活性炭载体预处理对Ru/C氨合成催化剂活性的影响

将活性炭在惰性气体保护下进行高温热处理,随后在 O2/N2体积比为10%条件下进行氧化处理。采用元素分析、物理吸附和XRD方法,考察了不同处理后炭载体的化学组分、表面织构和物相变化。以不同预处理的活性炭为载体,制备了钡助催钌催化剂,在425 ℃,10.0MPa和10 000 h^－1条件下进行氨合成活性测试。结果表明,1 800 ℃热处理导致活性炭部分石墨化,能有效消除非炭成分,同时炭载体的比孔容下降了90%。随后的氧化处理能使炭载体比表面得到有效的恢复,以扩孔处理的炭为载体制备的钌催化剂能够使活性金属在载体中均匀分散,制备出高活性的氨合成钌催化剂。     

圆柱状成形Ru/AC氨合成催化剂制备及性能

将水洗处理的椰壳活性炭研磨至小于0.08 mm,加入粘合剂挤压成长度3～10 mm、3～5 mm的圆柱形,颗粒经120 ℃烘干、1 900 ℃高温处理和400 ℃经氧、氮等混合气处理后,作为Ru/AC催化剂载体。其侧压强度从无定形的40 N·cm^－1提高到成形后的91 N·cm^－1,磨耗率从无定形的5%左右降低到成形后的0.05%。以成形椰壳炭为载体的Ru/AC催化剂的活性与无定形活性炭为载体时相当,具有在低温、低压、低氢氮比和原料气高氨含量下高活性的特点,且具有很好的耐热性。与无定形椰壳炭相比,以成形椰壳炭为载体制备的Ru/AC氨合成催化剂更适合工业氨合成装置使用。     

活性炭及其改性对钌基氨合成催化剂性能的影响

介绍了活性炭的物理、化学性能及其生产方法,以及活性炭作钌基催化剂载体的特点和活性炭改性处理方法对活性炭表面性质及其负载的钌基催化剂性能的影响。     

钌基氨合成催化剂载体研究进展

钌基氨合成催化剂作为一种负载型催化剂,载体对催化剂活性有直接影响。本文对国内外广泛研究的活性炭载体．氧化物载体以及一些新型的载体作了评述,并对未来的研究方向进行了展望。     

活性炭表面改性对钌基氨合成催化剂的影响

研究了活性炭经HNO₃进行表面改性后对Ru/AC催化剂的影响。利用表面官能团滴定、N₂物理吸附和CO化学吸附方法对催化剂进行表征,并对催化剂进行氨合成活性评价。结果表明,活性炭经适量的HNO₃改性处理后,中孔有所增加,更主要的是增加了表面羧基,使活性炭的亲水性得到提高,从而提高了以水溶液浸渍法制备的Ru/AC催化剂的活性以及Ru的分散度;但过量HNO₃的改性处理会使活性炭表面不稳定基团增加,这些不稳定基团会降低Ru/AC催化剂的活性以及Ru的分散度。用5 mol·L^-1的HNO₃进行改性处理可以达到最优的效果。     

影响Ru/MO_x氨合成催化剂活性关键因素

氨合成催化剂是多相催化领域中许多基础研究的起点,低温高活性的钌系催化剂为继熔铁催化剂之后的第二代氨合成催化剂。从影响氧化物负载的Ru基催化剂性能的关键因素出发,对氧化物载体的改性、助剂的作用并将其深入到反应条件下的化学状态等方面进行了分析和探讨,为新型高活性Ru基氨合成催化剂及其他多相催化剂的设计研发提供借鉴。     

钌基氨合成催化剂中载体的作用机理

本文介绍了钌基氨合成催化剂的研究现状,对各种不同类型的载体及载体与前驱体化合物之间的作用机理作了介绍和比较,旨在为我国进一步开发研制低温低压新一代氨合成催化剂提供参考。     

钌基氨合成催化剂的研究进展

钌基氨合成催化剂是一种在低温和较低压力下仍具有较高活性的负载型催化剂。综述了新型钌基氨合成催化剂的催化机理、国内外研究进展和工业应用情况,分析了催化剂中母体化合物、载体和促进剂等因素对催化剂活性的影响。钌基催化剂虽性能优良,但成本昂贵,因此探索新的活性组分、新的助剂与载体,研制出性能优良的钌基或非钌基催化剂是发展方向。     

活性炭载体对钌催化剂制备及其活性的影响

选择 5 种活性炭作为载体制备负载型钌催化剂，采用元素分析、物理吸附和化学吸附等表征手段，考察活性炭载体的化学组成和表面结构对钌催化剂金属分散状况的影响。以不同活性炭为载体制备了一系列钡助催钌催化剂，并在450 ℃、10.0 MPa条件下进行氨合成活性评价。研究结果表明，活性炭载体的原材料及其制备工艺决定了载体的化学组成和表面结构，以具有高纯度、较大比表面积、较大比孔容和适当孔结构分布的活性炭为载体制备的钌催化剂具有较高的氨合成催化活性。     

钌基氨合成催化剂助剂研究进展

钌基氨合成催化剂由于具有低温、低压活性高的优点,而被誉为第二代氨合成催化剂.为了进一步节约能源,降低能耗,达到工业化的要求,国内外许多学者都在对钌基催化剂进行研究.而钌基催化剂中助剂的加入对催化剂活性有着非常大的影响.本文介绍了助剂的研究现状,对助剂的种类及其在催化反应过程所起的作用进行了总结,并介绍了助剂与载体之间的作用以及助剂我持次序的研究现状,旨在为我国进一步开发研制低温低压新一代氨合成催化剂提供参考.     

Ru/MgO Sol-Gel Prepared Catalysts for Ammonia Synthesis

A new method of preparation of alkali-promoted Ru/MgO catalysts, based on a sol-gel procedure, starting from magnesium ethoxide, Ru₃(CO)₁₂ and a cesium compound has been designed. The gels were subjected to an activation/reduction procedure to substantially obtain Ru-CsOH/MgO. The activated catalysts were tested in ammonia synthesis at atmospheric pressure. It was clear that the sol-gel prepared Cs-promoted Ru/MgO catalysts are much more active, under the same reaction conditions, than the analogous catalysts prepared by impregnation procedures.     

表面分散剂对Ru/AC氨合成催化剂的影响

采用表面分散剂处理Ru／Ac氨合成催化剂的钌盐浸渍液,研究了表面分散剂对钌催化剂活性、分散度及耐热性的影响,结果表明合适的表面分散剂能有效提高钌催化剂的Ru金属分散度从而提高催化性能。     

添加表面活性剂对掺钡纳米氧化镁负载钌基氨合成催化剂性能的影响

以微波技术制各的掺钡纳米氧化镁为载体,以氯化钌为活性前驱体,通过在钌的浸渍液中添加不同种类及浓度的表面活性剂,制得了一系列的Ru/Ba-MgO催化剂,进而运用连续流动的高压装置、N2物理吸附、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线能量散射仪(XRD)、CO化学吸附对其进行了活性评价及表征.研究结果表明,在实验范围内,在浸渍过程中添加表面活性剂有利于Ru/Ba-MgO催化剂催化性能的提高,其中添加浓度为0.049%的OP-10制得的Ru/Ba-MgO催化剂活性最好,在10 MPa,10000 h-1和748 K的反应条件下,其氨合成反应速率可达50.87mmol-g-1-h-1.     

MOCVD法制备Ru/HSAG氨合成催化剂

采用金属有机物化学气相沉积技术(MOCVD)将羰基钌升华至已浸渍KNO3和Ba(NO3)2的高比表面石墨(HSAG)上,制备了一系列Ru/HSAG催化剂。采用X射线衍射、透射电镜(TEM)和N2物理吸附等表征手段,考察了催化剂的物相和表面结构性质及氨合成催化活性。结果表明,以化学气相沉积技术制备的催化剂,能使钌均匀地分散于载体中,形成较小的钌粒子,从而得到高活性的氨合成催化剂。羰基钌的加热温度对升华速率有很大影响,但对沉积效果和催化活性没有明显影响,负载的羰基钌含量对催化剂活性有显著影响。羰基钌在130℃开始分解,并在175℃达到最大分解速率,因此合适的升华温度为110~130℃。催化剂的钌负载量(质量分数)从3.2%增至6.0%时,低反应温度(375℃)下,氨合成活性明显提高。在实验负载量范围内,TEM显示钌纳米粒子的粒径变化不大,基本保持在2 nm左右。     

活性炭载体的超声处理对氨合成催化剂催化性能的影响

采用功率超声处理一种商用活性炭，研究了超声功率、超声频率以及超声时间等因素的影响规律。以超声处理的活性炭为载体，以钡、钾为助剂，制备了一系列钌基催化剂，在1万空速，10MPa和400℃的条件下，进行了氨合成活性评价。结果表明，采用功率超声处理活性炭载体与常规处理方法相比，其钌基氨合成催化剂催化活性大大提高。实验对超声的各影响因素进行了研究，找到较佳的超声条件。     

Effect of Chlorine on the Chemisorptive Properties and Ammonia Synthesis Activity of Alumina-Supported Ru Catalysts

Abstract  

A series of Ru/Al₂O₃ catalysts were prepared to study the effect of the amount and the origin of residual chlorine on chemisorptive property and the ammonia synthesis activity. The catalysts were characterized by X-ray fluorescence, CO chemisorption, transmission Electron Microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, hydrogen temperature-programmed desorption, hydrogen temperature-programmed reduction. It is found that the presence of chlorine had a limited impact on Ru particle size. Residual chlorine originated from RuCl₃ would not influence on Ru 3d_5/2 binding energy, but chlorine from HCl solution significantly increased Ru 3d_5/2 binding energy. Regardless of their source, the presence of chlorine severely reduced the amount of hydrogen species corresponding to the desorption peak at medium temperature. The inhibition effect of chlorine on hydrogen adsorption was more strong for Ru catalyst with residual chlorine from the RuCl₃ precursor. With a similar amount of residual chlorine, the catalysts with chlorine originated from the RuCl₃ precursor showed much lower catalytic activity than those prepared by impregnation of HCl. These results suggest that chlorine mainly affects the catalytic properties of alumina supported Ru catalysts for ammonia synthesis by selective site blocking.     

合成氨催化剂研究进展

合成氨作为化学工业中重要原料,对我国工业建设和经济生产具有非常大的促进作用,与之相关的合成氨催化剂的发展也占据化工发展的重要部分。因此对于合成氨及催化剂的研究发展从未中断。针对国内外合成氨催化剂各种技术的研究发展进行分析,选取一些新技术进行举例说明,对合成氨催化剂的发展趋势进行展望,旨在对合成氨催化剂的发展做出一定的总结。     

合成氨催化剂的生产技术研究进展

合成氨是重要的化工原料,在国民经济中占有重要地位。所以催化剂和合成氨工艺的改进对能耗降低、经济效益的提高有重要影响。合成氨催化剂主要包括传统熔铁催化剂和钌基合成氨催化剂,两者的研究进展和生产应用状况的说明能够有助于明确今后合成氨催化剂的发展方向。     

Investigations of Palladium Catalysts on Different Carbon Supports

Pd-catalysts (5 wt%) were prepared on various supports: powdered and pelletized activated carbon derived from pine wood or beech wood, carbon black, and graphitized carbon black. The supports were palladized in the original condition or after HCl-treatment. The catalysts were characterized with CO-chemisorption, transmission electron micrographs, and X-ray photoelectron spectrometry. The precious metal dispersion and the catalytic activity are improved by the acid treatment of activated carbon as well as carbon black supports. A selection of samples were also characterized by means of inelastic neutron scattering (INS) to study the hydrogen-related features of the acid modification of the carbon supports. Indications for different sensitivities of the final Pd/C-catalysts to catalytically driven hydrogasification effects of the supports and the impact of these effects on the precious metal dispersion and the formation of Pd-hydrides were obtained. The formation of molecular-like polyaromatic structures was observed especially on HCl-treated activated carbon due to enhanced spillover of active hydrogen from the Pd-particles to adjacent sites on the support. The generation and accessability of these sites on the support seems to be promoted by the removal of ash and adsorbed species.