Pt-SDB疏水催化剂中残氚的测量

研究了Pt-SDB疏水催化剂中残氚测量方法。待测样品经5A分子筛三级干燥和真空热处理排除催化剂表面吸附氚、微波消解制样后,液闪测得残氚量为1.69×104Bq/g,测量不确定度为10%(K=2)。     

Pt-SDB疏水催化剂应用于氢-水同位素交换的实验研究

采用气?液逆流方式对苯乙烯-二乙烯基苯共聚物担载金属铂(Pt-SDB)疏水催化剂应用于HD(g)/H2O(l)体系的氢同位素交换进行了实验室规模的中试实验研究;;对该实验系统和Pt-SDB的催化性能作出了评价;;得出了Pt-SDB的总体积传质系数Kya值和各种工艺条件。实验结果表明:当氢气流速为0.2m/s、温度为65℃时;;Pt-SDB与亲水性金属填料按1∶4的体积比混合装柱的Kya平均值达到41.5mol·m?·s?。     

H2-H2O气液氢同位素交换反应中Pt-SDB憎水催化剂的制备

制备了以贵金属铂为活性成分,聚苯乙烯-二乙烯基苯为载体的Pt-SDB憎水催化剂;在滴流床中,通过H2-H2O气液逆流氢同位素交换实验,观察制备工艺对催化剂活性的影响.结果表明:还原温度约为200℃,还原时间为8～10h,制得的铂含量为3%的催化剂,具有较高的活性和稳定性;铂含量为1%～2%,单位铂活性较高,活性成分金属铂被有效利用程度较高.     

用于氢同位素交换分离的新型Pt/疏水陶瓷催化剂

为提升疏水催化剂性能并扩展其应用范围,以柱状（ø=5 mm）多孔陶瓷为载体,在载体表层构筑氧化铈（CeO₂）微纳结构为载体提供疏水环境,采用浸渍还原法制备用于氢同位素交换分离的新型Pt/疏水陶瓷催化剂。为验证新型疏水催化剂实用性,以X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X光电子能谱（XPS）、一氧化碳（CO）脉冲吸附、能谱（EDX）对催化剂性能进行综合表征,并采用气汽并流方式测试催化剂催化活性。结果表明,新型陶瓷载体疏水性优良,疏水结构对载体孔结构性能影响较小;疏水层使浸渍液对载体浸润能力下降,铂粒子分散度及零价铂含量降低;浸润能力下降使前驱体多沉积在载体表层而较难渗入载体内部,表层铂粒子含量高,使反应物的反应通道较短,相同时间内有更多的铂粒子参与反应。制得催化剂催化活性可达同种形状有机载体类催化剂催化活性的80%,冲淋12周后,催化活性下降比率小于5%,新型疏水催化剂催化活性及耐冲淋稳定性均较好,实用性佳,具有良好的应用前景。     

氢-水液相交换疏水催化剂制备及活性影响因素研究进展

氢-水液相催化交换反应（LPCE）可用于含氚废水处理、含氚重水提氚、重水升级和重水生产等工艺,疏水催化剂是实现LPCE的关键。本文对疏水催化剂的制备方法及活性影响因素进行了综述,重点介绍了Pt/C/惰性载体类疏水催化剂的研究进展,包括惰性载体、活性金属载体的选择,碳负载Pt基催化剂制备方法,详细介绍了围绕疏水催化剂制备开展的基础研究工作,如LPCE微观反应机理,活性金属微观结构与催化活性的关系等。对疏水催化剂这一领域有待解决的问题及下一步的研究方向进行了探讨。     

载体疏水结构对Pt/疏水陶瓷催化剂性能影响研究

为验证疏水结构对催化剂性能的影响规律,研究以柱状（φ=5 mm）多孔陶瓷为载体,在载体表层构筑三种不同的氧化铈（CeO₂）微纳结构为载体提供疏水环境,通过浸渍-气相还原法制得用于氢同位素分离的Pt/疏水陶瓷催化剂,以X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱（EDX）、X光电子能谱（XPS）及一氧化碳（CO）脉冲吸附等对催化剂性能进行综合表征,并采用气汽并流方式测试催化剂催化活性。结果表明,不同疏水结构对载体孔结构及零价铂含量影响可忽略不计,对铂粒子在载体表层的富集程度及催化剂铂粒子分散度影响明显,制得的催化剂催化活性差距明显。分布均匀且对载体覆盖率高的绒毛状疏水结构可使得更多的铂粒子沉积在载体表层,可获得更优的催化活性。     

载体孔结构对Pt/疏水陶瓷催化剂性能的影响

选用五种不同孔结构疏水陶瓷载体,采用浸渍-气相还原法制备用于水-氢交换的Pt/疏水陶瓷催化剂,经X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、H_2-程序升温还原法(H_2-TPR)及CO脉冲吸附等物性表征及催化剂催化活性(以催化交换活性kya表征)测试来考察载体孔结构对催化剂性能的影响。结果表明,随着平均孔径的降低,载体比表面积增加,催化剂铂粒子分散度提高,在30~70nm平均孔径范围内,催化剂活性随载体孔径的下降而得以提升;当平均孔径小于20nm时,反应气难以在较短时间内扩散至载体孔道内,相同时间内参与反应的活性位点总数较少,从而使得其催化活性有所下降。此外,载体孔隙率过高虽有助于提升比表面积,却使得载体结构较为疏松,在催化剂制备过程中载体孔结构易被破坏,对提升催化活性无利。平均孔径为37.5nm、载体比表面积为111.01m2/g、孔隙率为68.76%的载体可获得最优的催化效果,催化剂测试用量为4.5mL、氢气流速为4.23L/min时,其催化交换活性可达6.45s~(-1)。     

疏水催化剂用于HD/H2O同位素交换的性能研究

系统地研究了气体线速度、温度等对疏水催化剂传质系数的影响.气体线速度在2-9 cm·s-1范围内,催化剂传质系数呈线性增长.气体线速度在20-90 cm·s-1范围内,催化剂传质系数在40-60mol·m-3·s-1范围内,通过提高气体线速度来提高传质系数是一有效途径.降低进液位置后发现浓缩段传质系数在高气速下显著下降,从实验上证实了蒸汽在催化交换过程中具有极其重要的作用.操作温度宜在45℃左右.     

催化剂制备方法及高温还原对Pt／C／FN疏水催化剂活性的影响

采用常规浸渍还原法、改进浸渍还原法和高压微波加热法分别制备20%Pt/C催化剂,用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂表征.三种方法制备的催化剂Pt粒径分别为2.9、2.0和1.9 nm,标准差分别为0.8、0.7和0.5 nm,高压微波加热法和改进浸渍还原法催化剂中Pt(0)含量分别为40.9%和43.3%.对高压微波加热法催化剂用H2/N2混合气300℃还原处理2 h,或500℃处理1 h,Pt粒径分别增至2.2和2.1姗,Pt(0)含量分别增至44.3%和49.7%.将Pt/C催化剂与聚四氟乙烯-起负载于泡沫镍(FN)载体,制备Pt/C/FN疏水催化剂,考察其对氢水液相交换反应的催化活性.影响疏水催化剂活性的因素包括Pt粒径大小及Pt(0)含量,降低Pt/C催化剂上Pt粒径大小,或提高Pt单质含量,均可提高疏水催化剂活性.     

Pt-Ru疏水催化剂制备及氢-水液相交换催化性能

用乙二醇为还原剂和碳黑分散溶剂,微波快速加热,1～2 MPa压力下制备了Pt/C和Pt-Ru/C催化剂,用XRD、TEM和XPS对其进行了表征.Pt/C和Pt-Ru/C催化剂活性金属平均粒径为1.9～2.0 nm.随Ru的加入,活性金属粒子的面心立方结构逐渐不明显.Pt-Ru/C中Pt以Pt(0)、Pt(Ⅱ)和Pt(Ⅳ)形式存在,Ru以Ru(0)和Ru(Ⅳ)形式存在.再将Pt/C、Pt-Ru/C催化剂与聚四氟乙烯一起负载于泡沫镍,得到疏水催化剂,研究了其对氢-水液相交换反应的催化活性.研究中观察到,Pt中掺入适量Ru可提高单一Pt基疏水催化剂的催化活性.其可能的原因是:水在Pt表面不解离,Pt表面氢气与水间同位素交换通过形成中间体(H2O)nH+(ads)(n≥2)进行,而水在Ru表面会发生解离,Pt-Ru疏水催化剂同时存在另一条反应路径.     

Pt-SDB憎水催化剂氢-水液相催化交换工艺研究

研究了以贵金属铂为活性成分、聚苯乙烯 二乙烯基苯为载体的憎水催化剂Pt SDB的氢 水液相催化交换工艺条件 ,讨论了催化剂与亲水填料在催化反应床中的填装方式、填装比例以及反应温度、交换方式等工艺条件对氢 水催化交换反应总体积传质系数的影响。结果表明 :催化剂与填料混合填装时体积比 1∶1和分层有序填装时体积比 1∶4的效果最佳 ,总体积传质系数随反应温度升高而提高 ,交换反应温度以 60℃为宜     

DVB用量对SDB结构和Pt-SDB催化性能影响研究

以苯乙烯(St)为单体,共聚单体二乙烯基苯(DVB)为交联剂,通过悬浮聚合法制备了不同交联结构的大粒径(2~5mm)多孔聚苯乙烯-二乙烯基苯(SDB)小球,并用浸渍还原法制备了Pt-SDB疏水催化剂。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重(TG)、N2吸附-解吸、微机控制电子万能试验机、静态水接触角(CA)、场发射扫描电镜(FSEM)和氢-水催化交换实验等手段分析了DVB用量对SDB的分子结构、热稳定性、孔结构、抗压强度、疏水性、Pt的分散度及催化活性的影响。结果表明:随着DVB用量的增大,热稳定性、抗压强度以及疏水性明显提高,Pt的分散度显著增大,比表面积和孔容逐渐增大,平均孔径则逐渐减小。当DVB与St的摩尔比(n(DVB)∶n(St))=1∶1时,SDB疏水催化剂载体性能优异,孔结构、Pt的分散度及疏水性最佳,制得的Pt-SDB催化剂柱效率达95.6%(65℃)、96.1%(80℃)。     

三种疏水催化剂耐氚辐照稳定性初步研究

为考察3种疏水催化剂Pt-SDB(SDB为苯乙烯-二乙烯苯共聚物)，Pt-PTFE（PTFE为聚四氟乙烯），Pt-C-PTFE 的耐氚辐照稳定性，将其置于1.26×10¹²Bq/L的氚水中静态辐照210 d后，对其催化交换性能及催化剂中残存氚进行分析。结果表明，3种催化剂在氚的β辐照下未发生裂解，催化剂中氚的残存量随催化剂比表面积的增加而增加，基本没有发生结构上的氚取代反应；但在氚水辐照后，3种疏水催化剂的交换性能出现了不同程度的变化，按单位质量Pt粒子计算，在测试不确定度范围内Pt-PTFE和Pt-C-PTFE的转化率没有发生明显变化，Pt-SDB(1)的转化率下降了11.2％，Pt-SDB(2)的转化率下降了16.9％。     

Room-Temperature Reactor Packed with Hydrophobic Catalysts for the Oxidation of Hydrogen Isotopes Released in a Nuclear Facility

A room-temperature reactor packed with hydrophobic catalysts for the oxidation of hydrogen isotopes released in a nuclear facility will contribute to nuclear safety. The inorganic-based hydrophobic Pt catalyst named H1P has been developed especially for efficient oxidation over a wide concentration range of hydrogen isotopes at room temperature, even in the presence of saturated water vapor. The overall reaction rate constant for hydrogen oxidation with the H1P catalyst in a flow-through system using a tritium tracer was determined as a function of space velocity, hydrogen concentration in carriers, temperature of the catalyst, and water vapor concentration in carriers. The overall reaction rate constant for the H1P catalyst in the range near room temperature was considerably larger than that for the traditionally applied Pt/Al₂O₃ catalyst. Moreover, the decrease in reaction rate for H1P in the presence of saturated water vapor was slight compared with the reaction rate in the absence of water vapor due to the excellent hydrophobic performance of H1P. Oxidation reaction on the catalyst surface is the rate-controlling step in the range near room temperature and the rate-controlling step is shifted to diffusion in a catalyst substratum above 313K due to its fine porosity. The overall reaction rate constant in the range near room temperature was dependent on the space velocity and hydrogen concentration in carriers. The overall reaction rate constants in the range of 1;000=T greater than 3.2 correlated to k _overall[s^?1] = 5.59 × 10⁷ × SV[h^?1] × exp (?67.7 [kJ/mol]/R_gT), where the space velocity range was from 600 to 7,200 h^?1.     

疏水催化剂的研究与应用进展

简要概述了国内外对疏水催化剂的研究与应用进展，重点介绍了疏水催化剂的制备方法和催化交换性能研究，包括动力学，失活与再生及辐照稳定性研究，并对其发展进行了评述与展望。     

浸渍溶剂对Pt/疏水陶瓷催化剂性能的影响

研究采用疏水陶瓷载体,分别使用水/乙醇(体积比2:1)溶液、乙醇及丙酮作为浸渍溶剂,采用浸渍-气相还原法制备用于氢水催化交换的铂/疏水陶瓷催化剂。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、H_2程序升温还原法(H_2-TPR)、光电子能谱(XPS)及CO脉冲吸附对催化剂进行综合表征,采用气液并流方式测试催化剂催化活性,研究浸渍溶剂的选择对催化剂性能的影响。水/乙醇溶剂表面张力最高,浸润疏水载体能力小于乙醇及丙酮,使得氯铂酸在载体表面分布均匀度低,造成催化剂铂粒子分散度低,高价铂还原困难,催化活性远低于使用丙酮及乙醇作为溶剂制得的催化剂。丙酮的挥发速率最快,可减少氯铂酸在载体表面团聚,制得催化剂铂粒子分散度最高,高价铂更易被还原,催化活性优于使用乙醇作为溶剂制得的催化剂。