柠檬酸改性SAPO-11分子筛催化叔丁醇和异丁醛合成2,5-二甲基-2,4-己二烯

2,5-二甲基-2,4-己二烯是合成高效、低毒的杀虫剂拟除虫菊酯的重要中间体,工业上采用异丁烯和异丁醛为原料,在催化剂作用下缩合生成。以SAPO-11为催化剂,采用柠檬酸溶液对SAPO-11分子筛进行酸处理改性,进一步提高分子筛催化活性,通过SEM、XRD和NH₃-TPD等对催化剂进行表征,采用固定床反应装置,以叔丁醇和异丁醛缩合反应为探针反应,考察不同浓度柠檬酸对SAPO-11进行酸洗改性后分子筛的催化活性。结果表明,0.1 mol·L^-1柠檬酸改性后,分子筛晶体颗粒保持较好的完整性,中等强度酸性位酸量最高,催化活性最高,转化率达78%,收率为66%。柠檬酸改性后分子筛晶粒减小,而且高浓度柠檬酸酸洗会破坏分子筛的骨架结构;随着柠檬酸浓度升高,分子筛酸性位总量依次降低,中等强度酸性位酸量先升高后降低。     

介孔构建对CuY甲醇氧化羰基化反应活性的影响

采用H₄EDTA、H₂Na₂EDTA和NaOH溶液对原始NaY分子筛分别进行单独酸碱改性和酸碱连续改性,并采用液相离子交换法制备相应的CuY催化剂。结合N₂物理吸附、TEM、XRD、²⁹Si NMR、²⁷Al NMR、NH₃-TPD、Py-IR、ICP、XPS和CO-FTIR等对载体和催化剂的结构进行表征,研究了NaY分子筛介孔构建对CuY催化甲醇氧化羰基化反应活性的影响。结果表明,NaY分子筛经H₄EDTA单独处理后,部分骨架铝被脱除形成非骨架硅铝物种,得到的E-NaY并未形成明显的介孔;E-NaY经H₂Na₂EDTA酸洗处理后,非骨架铝和部分骨架铝被脱除,得到的EW-NaY具有明显的介孔结构;而E-NaY和EW-NaY经0.2 mol/L NaOH碱处理后,分子筛发生脱硅,同时伴随着非骨架铝重新插回分子筛骨架,得到的E0.2AT-NaY和EW0.2AT-NaY具有丰富的介孔结构。其中,EW0.2AT-NaY的介孔孔容（0.45 cm³/g）最大,且有丰富的Al缺陷结构,能够与反应物接触的Cu⁺交换位利用率最高。然而,由于EW0.2AT-NaY脱铝程度明显高于E0.2AT-NaY,导致能够与反应物接触的Cu⁺交换位数量（66 μmol/g）明显小于E0.2AT-NaY（176 μmol/g）,最终导致EW0.2AT-CuY催化剂中Cu⁺活性位数量及催化活性略低于E0.2AT-CuY,二者的催化活性约为原始CuY催化剂的2.2倍。     

改性Y型分子筛非临氢催化脱除重整芳烃中的烯烃

研究以NaY分子筛粉与Al₂O₃混合成型后离子交换,引入AlF₃和少量稀土（La、Ce）增加催化剂的酸性以提高脱烯烃性能,制备出简单高效的非临氢芳烃脱烯烃催化剂。采用NH₃-TPD、XRF、Py-IR和XRD对催化剂进行表征,结果表明,引入AlF₃后,催化剂的总酸量增加和L酸酸量增加,B酸酸量减少;引入适量La和Ce组分后,催化剂上中强酸量和B酸酸量增加。以La和Ce改性的催化剂对溴指数540.0 mg·（100g油）^-1的原料脱烯烃,产品分布基本无变化,溴指数约稳定在9.0 mg·（100g油）^-1。改性催化剂总酸量多、合适中强酸量以及适当提高B酸酸量有利于催化剂脱烯烃性能。     

硼掺杂Y分子筛的合成、改性及烯烃脱除性能研究

采用水热合成法制备了硼掺杂Y分子筛（B-Y分子筛）,并对其进行铵交换和水热处理,得到了改性B-Y分子筛（B-USY分子筛）。利用多种表征技术对B-Y分子筛及B-USY分子筛的组成、孔道结构、酸性质进行了表征,并将改性后的B-USY分子筛应用于重整生成油脱烯烃反应。结果表明：引入硼以后,Y分子筛的晶胞参数减小、相对结晶度降低、骨架稳定性下降;硼的引入促使改性过程中脱铝深度增加,并且形成连通介孔。相比于未掺杂硼的Y分子筛改性后的USY分子筛,B-USY分子筛具有丰富的连通介孔和良好的孔道扩散性能,并且保留了更多弱的B酸位点。以重整C₇⁺芳烃为原料,在反应温度为170 ℃、反应压力为1.2 MPa、空速（LHSV）为10 h^-1条件下,B-USY分子筛催化剂的单程寿命较USY分子筛催化剂提升30%。     

高硅铝比小晶粒NaY分子筛/高岭土复合物的合成及其催化裂化性能

以两种不同粒径的高岭土为原料,采用水热法合成了高硅铝比小晶粒NaY分子筛/高岭土复合物,通过XRD、SEM、晶粒度分析和N₂物理吸附等表征手段对复合物进行了结构和形貌表征。结果表明,与商品NaY相比,高岭土合成样品的结构稳定性和水热稳定性显著提高,以细化高岭土为原料合成样品的晶粒尺寸达310 nm,比表面积达807 m²·g^-1。以改性NaY分子筛/高岭土复合物为活性组分制备了催化裂化催化剂,采用NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)技术对其酸性特征进行了分析,并在小型微反装置上对其重油催化裂化性能进行了评价。研究结果发现,随着骨架硅铝比增大,催化剂表面酸中心强度增加,而酸量下降。采用细化高岭土合成的NaY分子筛/高岭土复合物的分子筛晶粒更小,催化剂酸中心数量以及催化裂化性能均大幅度提升。随着高温焙烧高岭土/偏高岭土质量比的增加,合成产物中的高岭土基质含量增加,催化剂表面酸中心强度下降。以原料高温焙烧高岭土/偏高岭土质量比为0.5,骨架硅铝比为6.1(摩尔比)的样品制备的催化剂,去柴重油转化率高达85.4%,同时有高达64.2%的汽油收率,表现出优异的重油催化裂化性能。     

Zr改性Y分子筛中油型加氢裂化催化剂设计制备

采用等体积浸渍法对Y分子筛进行了Zr修饰改性,系统考察了不同用量Zr对改性Y分子筛的结构、催化剂的理化性质和加氢裂化反应性能的影响规律。通过XRD、NH₃-TPD、H₂-TPR和TEM等方法对改性分子筛和催化剂进行表征分析。结果表明：Zr改性降低了Y分子筛的酸量,随着改性Zr用量的增加,这种变化趋势不断增大。同时,Zr改性有效地削弱了分子筛催化剂中金属活性组分与载体间的作用,提高了W物种在催化剂表面的分散程度。加氢裂化反应结果表明：与Y分子筛催化剂相比,Zr改性Y分子筛催化剂的减压馏分油(VGO)转化率降低,中间馏分油选择性提高约20%,随着改性Zr用量的增加,VGO的转化率不断降低,中间馏分油选择性略有增加。     

Mg改性L分子筛负载Pt重整催化剂的制备及其石脑油芳构化性能

为克服常规氧化铝型重整催化剂氯离子流失及对设备产生腐蚀等问题，通过离子交换法制备了Mg²⁺改性的L分子筛，采用浸渍法制备了不含氯离子的Pt/MgL重整催化剂，对分子筛载体进行了XRD、N₂吸附-脱附、NH₃-TPD和Py-IR等表征，并以硫含量0.50μg/mL工业精制石脑油为原料在固定床微反装置上评价了催化剂重整芳构化性能。结果表明，Mg²⁺离子交换对L分子筛的骨架结构没有破坏，Mg²⁺的存在提高了载体的酸量和酸强度，Mg²⁺改性的Pt/MgL催化剂重整芳构化性能明显提高，适当强酸性对L分子筛重整催化剂芳构化反应起到显著的促进作用。     

Pt/TiO2/ZSM-5催化剂的制备及其催化转化正丁烷

采用溶胶-凝胶法和等体积浸渍法,分别对ZSM-5分子筛进行TiO₂改性和Pt负载,获得了具有脱氢-裂解双功能的Pt/TiO₂/ZSM-5催化剂,采用XRD、N₂吸附-脱附、TEM、XPS和NH₃-TPD对样品的晶体结构,孔结构、形貌、活性金属价态和酸性质等进行了表征,并研究了正丁烷在此催化剂上催化转化制备低碳烯烃的反应规律。研究结果表明,TiO₂的引入,一方面使得改性后的ZSM-5分子筛获得了额外的酸性中心,特别是强酸性位含量的增加,有助于促进正丁烷的活化;另一方面Pt与TiO₂之间存在“金属-载体”强相互作用（SMSI）,在H₂还原气氛下,Pt能够促进TiO₂的还原,生成Ti³⁺物种,而Ti³⁺的存在增加了Pt周围的电荷密度,降低了Pt对低碳烯烃（C₂⁼～C₃⁼）的吸附能力,抑制了深度脱氢和生焦反应,从而提高双功能催化剂对烯烃的选择性。当H₂还原温度为450℃时,Pt/10TiO₂/ZSM-5催化剂在625℃下的正丁烷转化率为76.1%,低碳烯烃（C₂⁼～C₃⁼）收率为50.9%,分别比Pt/ZSM-5催化剂提高了16.7%和12.6%。     

金属离子改性分子筛吸附水的Monte Carlo模拟

金属离子改性分子筛吸附脱水具有节能环保、吸附容量高、净化精度高等特点,受到广泛关注,但还缺乏平衡吸附量等基础数据。本文利用Materials Studio软件中Sorption模块进行落位计算得到合理的金属离子落位和分子筛构型,同时利用Reflex模块计算分子筛的XRD谱图,计算结果与国际分子筛协会（IZA-SC）的XRD标准谱图一致。采用蒙特卡罗法（Monte Carlo）的"COMPASS"力场对NaX、NaY和NaA 3种分子筛以及Ca²⁺、Fe³⁺、Mg²⁺和K⁺改性分子筛吸附水进行分子模拟。结果表明,水的吸附属于第Ⅰ型Langmuir吸附等温线。NaX、NaY和NaA分子筛对水的平衡吸附量分别为360.3mg/g、393.8mg/g和295.5mg/g,Mg²⁺取代的X型、Y型和A型分子筛对水的吸附能力增加幅度最大。MgX的平衡吸附量达472.6mg/g,较未改性时增加了112.3mg/g。本研究可为高效分子筛脱水吸附剂的筛选及其应用提供一定的理论依据和指导。     

Y和Beta分子筛复配对柴油加氢裂化催化剂性能的影响

针对中海油高氮环烷基催化裂化柴油加氢裂化工艺，将改性Beta分子筛与Y分子筛按不同比例复配作为酸性组分制备载体，通过等体积浸渍法负载Ni-Mo活性金属制备柴油加氢裂化催化剂。采用BET、XRD、NH₃-TPD、FT-IR等方法对其进行分析表征，在固定床反应器上考察两种分子筛复配对催化剂加氢裂化性能的影响。结果表明，在反应压力10.0 MPa、空速0.8 h^-1、氢油体积比为800∶1、预处理反应温度350℃、控制>205℃馏分转化率为50%的条件下，可生产38.6%～42.5%的汽油馏分，作为高辛烷值汽油调和组分或生产BTX的原料，柴油馏分十六烷值至少提高17.0。在CAT-BY2催化剂作用下，汽油馏分收率为42.5%,其中BTX含量为21.8%,研究法辛烷值为93.5。     

超声辅助稀土改性二氧化锡催化合成乙酰水杨酸

以水杨酸、乙酸酐为原料,稀土钇（Y³⁺）、铈（Ce³⁺）、镧（La³⁺）改性氧化锡（SnO₂）为催化剂,在超声辅助下合成乙酰水杨酸,Y³⁺/SnO₂催化剂表现出最佳的催化效果。通过单因素实验考察了水杨酸与乙酸酐物质的量比、催化剂用量、反应时间、超声功率、反应温度、析晶时间对合成乙酰水杨酸反应的影响。通过红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等手段对催化剂和合成的产物进行了表征。最佳实验条件：水杨酸与乙酸酐物质的量比为1∶2、催化剂（Y³⁺/SnO₂）用量为水杨酸质量的8%、反应时间为30 min、反应温度为70 ℃、超声功率为70 W、析晶时间为2 h。在此条件下,乙酰水杨酸的产率为83.6%。催化剂重复使用5次后仍有较高的催化活性。该催化剂具有催化效果好、无污染、无腐蚀性、重复利用率高等优点。     

0.4nm分子筛负载Cu-Ni双金属催化剂用于CO2和CH3OH直接合成碳酸二甲酯（英文）

The 0.4 nm molecular sieve supported Cu-Ni bimetal catalysts for direct synthesis of dimethyl carbonate (DMC) from CO 2 and CH 3 OH were prepared and investigated. The synthesized catalysts were fully characterized by BET, XRD (X-ray diffraction), TPR (temperature programmed reduction), IR (infra-red adsorption), NH 3-TPD (temperature programmed desorption) and CO 2-TPD (temperature programmed desorption) techniques. The results showed that the surface area of catalysts decreased with increasing metal content, and the metals as well as Cu-Ni alloy co-existed on the reduced catalyst surface. There existed interaction between metal and carrier, and moreover, metal particles affected obviously the acidity and basicity of carrier. The large amount of basic sites facilitated the activation of methanol to methoxyl species and their subsequent reaction with activated carbon dioxide. The catalysts were evaluated in a continuous tubular fixed-bed micro-gaseous reactor and the catalyst with bimetal loading of 20% (by mass) had best catalytic activities. Under the conditions of 393 K, 1.1 MPa, 5 h and gas space velocity of 510 h 1 , the selectivity and yield of DMC were higher than 86.0 % and 5.0 %, respectively.     

固体酸表面B酸和L酸与果糖转化制乳酸甲酯产物分布

制备了γ-Al₂O₃、HZSM-5、SnOPO₄、SnZrOPO₄(1:1)、SO₄^2-/ZrO₂5种不同的固体酸催化剂,采用NH₃程序升温脱附、吡啶原位吸附红外对催化剂进行了表征。考察了固体酸催化果糖在甲醇中转化的催化性能,结果表明,果糖的转化率均高于98%,产物分布与固体酸表面L酸、B酸酸量具有显著的相关性,乳酸甲酯的收率随着L酸量的减少而降低,L酸催化剂γ-Al₂O₃催化,主产物只有乳酸甲酯,收率为24.4%。而L酸位和B酸位共存的固体酸,产物中有乳酸甲酯、乙酰丙酸甲酯,并且乙酰丙酸甲酯的收率随着B酸量的增多而升高。最后考察了典型L酸γ-Al₂O₃及B酸L酸共存的固体酸HZSM-5不同反应时间的产物分布,结合气相-质谱联用对产物定性分析,得出了果糖转化过程L酸位催化和B酸位催化的反应路径。     

Ce修饰Na Y分子筛负载PdO纳米晶催化剂用于苯的催化氧化反应

以CeO_2修饰多孔NaY分子筛作为载体,采用高温液相还原法制备纳米晶PdO催化剂,用于低浓度苯催化氧化反应。采用XRD、N2吸附-脱附、透射电镜-能谱(HRTEM-EDS)、H2程序升温还原(H_2-TPR)、O_2程序升温脱附(O_2-TPD)和程序升温表面反应(TPSR)等对载体和催化剂进行表征。结果表明,NaY分子筛结构稳定,比表面积651 m~2·g~(-1)和孔容0. 326 cm~3·g~(-1),纳米晶PdO能够较均匀地分散在NaY载体上,颗粒尺寸约(3～5) nm。加入一定量CeO_2后,Pd O以较小的纳米晶颗粒形式分散在CeO_2周围,活性组分与助剂协同作用促进了催化剂中晶格氧的流动性,明显改善了0. 2%Pd/NaY的氧化性能。0. 2%Pd/8%Ce/NaY表现出最佳催化活性和良好稳定性,250℃可完全催化降解1000×10~(-6)的苯,并且230℃连续反应100 h,催化剂转化率稳定在86%。     

Oxidative conversion of propane to acrylic acid and acetic acid over mixed oxide catalysts

The oxidative conversion of propane to acrylic acid and acetic acid over Mo? V? Sb? R? O (R?La, Ce, Nd and Sm) catalysts at different reaction conditions (viz. temperature, C₃H₈/O₂ ratio, H₂O/C₃H₈ ratio, space velocity, etc.) was investigated. The catalytic activity and selectivity of the Mo? V? Sb catalyst are strongly influenced by the addition of rare earth metals to the catalyst. The addition of water vapour to the feed of propane and oxygen enhances greatly the formation of oxygenated products, particularly acrylic acid and acetic acid. The ratio of selectivities of acrylic acid to acetic acid was found to depend on the rare earth metal used in the catalyst's preparation and the reaction conditions. High contact times, i.e. high degrees of propane conversion, are detrimental to the formation of acrylic acid but beneficial for acetic acid formation. Copyright © 2005 Society of Chemical Industry     

稀土元素对甲硫醇催化分解活性位点的调控作用

采用等体积浸渍法制备La、Ce改性的MCM-41催化剂,考察不同稀土金属元素对甲硫醇催化分解活性位点的调控作用。采用N_2吸附-脱附、XRD、XPS、H_2-TPR和NH_3/CO_2-TPD等对La、Ce改性催化剂进行物理化学性能测试,确定稀土元素La、Ce在催化剂中存在的形态和作用。研究表明,甲硫醇催化分解存在两步反应,低温条件下甲硫醇催化分解生成甲硫醚中间体,高温条件下甲硫醚进一步催化分解生成硫化氢和甲烷等小分子产物。对于10%Ce/MCM-41催化剂,表面活性氧是甲硫醇催化分解的低温活性中心,强酸性位点是甲硫醇催化分解的高温活性中心,二者在反应中起协同催化作用,而对于10%La/MCM-41催化剂,强酸性位点是甲硫醇催化分解的活性中心。     

溶胶-凝胶法制备Cu-ZnO-ZrO2催化剂：柠檬酸用量对催化剂性能的影响

采用溶胶-凝胶法以铜、锌、锆硝酸盐和柠檬酸为原料,改变柠檬酸用量,制备出一系列Cu-ZnO-ZrO₂催化剂。通过X射线衍射仪（XRD）、热重分析仪（TG-DTG-DTA）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、CO₂程序升温脱附（CO₂-TPD）、红外光谱仪（FTIR）及BET比表面积等表征手段对干凝胶及催化剂理化性能进行测试,并在催化反应活性评价装置上对催化剂的CO₂加氢合成甲醇反应活性进行评价,研究凝胶过程中Cu²⁺、Zn²⁺、Zr⁴⁺与柠檬酸结合方式对催化剂性能的影响。结果表明：改变柠檬酸用量可调控Cu²⁺、Zn²⁺、Zr⁴⁺与羧酸的配位方式,配位能力较强的Cu²⁺、Zn²⁺在凝胶制备过程中参与三维网络的构筑,而配位能力相对较弱的Zr⁴⁺游离于三维网络之外,从而差异化地调控催化剂中活性组分CuO、ZnO、ZrO₂晶粒尺寸大小。当柠檬酸的摩尔量为金属离子摩尔量的1.5倍时,催化剂中的活性成分CuO、ZnO、ZrO₂晶粒尺寸相互匹配,表现出较好的CO₂加氢合成甲醇催化性能。     

Simultaneous characterization of acidic and basic properties of solid catalysts by a new TPD method and their correlation to reaction rates

We propose a new TPD method for simultaneously characterizing the acidic and basic properties of solid catalysts by utilizing the co-adsorption of NH₃ and CO₂ on catalysts. First CO₂ was adsorbed on the catalyst sample; then NH₃ was adsorbed on it. Another adsorption sequence of NH₃ and CO₂, and CO₂ and NH₃ single adsorptions were also conducted. The TPD measurements were carried out by heating the catalyst sample from 373 to 773 K at a heating rate of 2.5 K min⁻¹ in a helium stream under a total pressure of 1.3 kPa. In solid acid catalysts, there is little difference in the NH₃-TPD spectra between single and co-adsorption systems. This results from the absence of any induction effect between the acid and base sites, because the number of base sites in the solid acid catalyst is very small. In contrast, in a solid acid–base catalyst of alumina, a remarkable difference in the NH₃-TPD spectra was observed between single adsorption and co-adsorption systems. The difference in the TPD spectra between single and co-adsorption systems was ascribed to a strong induction effect appearing on the acid and base sites, which was proved by an in situ IR measurement. The validity of the TPD method was examined by correlating the number of the strong acid sites to catalytic activities of dehydrolysis of ethanol over solid acid and solid acid–base catalysts. In solid acid–base catalysts, the number of strong acid sites was calculated from the activation energy distribution for the desorption of NH₃ in a co-adsorption system because of the strong induction effect. A proportional relationship between the intrinsic reaction rate constant, which is based on the concentration of ethanol within the catalyst, and the number of strong acid sites could be obtained, regardless of the catalysts or their types or pore structure.     

用于丙烷催化燃烧的PdxPty-ZSM-5/Cordierite整体式催化剂

以ZSM-5分子筛、铝溶胶、硝酸钯、硝酸铂和水为原料制备分子筛浆料，采用真空抽提-一次涂覆法在堇青石蜂窝陶瓷载体表面制备出Pd_xPt_y-ZSM-5/Cordierite整体式催化剂，考察了Pd负载量、ZSM-5分子筛的硅铝比和Pd/Pt质量比对整体式催化剂的丙烷催化燃烧性能的影响，并用超声波振荡、SEM、XRD、H₂-TPR和C₃H₈-TPD等手段对整体式催化剂进行了表征。当球磨时间为60 min，分子筛浆料固含量为38%时，整体式催化剂的涂层上载量可达到178 g?L^-1，涂层脱落率低于0.5%。Pd₂Pt₃-ZSM-5/Cordierite整体式催化剂（贵金属总负载量为1.2 g?L^-1）对于丙烷的催化燃烧具有较好的催化活性（T₅₀=259℃，T₉₀=323℃）和稳定性，具有良好的工业应用前景，其中较低的ZSM-5分子筛硅铝比以及Pd和Pt之间的相互作用增加了对丙烷的吸附能力和表面活性氧物种的数量，从而提高了整体式催化剂的催化活性。