费-托合成Fe1-xO基和Fe3O4基熔铁催化剂比较

在H2与CO的摩尔比2.0、温度553～593 K、压力1.4MPa,空速12600h-1的条件下,研究了Fe1-xO基和Fe3O4基熔铁催化剂的费-托合成反应催化性能,结果表明,Fe1-xO基熔铁催化剂的活性温度低于Fe3O4基熔铁催化剂,水汽变换反应的相对活性低于Fe3O4基催化剂.Fe1-xO基催化剂比Fe3O4基催化剂降低了蜡的选择性,特别是降低了有机含氧物的选择性,而提高了汽、柴油的选择性.Fe1-xO基催化剂可以比Fe3O4基催化剂多得到13%的C5+重质烃,而Fe3O4基熔铁催化剂比Fe1-xO基熔铁催化剂更适合低碳醇的合成.     

Au/Fe2O3催化剂上的低温水煤气变换反应

研究了沉积-沉淀法制备的Au/Fe2O3催化剂上的低温水煤气变换反应,结果表明,金负载量对催化剂的性能有较大影响,催化剂活性随金负载量的增加而升高;经氧气及低温(140℃)氢气氛处理的试样活性相当,且具备优良的稳定性,而经高温(250℃)氢气还原处理试样的催化性能明显降低,原因很可能是由于金物种粒径增大,且均被还原为单质金所致.XRD、H2-TPR结果证实,在水煤气变换反应发生时,催化剂载体组成主要为Fe3O4相.     

CuO/α-Fe2O3纳米催化剂的制备及其催化性能

采用沉积一沉降法将CuO负载在商品级α-Fe2O3粉末载体上,制备出CuO/α-Fe2O3纳米催化剂.采用XRD、TEM、H2-TPR等手段对其结构性能进行表征,并在连续流动微反装置上考察了其对CO低温氧化的催化性能.结果表明,所制备的CuO/α-Fe2O3纳米催化剂中活性组分CuO纳米颗粒高度分散在商品级α-Fe2O3载体表面,且和α-Fe2O3之间存在强相互作用,CuO负载量为10%的CuO/α-Fe2O3纳米催化剂具有最高的CO低温氧化催化活性.     

Pt/Ce_xZr_(1-x)O_2/γ-Al_2O_3整体式催化剂上的氢气燃烧性能研究

研究了添加CexZr1-xO2对Pt/γ-Al2O3/堇青石整体式催化剂氢气催化燃烧性能的影响。结果表明,CexZr1-xO2的添加明显提高了催化剂的活性,并且随着Ce/Zr比的增大,催化剂活性逐渐增强。XRD结果显示,随着Ce/Zr比的增大,CexZr1-xO2立方相固溶体的衍射峰越来越明显,这表明Ce/Zr比的增大有利于CexZr1-xO2立方相固溶体的形成。N2吸附-脱附测试结果表明,添加10%质量分数的CexZr1-xO2对γ-Al2O3的比表面积影响不大,而使其孔径和孔容明显减小。当氢气浓度较低时,空速和湿度对氢气的转化率影响较大;而当氢气浓度较高时,空速和湿度对氢气的转化率影响不大。     

载体织构对Ni-Fe/γ-Al2O3催化剂结构和甲烷化活性的影响

采用等体积浸渍法制备了4种不同γ-Al2O3为载体的负载型Ni-Fe/γ-Al2O3催化剂,通过BET、XRD和H2-TPR等表征手段对载体和催化剂进行了表面微观结构分析,并考察了其低温浆态床催化CO甲烷化反应的活性和稳定性。结果表明,载体γ-Al2O3的表面织构性质对Ni-Fe/γ-Al2O3催化剂活性物质Ni的分布和甲烷化活性影响较大。比表面积和平均孔径分别为192m2/g和5.8nm的γ-Al2O3载体具有较好的低温浆态床CO甲烷化活性,有利于活性组分的分散,且与γ-Al2O3表面作用较强的β-NiO含量较多,还原后活性物质Ni晶粒较小,形成的活性中心数量多,甲烷化活性及稳定性较好,CO的平均转化率和CH4平均选择性分别达到97.0%和89.0%。而以比表面积较大的高硅γ-Al2O3载体制备的催化剂,游离态α-NiO含量较多,还原过程中容易迁移和团聚,形成较大的Ni晶粒,催化剂的活性和稳定性均差,CO的初始转化率为85.5%,反应17h后活性急剧下降。     

1,2-环己二醇脱氢制邻苯二酚镍基催化剂的研究

以硝酸镍为镍源,分别以硅藻土、活性炭、MgO和γ-Al2O3为载体,采用均相沉淀法与等体积浸渍法制备了负载型镍基催化剂,考察了所制备的催化剂对1,2-环己二醇脱氢制邻苯二酚反应的活性和选择性,并对催化剂进行了BET,XRD,SEM等表征。实验结果表明,催化剂的比表面积与脱氢活性无对应关系,但平均孔径大有利于提高邻苯二酚的选择性;沉淀剂影响催化剂的微孔结构和粒径分布。以硅藻土为载体、NH3.H2O+NH4HCO3为沉淀剂制备的镍基催化剂,镍物种的晶粒度小、分散度较高,催化剂的平均孔径大,表现出良好的活性和选择性,在320℃、101kPa、液态空速2.6h-1、N2流量30mL/min、n(1,2-环己二醇)∶n(H2O)=1∶4的条件下,1,2-环己二醇的转化率达到98.3%,邻苯二酚的选择性为85.2%。     

沉淀剂对甲烷在Ce_(0.9)Fe_(0.1)O_2催化剂上催化燃烧反应的影响

分别以NH3·H2O和(NH4)2CO3溶液或两者的混合溶液为沉淀剂制备了Ce0.9Fe0.1O2催化剂,采用X射线衍射、N2吸附-脱附和氢程序升温还原等方法对Ce0.9Fe0.1O2催化剂进行了表征,并考察了Ce0.9Fe0.1O2催化剂对甲烷催化燃烧反应的催化活性。实验结果表明,不同沉淀剂对Ce0.9Fe0.1O2催化剂的甲烷催化燃烧活性、表面性能和还原能力等均有显著影响。以(NH4)2CO3与NH3·H2O的混合溶液为沉淀剂制备的Ce0.9Fe0.1O2催化剂具有较大的比表面积和孔径、较小的粒径和较好的甲烷催化燃烧活性,甲烷的起燃温度和完全转化温度分别为397℃和543℃。催化剂的活性与其比表面积密切相关。     

Mn掺杂对LaFeMn_xAl_(11-x)O_(19)结构及其催化甲烷燃烧的影响

采用溶胶-凝胶法制备了同时掺杂Fe和Mn系列的六铝酸盐催化剂LaFeMnxAl11-xO19(x=0,0.5,1,2,3,4,5),通过X射线衍射、BET比表面积测定、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和程序升温还原技术对催化剂的结构进行了表征,考察了Mn掺杂量对催化剂结构及甲烷催化燃烧活性的影响。实验结果表明,LaFeMnxAl11-xO19催化剂在1 200℃焙烧后可形成完整的六铝酸盐晶型,同时具有较高的催化性能和高温稳定性。当Fe含量不变时,Mn掺杂量对催化剂的活性有较大的影响,掺杂Mn使催化剂的活性明显提高,但掺杂过量Mn后催化剂的活性又有所降低。其中LaFeMnAl10O19催化剂具有较大的比表面积(16.3m2/g)和较高的催化活性,起燃温度T10为497℃,完全转化温度为T90为701℃。     

助剂Zr对浆态床合成气/CO_2制甲醇铜基催化剂性能的影响

采用并流共沉淀法,以Na2CO3为沉淀剂,制备了Cu O/Zn O/Al2O3(CZA)和Zr-Cu O/Zn O/Al2O3(Zr-CZA)催化剂,对其进行了BET、XRD、FT-IR和SEM表征,并考察了其在浆态床中由合成气/CO2合成甲醇的催化性能。结果表明,Zr-CZA催化剂的比表面积达176.19m2·g-1,高于CZA催化剂的89.11m2·g-1;所制备的前驱体均发生了同晶取代反应,生成了活性物相锌孔雀石和绿铜锌矿,且Zr-CZA催化剂还原后的XRD峰更为弥散,说明其活性组分铜的晶粒尺寸更小;Zr-CZA催化剂的CO转化率明显高于CZA催化剂,且在566h的寿命试验中稳定性良好,失活速率仅为0.103%/d。     

焙烧温度对Fe-Mn催化剂结构和合成低碳烯烃性能的影响

在不同的焙烧温度下制备了Fe-Mn沉淀型催化剂,以CO加氢合成低碳烯烃为模型反应在固定床反应器上对催化剂的反应性能进行了考察,并借助X射线物相分析、N2物理吸附、程序升温还原等表征手段对催化剂进行了表征。实验结果表明,随着焙烧温度的升高,催化剂中α-Fe2O3晶粒增大,催化剂比表面积减小。在CO加氢反应中,焙烧温度的升高明显地提高了催化剂的运行稳定性,降低了CH4的选择性,促进了链增长。450℃条件下焙烧的催化剂烯烃选择性最高,有较高的低碳烯烃收率。     

CexMn10-xO20-δ固溶体氧化物的甲烷催化燃烧性能研究

采用共沉淀法制备了系列CexMn10-xO20-δ固溶体氧化物甲烷燃烧催化剂,并采用XRD和BET对所得催化剂进行了表征.结果表明,在适当的Ce/Mn摩尔比范围内,试样经500℃焙烧可形成Ce/Mn固溶体复合氧化物,更高焙烧温度则导致催化剂比表面积下降和一定程度的烧结.500℃和800℃焙烧催化剂的活性变化规律略有不同,其活性主要由Ce/Mn摩尔比决定,其中活性最高的催化剂中Ce/Mn摩尔比为7:3.100h稳定性试验结果表明,经800℃焙烧的Ce3Mn7O20-δ催化剂具有良好的热稳定性.典型催化剂在低转化率下的宏观动力学实验结果表明,甲烷催化燃烧在CexMn10-xO20-δ固溶体氧化物催化剂上为一级动力学反应,反应速率受催化剂固有性质控制.     

甲烷部分氧化制合成气反应中Ni基催化剂的研究

在固定床流动反应器中,在反应温度800℃、空速1 0×105h-1、n(CH4)/n(O2)/n(N2)为2/1/1的条件下,测定了质量分数为10%Ni/α-Al2O3、10%Ni/γ-Al2O3催化剂用于甲烷部分氧化制合成气的活性和稳定性。结果表明,一定反应条件下,10%Ni/α-Al2O3催化剂的活性和稳定性均高于10%Ni/γ-Al2O3催化剂。10%Ni/γ-Al2O3催化剂经800℃还原和800℃反应后的比表面积下降以及催化剂在反应过程中的积碳都是导致催化剂稳定性下降的原因。     

负载型钯催化剂上甲烷催化燃烧机理及直接影响活性的因素

通过分析18O2同位素氧化甲烷过程中的产物分布及催化剂的组成,提出负载型钯催化剂上甲烷燃烧反应通过氧化还原机理进行,活性物种为金属钯和氧化钯.利用电子能谱、程序升温还原及氧同位素交换反应测试等对Pd/TiO2-Al2O3、Pd/SnxZr1-xO2和Pd/TixZf1-xO2体系进行了研究,证明还原性及氧交换活性是直接影响负载型钯催化剂甲烷催化燃烧性能的因素.     

介孔Al_2O_3的制备及其在CO_2-CH_4重整镍基催化剂中的应用研究

采用模板法制备了有序介孔Al2O3载体,并与购买γ-Al2O3对比。BET表明,有序介孔Al2O3的比表面积为226.95m2·g-1,平均孔径为3.91nm,有序度高。XRD表明,有序介孔Al2O3载体制备的Ni基催化剂cat-P活性组分晶粒小,分散性好。H2-TPR表明,催化剂cat-P的SMSI效应比以采购的γ-Al2O3为载体制备的催化剂更强。稳定性试验表明,cat-P在近50h的实验中表现出很高的活性和稳定性,反应时间内其CH4和CO2转化率分别在90%和95%以上,失活速率仅为0.05%/h。TG-DTG表明,反应后的cat-P催化剂在610℃出现较大的积炭消除峰对应于丝状碳,其不会覆盖催化剂的活性位点。     

Fe_2O_3-ZrO_2/交联蒙脱石复合材料的合成和催化性能研究

合成了 Zr O2 /交联蒙脱石 ( Zr-CLM)和 Fe2 O3 -Zr O2 /交联蒙脱石 ( FZ-CLM)催化剂并进行了表征 ,结果表明此类催化剂具有一定的酸性 ,对 NH3 吸附量在 0 .5 8～ 0 .4 5 mmol/g之间 ;热稳定性可达 6 5 0℃ ;在 6 5 0℃焙烧 ,CLM比表面积保留 80 %以上 ,晶面间距保持在 1 .6 1～ 1 .86 nm。在 CLM上异丙苯发生裂化 (脱烷基 )和脱氢反应 ,1 ,2 ,4 -三甲基苯主要发生歧化反应 ,歧化反应选择性达到 82 .7%以上。催化剂活性和选择性与预处理温度有关 ,0 .2 -FZ-CLM催化活性和热稳定性高于 Zr-CLM。     

纳米固体酸S_2O_8~(2-)/Fe_2O_3催化合成马来酸二己酯

用S2 O2 -8 浸渍Fe2 O3 并焙烧制得了比SO2 -4/Fe2 O3 催化活性更强的固体超强酸S2 O2 -8/Fe2 O3 。通过马来酐与正己醇的酯化反应考察了催化剂的活性 ,对所合成的催化剂的结构用XRD和TEM进行了表征。结果表明 :S2 O2 -8/Fe2 O3 的催化作用明显高于SO2 -4/Fe2 O3 ;对于给定的反应 ,用NH3 ·H2 O作Fe2 O3 沉淀剂、用0 .2 5mol/L的 (NH4) 2 S2 O8浸渍Fe2 O3 15min ,在 5 5 0℃焙烧 3h时可制得较高活性的纳米级催化剂S2 O2 -8/Fe2 O3 ;其晶形为α Fe2 O3 ;有较好的重复使用性 ;它能代替硫酸、对甲苯磺酸用于催化马来酐和正己醇的酯化反应 ,可得无色透明的酯化产物     

焙烧温度对分步浸渍的Co-Mo-Ni-W/γ-Al2O3加氢精制催化剂性质影响

采用分步共浸渍法制备Co-Mo-Ni-W/γ-Al2O3柴油加氢精制催化剂,利用BET、XRD、TEM等手段对所制备的半成品和成品催化剂进行分析表征,考察了焙烧温度对催化剂微晶结构和物理性质的影响。以直馏柴油作为原料,对不同焙烧温度下制备的催化剂进行加氢精制活性评价。结果表明,随着一次焙烧温度的升高,半成品催化剂的侧压强度、孔容、比表面积、平均孔径略有增加;硫化态半成品催化剂中的MoS2(WS2)微晶平均堆垛层数先增加后减少,晶粒平均长度先减小后增加,400℃焙烧的样品中3～5层微晶结构数量达到最大值,占72.5%,晶粒平均长度达到最低值,1.7nm。随着二次焙烧温度的升高,成品催化剂的侧压强度、比表面积、平均孔径略有增加,孔容基本不变;二次焙烧温度为480℃硫化态成品催化剂中3～5层MoS2(WS2)微晶数量最多。经400℃一次焙烧和480℃二次焙烧制备的Co-Mo-Ni-W/γ-Al2O3催化剂的孔径分布最为集中,其孔径在2.5～8nm范围内的孔体积占了总孔体积的78.2%,其HDS和HDN活性最高。     

Ar~+溅射对铁系催化剂表面物相影响的XPS研究

乙苯脱氢Fe-K催化剂经长时间使用后表面物相以Fe_3O_4为主。采用Ar~+溅射对标准Fe_3O_4样品及使用后的乙苯脱氢Fe-K催化剂进行XPS剖面分析。研究表明,Ar~+溅射能够择优溅射两个样品表面上的O~(2-)、OH~-阴离子,引起样品表面上的Fe~(3+)还原生成Fe~(2+)甚至是Fe~0;从而导致Fe 2p及O 1s主峰结合能向低结合能方向漂移,同时O/Fe原子比也随溅射深度加大随之减少。对比实验发现,Fe-K催化剂表面的Fe~(3+)还原程度要小于标准Fe_3O_4样品。分析认为催化剂中K~+的存在抑制了Ar~+溅射的诱导还原效应,从侧面证明了钾助剂在乙苯脱氢过程中能够抑制Fe~(3+)的深度还原,某种程度上维持了表面Fe~(3+)/Fe~(2+)比,从而使Fe-K催化剂在反应中保持较高活性。     

合成气转化为低碳烯烃Fe/活性炭催化剂制备及性能表征

本研究以活性炭作为载体制备铁基催化剂 ,通过对不同铁盐、活性炭、助剂的筛选 ,研制出具有高活性和高选择性的合成气转化为低碳烯烃催化剂。对反应前及反应过程中催化体相结构的XRD测试结果表明 ,Fe—Cu—K/活性炭催化剂反应前主要由α -Fe、Fe3O4 以及CuO组成 ,经与合成气反应转变为α -Fe、Fe5C2 、、Fe7C3、CuO和K2 O。Fe—Mn—K/活性炭催化剂的晶体结构主要以Fe嵌入MnO当中形成的 (Fe ,Mn)O结构存在。实验中得出的α -Fe、FexCy 以及 (Fe ,Mn)O与激光热解法制备的催化剂的的晶体结构相似。对催化剂的制备方法进行了筛选 ,考察了不同助剂Cu、Mn、Si、K等元素对催化性能的影响 ,结果表明以草酸铁为铁盐 ,椰壳炭为载体的Fe—Mn—K/活性炭催化剂的催化效果最佳 ,在 1.5MPa、32 0℃、空速 6 0 0h- 1条件下作催化性能测试 ,CO转化率达到 97.4 %以上 ,C=2 ～C=4 选择性达到 6 8%以上。     

含铬复合氧化物催化剂的结构及其在甲烷催化燃烧反应中的催化活性

采用葡萄糖为络合剂,用溶胶-凝胶法制备了3种含铬复合氧化物Mg-C r-O,Fe-C r-O,Co-C r-O催化剂,并用X射线衍射、程序升温还原及比表面积法表征了催化剂的结构,考察了3种催化剂对甲烷催化燃烧反应的催化活性。实验结果表明,经800℃下焙烧后,Mg-C r-O催化剂呈现单一的尖晶石型MgC r2O4物相,且具有较高的催化活性;Co-C r-O催化剂则主要以CoC r2O4物相为主,并伴有少量C r2O3物相,催化活性次之;而Fe-C r-O催化剂由两种简单氧化物Fe2O3和C r2O3物相组成,催化活性最低,比表面积最小。