热催化CO2加氢制乙醇的研究进展

CO₂的化学转化作为碳减排的有效手段受到了广泛关注,近年来,通过热催化工艺将CO₂加氢转化为乙醇已经取得了突破性的进展,但仍然存在乙醇选择性及产率低、副产物较多等问题。本工作对热催化CO₂加氢制取乙醇的研究进展进行了综述,主要评述了以分子筛、金属氧化物、钙钛矿、二氧化硅、有机框架及金属碳化物等为载体的催化剂应用,分析了不同金属间的协同作用对CO₂转化过程的影响以及各类活性物种的介入对于CO₂加氢制取乙醇反应的促进作用,总结出能够有效促进C–C键偶联以及CO₂吸附和活化的催化剂体系。在此基础上分析了影响CO₂加氢制取乙醇的各种因素,并对反应机理进行了讨论。该综述为CO₂加氢制备乙醇的催化剂设计、合成工艺条件优化以及催化机理的探究提供参考。     

用于乙醇催化氧化制苯的La-Cu-Mn复合氧化物催化剂

用改进的柠檬酸络合法制备了由稀土与过渡金属组成的复合氧化物La_(0.6)Cu_xMn_(1-x)O_3.通过XRD考察了复合物的物相组成.结果表明,当x≤0.3时,可形成单相的钙钛矿结构;当x>0.3时,过量的Cu以CuO形式存在.通过它们对乙醇的催化反应考察了其催化活性.结果表明,该复合物能催化乙醇生成苯、乙酸乙酯等.当x=0.2、反应温度为400℃、乙醇流量为0.10mL/min时,复合氧化物的催化效果最好,乙醇转化率为35.56%,苯的选择性为13.05%.     

二氧化碳加氢制甲醇多相催化剂研究进展

化石燃料的利用为人类社会带来了前所未有的繁荣和发展. 然而, 化石燃料燃烧引起的过量的二氧化碳(CO₂)排放导致全球气候变化和海洋酸化; 而且作为一种有限的资源, 化石燃料的消耗将迫使人们寻找其它碳源以维持可持续的发展. 利用可再生能源获取电能分解水制得的绿色氢气(H₂)与捕集后的CO₂反应制成甲醇, 不仅能有效利用工业废气中多余的CO₂, 还能获取清洁、 可再生的甲醇化学品, 该过程的技术核心是开发高效稳定的CO₂加氢制甲醇催化剂. 本文综合评述了现有研究关注较多的多相催化CO₂加氢制甲醇催化剂的反应机理和构效关系, 总结了目前多相催化CO₂加氢制甲醇催化剂(Cu基催化剂、 贵金属与双金属催化剂、 氧化物催化剂以及其它新型催化剂)的设计与合成方面的研究进展, 最后对该领域所面临的机遇和挑战进行了展望.     

基于纳米复合氧化物催化发光的乙醇传感器

基于纳米材料上乙醇的催化发光现象,建立了直接测定空气中乙醇浓度的方法.实验发现,乙醇在纳米级钛锆镧(原子比为5∶2∶1)复合氧化物表面有较高的发光强度和较好的选择性,以此为敏感材料可以建立一种高效稳定的乙醇气体传感器,其最佳操作条件为:分析波长620nm,测定温度310℃,载气流速130mL/min.方法的检测限为(3σ)1.3mg/m3,线性范围为2～230mg/m3,相关系数为0.9990,回收率为97.4%～102.7%.对常见共存物的研究发现,甲醛、丙酮、苯、氨、二氧化硫和二氧化碳都不干扰测定,该传感器的连续工作时间可达120h以上.     

二氧化碳催化加氢及其研究进展*

综述了二氧化碳热催化加氢的现状和研究进展,为进一步开展二氧化碳催化加氢的研究提供参考     

铑基催化剂催化CO加氢合成乙醇

用溶胶－凝胶法合成了系列Ｒｈ／ＣｅＯ２／ＳｉＯ２,用浸渍法合成了Ｒｈ／ＣｅＯ２（Ｉ）,并用Ｈ２化学吸附ＸＰＳ,ＴＰＲ等技术进行了表征,结果表明,在所用的实验条件下,铑完全还原,而ＣｅＯ２未还原,Ｒｈ－ＣｅＯ２间存在强相互作用,在常压ＣＯ加氢反应中,未加氧化物促进剂的Ｒｈ／ＳｉＯ２即能催化乙醛的生成,但产物中仅有极少量甲醇和乙醇,随着ＣｅＯ２含量的增加,催化剂的活性显著降低、ＣｅＯ２的加入降低了乙醛     

铜-氧化铈固溶体催化剂用于二氧化碳催化加氢制甲醇（英文）

由于工业快速发展和人类活动加剧,作为最重要温室气体二氧化碳(CO₂)的排放问题已经受到全球广泛关注,因此将CO₂转化成甲醇等碳氢化合物不仅具有重要的科学意义,还具有广阔应用前景.Cu/Ce O₂是重要的CO₂加氢催化剂,但是由于Cu O-Ce O₂界面存在状态在反应过程中较复杂,例如Cu氧化数可能存在0,+1和+2,Ce存在着+3和+4等氧化数;相应催化剂中氧化还原循环种类较多,存在着Cu²⁺/Cu⁺,Cu²⁺/Cu⁰,Cu⁺/Cu⁰和Ce⁴⁺/Ce³⁺等氧化还原对;Ce O₂极易形成氧空穴;此外,Cu与Ce O₂也易形成固溶体等,因此Cu/Ce O₂的催化活性中心目前仍存在着争议.同时Cu/Ce O₂催化剂价态和存在...     

二氧化碳加氢制甲醇催化剂研究进展

随着全球能源消耗的不断增长和环境污染问题的日益严重,寻找清洁、高效的CO₂利用路径成为研究热点。甲醇由于用途广泛,既是重要的化工原料,也是一种新型清洁能源。CO₂催化加氢制甲醇过程不仅实现CO₂减排,还是碳资源循环利用的有效途径之一,对解决能源紧缺和环境问题具有重要意义。高活性、高选择性和高稳定性的CO₂加氢制甲醇催化剂的开发一直是该过程的核心技术。本文综述了二氧化碳加氢制甲醇的研究进展,主要介绍了反应机理和催化剂,并以Cu基催化剂重点总结了活性位、载体和助剂对催化性能的影响,最后对二氧化碳加氢制甲醇的应用前景进行了展望。     

NiO/LaMnO3催化剂用于乙醇水蒸气重整反应

采用柠檬酸络合-浸渍法制备了NiO/LaMnO3钙钛矿型复合氧化物催化剂并将其应用于乙醇水蒸汽重整制氢反应, 考察了NiO含量、焙烧温度对催化剂性能的影响, 采用XRD、TPR和热分析等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, 该催化剂具有高活性、高选择性和良好的稳定性. 催化剂中的NiO含量和焙烧温度对催化性能有显著影响. 在原料气体积组成为20%(体积分数, φ) C2H5OH 和水以及80%(φ)N2, 其中水醇摩尔比为3:1, 空速为80000 mL·h-1·g-1 cat, 反应温度为400 ℃时, 15%(质量分数, w)的NiO/LaMnO3上, 乙醇转化率接近100%. 关联催化剂活性和TPR及XRD实验结果, 发现催化剂的高活性源于由催化剂前驱体中进入钙钛矿型复合氧化物晶格中的镍离子被还原所得的金属镍.     

金属掺杂对LaFe基钙钛矿催化CO2加氢制低碳烯烃性能影响(英文)

通过溶胶-凝胶法和浸渍法制备K/LaFeBO₃ (B=Cu、Zr、Al、Mn、Ni、Zn)钙钛矿催化剂,结合SEM、XRD、BET、H₂-TPR、CO₂-TPD、TG、XPS等表征,探究了金属掺杂对LaFe基钙钛矿催化CO₂加氢制备低碳烯烃性能的影响。结果表明,Cu和Zn的加入有利于提高Fe分散度并降低还原温度,同时低温下氢的脱附增加且碱性位增多。氧空位迁移变化对催化活性和烯烃选择性有重要影响,当Cu和Zn在B位取代Fe时,氧迁移率增加明显,具有较低结合能的表面晶格氧富集,显著提高了催化活性,促进了低碳烯烃生成。     

Ti-Si composite oxide-supported cobalt catalysts for CO2 hydrogenation

In the present work, different silica-based supported cobalt (Co) catalysts were synthesized and used for CO2 hydrogenation for methanation. Different supports, such as SSP, MCM-41, TiSSP and TiMCM were used to prepare Co catalysts with 20 wt% Co loading. The supports and catalysts were characterized by means of N2 physisorption, XRD, SEM/EDX, XPS, TPR and CO chemisorption. It is found that after calcination of catalysts, Ti is present in the form of anatase. The introduction of Ti plays important roles in the properties of Co catalysts by:(i) facilitating the reduction of Co oxides species which are strongly interacted with support, (ii) preventing the formation of silicate compounds, and (iii) inhibiting the RWGS reaction. Based on CO2 hydrogenation, the CoTiMCM catalyst exhibites the highest activity and stability.     

Mg掺杂In2O3-x催化剂光热催化CO2加氢

为提高光热催化CO₂加氢In₂O₃催化剂的催化活性,采用均相水热法制备Mg (OH)₂-In (OH)₃前驱体,通过高温煅烧和H₂-还原处理得到了富含氧空位的Mg掺杂In₂O_3-x(Mg-In₂O_3-x)催化剂。在300℃、常压、可见光照射条件下,CO₂加氢转化为CO的CO₂转化率可达31.20%,CO产生速率为14.22 mmol·g_cat^-1·h^-1,CO选择性为100%。相比于单一In₂O_3-x催化剂,Mg-In₂O_3-x催化剂光热催化CO₂转化率及CO产生速率明显提高,这归因于Mg成功掺杂到In₂O₃晶格中,促进In₂O₃表面氧空位的形成,进而对可见光响应效率大幅提高,并有效减缓光生电子-空穴的复合。     

Cu/ZrO_2催化剂的结构及其CO_2加氢合成甲醇催化反应性能

采用低温氮气吸脱附、XRD、TPR、In-situ IR和XPS等表征手段,对分步沉淀法、浸渍沉淀法和固态反应法制备的CuO/ZrO2催化剂进行表征,同时考察了其CO2加氢合成甲醇反应性能。结果表明,制备方法对CuO/ZrO2的物理结构和还原性能影响很大,其中浸渍沉淀法制备的催化剂Cu与ZrO2相互作用最强,并显示了较高的CO2转化率和甲醇收率。Cu与ZrO相互作用的强弱直接影响CO加氢合成甲醇反应性能的优劣,而催化剂的比表面积不是影响反应性能的主导因素。     

Mg掺杂In2O3-x催化剂光热催化CO2加氢

为提高光热催化CO₂加氢催化剂In₂O₃的催化活性,采用均相水热法制备Mg(OH)₂-In(OH)₃前驱体,通过高温煅烧和H₂-还原处理得到了富含氧空位的Mg掺杂In₂O_3-x(Mg-In₂O_3-x)催化剂。在300℃、常压、可见光照射条件下,CO₂加氢转化为CO的CO₂转化率可达31.20%,CO产生速率为14.22 mmol·gcat^-1·h^-1,CO选择性为100%。相比于单一In₂O_3-x催化剂,Mg-In₂O_3-x催化剂光热催化CO₂转化率及CO产生速率明显提高,这归因于Mg成功掺杂到In₂O₃形晶格中,促进In₂O₃表面氧空位的形成,进而对可见光响应效率大幅提高,并有效减缓光生电子-空穴的复合。     

CO2 fixation by hydrogenation over coprecipitated Co/Al2O3

CO₂ fixation by hydrogenation over coprecipitated 36 wt.% Co/Al₂O₃ has been studied under a range of reaction conditions to clarify the effects of reaction variables and to determine the kinetics and mechanism of the reaction. A comparison of the results with those reported for CO hydrogenation on the same catalyst indicates that, although product distributions of CO₂ and CO hydrogenation differ, the kinetics and mechanism are similar.     

La2O3/γ-Al2O3催化剂用于二甲醚二氧化碳重整制氢

采用等体积浸渍法制备了不同负载量的La₂O₃/γ-Al₂O₃催化剂,并考察了负载量和反应温度对催化剂用于二甲醚二氧化碳重整制氢反应的性能影响。结果表明,反应温度为550℃、La₂O₃负载量为15%时,催化剂表现出最好的性能：二甲醚的转化率为100%,二氧化碳的转化率达到85.4%,产物氢气的选择性高达93.3%,一氧化碳的选择性为76.04%,副产物甲烷的选择性仅为6.3%。550 ℃时其平均积炭速率为1.387 5 mg/（g·h）。研究还利用XRD、BET、TEM、TG等方法对催化剂进行了表征。     

Fischer-Tropsch synthesis over ruthenium-promoted Co/Al2O3 catalyst with different reduction procedures

The effect of reduction procedure on catalyst properties, activity and products selectivity of ruthenium-promoted Co/γ-Al2O3 catalyst in Fischer-Tropsch synthesis (FTS) was investigated. Catalyst samples were reduced with different reduction gas compositions and passivated before being characterized by TPR and XRD techniques. Different activity and product selectivity analyses were also performed. These results showed that the catalyst dispersion, particle size, and the degree of reduction changed with different reduction gas compositions, which were resulted from the water partial pressures in reduction process that give varying degrees of interaction with the support. It has been suggested that the FTS activity of cobalt catalyst was directly dependent on the catalyst reducibility. A reduction gas with a molar ratio of H2/He = 1 was used to prevent the formation of Co-support compound during catalyst reduction.     

Influence of support on resistance to carbon-deposition of catalyst for CH4, CO2 with O2 to synthesis gas

In the reaction of catalytic oxidation of CH₄, CO₂ with O₂ to synthesis gas, carbon-deposition is an important factor for deactivation. By adding different oxides to Ni/Al₂O₃ catalyst, its resistance to carbon-deposition was improved. The experimental results indicate that the order of resistance to carbon-deposition is as follows: Ni/CaO-Al₂O₃>Ni/MgO-Al₂O₃>Ni/ TiO₂-Al₂O₃ > Ni/CeO₂-Al₂O₃>Ni/La₂O₃-Al₂O₃>Ni/Y₂O₃-Al₂O₃>Ni/Fe₂O₃-Al₂O₃>Ni/Al₂O₃. The catalysts were characterized by CO₂-TPD, O₂-TPD and XPS methods. Here the relation between the order of resistance to carbon-deposition and performance of catalyst is discussed.     

CO2加氢合成甲醇Cu/ZrO2催化剂的失活因素

采用低温氮气吸脱附、X射线衍射(XRD)、电镜(TEM)以及热重差热(TG-DSC)等手段,对不同反应时间下Cu/ZrO₂催化剂的物理结构、微观形貌以及积炭情况进行了表征,分析了催化剂的失活原因。结果表明,造成催化剂失活的主要因素是活性组分烧结;其次,表面积炭覆盖其活性中心也造成催化剂活性在一定程度上的降低;而催化剂比表面积对其活性的影响较小。     

Cu-ZnO-CeO2催化剂组成对CO2加H2合成甲醇性能的影响

采用并流沉淀法分别制备了CuO-CeO₂（物质的量比为5：1）、CuO-ZnO（物质的量比为5：4）、CuO-ZnO-CeO₂（物质的量比为5：4：1）三组目标催化剂,通过X射线衍射（XRD）、氢气升温还原（H₂-TPR）、CO₂程序升温脱附（CO₂-TPD）、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱（XPS）、N₂O滴定表征技术对催化剂的物化性能进行了测试,并在高温高压微催化反应器中对催化剂进行活性评价。研究了CuO-ZnO-CeO₂组成对CO₂加氢合成甲醇的影响。结果表明,与二组分催化剂相比较,三组分CuO-ZnO-CeO₂催化剂物化性能及催化活性发生了很大变化,催化剂表面碱性位增强,热稳定性增强,CuO颗粒粒径变小,铜分散度以及氧空位浓度提高,最终催化活性显著提高。其中,CuO-ZnO-CeO₂催化剂中,CuO颗粒粒径为8.2nm,铜的比表面积为68.4m²/g,铜分散度为7.19%,甲醇的选择性和收率分别为48.6%和0.057mmol/（g·min）,催化剂活性较好。