用TPR、TPD、CO2-TPSR对催化剂进行表征.结果表明,Rh-CeO2间存在相互作用,此相互作用影响催化剂的抗积碳性能,并且Rh负载量的变化影响Rh-CeO2相互作用的强弱,Rh负载量较低时,Rh-CeO2间相互作用较强,有利于提高催化剂的抗积碳性能.     

MgO促进Cu/SiO2催化乙酰丙酸乙酯合成γ-戊内酯

采用蒸氨法制备了Cu/SiO2和Cu-Mg/SiO2催化剂。采用X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附(BET)、N2O滴定、红外光谱(IR)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、NH3-程序升温脱附(NH3-TPD)技术对催化剂的物理化学结构进行了表征,考察了其乙酰丙酸乙酯(EL)加氢合成γ-戊内酯性能。结果表明,与Cu/SiO2相比,加入MgO助剂可以提高催化剂的酸强度、酸量以及Cu物种的分散度,提高了乙酰丙酸乙酯转化率和γ-戊内酯选择性。     

CO_2氧化丙烷脱氢制丙烯Pd-Cu/MoO_3-SiO_2催化剂研究

以MoO3 SiO2复合物作载体,采用等体积浸渍法制得了Pd Cu催化剂,采用BET、TPR、IR对催化剂结构及CO2、C3H8在催化剂上的吸附位、吸附态进行了分析。实验结果证明,CO2在催化剂上存在卧式吸附态,丙烷以亚甲基和其中一个甲基上的氢吸附在Mo=O双键的端基氧上。在微型反应装置上测试了催化剂在CO2氧化丙烷脱氢制丙烯反应中的催化性能,常压和600℃条件下,C3H8转化率达26 94%,C3H6选择性达78 34%。通过催化剂的物化性质、化学吸附性质与反应性能的关联,讨论了反应机理和影响催化剂性能的基本因素。     

两相催化体系中混合C8烯烃氢甲酰化反应条件影响的研究

鉴于混合C8 烯烃水溶性差 ,在pH =2± 0 .2时考察了反应温度、膦 /铑比、CO/H2 分压比、混合气总压等因素对水溶性铑 /膦配合物Rh(CO) (TPPTS) 2 催化剂催化混合C8烯烃氢甲酰化反应活性的影响 ,并综合材质价格、异辛烯的转化率和选择性等多方面的因素 ,选定最佳反应条件为 :反应时间 5h ,反应温度 1 0 5～ 1 2 0℃ ,反应总压 5MPa ,其中CO/H2 =2 /3。该反应条件下成醛转化率达 5 4% ,选择性为 96 %。     

丙烷脱氢制丙烯Pt-5Sn/γ-Al_2O_3催化剂的微量吸附量热研究

应用微量吸附量热技术 ,以CO为探针分子 ,研究了H2 还原预处理对Pt- 5Sn/γ -Al2 O3 催化剂CO吸附中心数量和强度的影响。结果表明 :经H2 预还原 1～ 2h后 ,催化剂表面具有较多较强CO吸附中心 ,对CO的起始吸附热为 10 2kJ/mol,饱和吸附覆盖度为 14.0 μmol/g。其催化丙烷脱氢生成丙烯的活性最好 ,在反应温度为 6 5 0℃、C3 H8/N2 (mol/mol)为 1/ 2、GHSV(C3 H8)为 30 0 0h-1条件下 ,丙烷转化率为 6 0 .3% ,丙烯选择性为 96 .6 %。     

CeO2对FT合成Co/SiO2催化剂的修饰作用

利用H2-TPR、H2-TPSR、XRD、XPS等手段对催化剂进行表征,并利用H2-D2、闪脱实验等考察了CeO2助剂对Co/SiO2的修饰作用.结果表明,助剂CeO2的加入,使钴的电子云密度略有下降,提高了钴在催化剂表面的分散能力,降低了钴晶粒的大小,提高了催化剂对H2/CO的吸附比例和H2、CO的吸附量,从而使H2的解离能力提高,达到了提高催化剂FT反应活性及链增长几率的能力.     

国内简讯

Pd Cu/MoO3 SiO2 催化CO2 氧化丙烷脱氢制丙烯丙烷氧化脱氢是增产丙烯的主要途径之一,而以CO2作氧化剂,不仅可获得比烷烃直接脱氢更高的选择性,而且反应过程中CO2 还可被还原为CO等有用的产品。利用CO2 氧化丙烷的难点在于CO2 的活化以及提高丙烯的选择性,合理设计催化剂是突破这一难点的关键。天津大学化工学院以MoO3 SiO2 复合物作载体,采用等体积浸渍法制得了Pd Cu催化剂,采用BET ,TPR ,IR方法对催化剂结构及CO2 ,C3 H8在催化剂上的吸附位、吸附态进行分析。实验结果证明,CO2 在催化剂上有线式、桥式及卧式3种吸附态,…