In对Ni/SiO2催化剂苯甲醚加氢脱氧性能的影响:苯环加氢及 C-C键氢解的抑制作用

由可再生木质素基生物质油加氢脱氧制三苯(苯、甲苯及二甲苯)及燃油可减少对化石能源依赖、缓解环境问题,加氢脱氧催化剂的研究开发为众多学者密切关注.我们以低成本金属Ni为加氢脱氧活性组分,采用金属In对金属Ni催化剂进行改性,旨在增加以苯甲醚为模型反应物加氢脱氧中的三苯收率、降低金属Ni的C-C键氢解及甲烷化活性,提高反应过程中碳收率、降低耗氢量.采用等体积浸渍-程序升温还原法制备了Ni/SiO2及Ni-In/SiO2催化剂,研究了Ni/In比及Ni含量对In改性Ni/SiO2催化剂结构和苯甲醚加氢脱氧性能的影响,利用H2-TPR,H2化学吸附,XRD,NH3-TPD,XPS,TEM及N2物理吸附-脱附等手段对催化剂及其前驱体进行了表征,采用石英管固定床反应器在300°C、常压、H2/苯甲醚摩尔比25及苯甲醚重时空速0.4 h-1的反应条件下考察了催化剂苯甲醚加氢脱氧性能,分析了催化剂结构与性能之间的关系.H2-TPR结果显示,金属In的加入抑制了催化剂前驱体中Ni物种的还原.XRD,H2化学吸附,HAADF-STEM-EDS及XPS等结果表明,经450°C还原制备的Ni-In/SiO2双金属催化剂中Ni和In接触紧密.In的加入明显降低了催化剂表面金属Ni的活性位数量;并且,Ni/In比越低Ni-In/SiO2催化剂H2化学吸附量越小.XPS结果还显示,Ni-In/SiO2催化剂中存在金属In向Ni转移电子.上述结果说明,在Ni-In/SiO2催化剂中金属Ni与In存在较强的相互作用.在苯甲醚加氢脱氧反应中,与Ni/SiO2催化剂相比,Ni-In/SiO2催化剂虽因表面Ni密度较低而具有较低苯甲醚转化率,但其苯环加氢、C-C键氢解及CO甲烷化活性较低,因而具有较高的三苯及环己烷选择性;并且,随Ni/In比的降低(即In含量的增加),Ni-In/SiO2催化剂的加氢、氢解及甲烷化能力呈减弱趋势.随Ni质量含量提高,Ni-In/SiO2双金属催化剂上苯甲醚转化率提高,但对三苯选择性及C-C键氢解能力影响不明显.经分析认为,与Ni/SiO2相比,Ni-In/SiO2催化剂较低的苯加氢及C-C键氢解活性与In对表面连续Ni位隔离作用及金属镍位电子云密度提高有关.在优化的反应条件下,Ni质量含量为40%、Ni/In比为40的Ni-In/SiO2催化剂上三苯收率为60.4%,高于相同Ni质量含量Ni/SiO2催化剂上三苯收率(51.6%).     

Ni/SiO_2、Ni/TiO_2-SiO_2催化剂上顺酐液相选择加氢合成γ-丁内酯

通过溶胶-凝胶方法结合超临界干燥技术制备了SiO2和TiO2-SiO2复合氧化物气凝胶载体,采用等体积浸渍法制备了Ni/SiO2和Ni/TiO2-SiO2催化剂,运用BET、H2-TPR、XRD、TEM及FT-IR等手段对催化剂进行了表征,并考察了催化剂在顺酐液相选择加氢合成γ-丁内酯反应中的催化性能.结果表明,Ni/TiO2-SiO2催化剂中Ti-O-Si键的形成增强了NiO与载体的相互作用,促进了NiO在载体表面的分散,得到了晶粒较小的活性Ni0物种,表现出高的加氢活性,在H2压力5.0 MPa、反应温度240℃、反应时间6 h的条件下,顺酐转化率为100%,γ-丁内酯的选择性达94.7%.     

金属助剂对Ni/SiO_2催化剂苯甲醚加氢脱氧性能的影响

采用等体积浸渍法制备了Ni/SiO_2及Ni与金属助剂M(M=Fe、Co、Cu、Zn及Ga)物质的量比为30的Ni基双金属催化剂(记作Ni_(30)M/SiO_2),利用H_2-TPR、XRD、H_2化学吸附、NH_3-TPD以及N_2物理吸附-脱附等手段对催化剂进行了结构表征,研究了不同助剂对催化剂结构与苯甲醚加氢脱氧性能影响。结果发现,金属助剂影响了催化剂前驱体中镍物种的还原性能,表明金属助剂及镍之间存在一定相互作用。Ni_(30)M/SiO_2中Ni-M双金属晶粒粒径和Ni/SiO_2中金属Ni晶粒粒径相近。由于表面张力较低的金属会在双金属晶粒表面富集,Ni_(30)M/SiO_2的H_2化学吸附量不同程度地低于Ni/SiO_2。另外,Ni_(30)M/SiO_2催化剂的酸量(尤其较弱酸中心酸量)高于Ni/SiO_2。在300℃、常压、苯甲醚质量空速1.0 h~(-1)及H_2与苯甲醚物质的量比为25∶1条件下考察了各催化剂苯甲醚的加氢脱氧性能。Ni_(30)M/SiO_2上苯甲醚转化率不同程度低于Ni/SiO_2,原因在于Ni_(30)M/SiO_2催化剂H_2化学吸附量较低。Ga及Zn改性催化剂上三苯(包括苯、甲苯及二甲苯)选择性分别为81.7%和76.8%,高于Ni/SiO_2(71.5%),且Ni_(30)Ga/SiO_2及Ni_(30)Zn/SiO_2上三苯收率(分别为65.0%及63.8%)高于或接近于Ni/SiO_2(63.7%)。Ni/SiO_2及Ni_(30)M/SiO_2催化剂中,Ni_(30)Zn/SiO_2具有较高甲基转移能力及较低C-C键氢解活性。从提高碳收率、降低耗氢量角度而言,Ni_(30)Zn/SiO_2具有较佳的加氢脱氧性能,与Ni和Zn之间作用及Zn亲氧性高于Ni有关。     

NiFe双金属催化剂用于月桂酸甲酯加氢的研究

负载型Ni Fe/γ-Al_2O_3双金属催化剂的物理化学性质明显受还原温度的影响,进而影响月桂酸甲酯的加氢活性和产物选择性。金属Ni活性中心主要促进脱羰/脱羧(DOC)反应,Fe的加入能促进月桂酸甲酯发生加氢脱氧反应,促进C_(12)烷烃化合物生成。H_2-TPR、XRD、H_2-TPD和BET结果表明,高的还原温度有利于金属或合金活性中心形成,NiFe双金属催化剂的加氢活性取决于金属Ni、Fe和NiFe合金的含量;NiFe双金属催化剂吸附与活化H_2分子的能力明显受还原温度的影响。在研究的温度范围内,Ni活性中心具有优异的加氢和裂解性能,Fe物种的引入能有效抑制裂解性能。双金属催化剂的加氢活性顺序:NF420NF360NF450NF300,在420℃下经H_2还原制得的NF420催化剂具有最佳的月桂酸甲酯加氢性能,在反应温度为380℃时,月桂酸甲酯加氢转化率和烷烃化合物选择性分别高达93.3%和90.0%。     

助剂对Ni/SiO_2催化剂微观结构及二硝基甲苯催化加氢性能的影响

采用等体积浸渍法制备了负载型Ni/SiO2催化剂,研究了Ce、Zr、La、Co和Fe助剂对催化剂微观结构及其催化二硝基甲苯(DNT,C6H3CH3(NO2)2)加氢制备甲苯二胺(TDA,C6H3CH3(NH2)2)性能的影响。通过XRD,BET,H2-TPD、H2-TPR和XPS技术对催化剂进行了表征。结果表明,助剂的引入促进了Ni物种在载体表面的分散,减小了Ni晶粒的尺寸,使得NiO晶粒更易还原。添加La、Fe和Zr助剂增加了有效的Ni活性中心数,有利于催化活性的提高,其中,添加La助剂制备的催化剂催化性能最优,DNT转化率和TDA选择性分别为98.1%和99.1%。但Co和Ce助剂的加入降低了化学氢吸附量,使得有效的Ni活性中心数降低,降低了催化剂的催化活性。     

镍盐前驱体对Ni/C催化剂乙醇气相羰化活性的影响

采用等体积浸渍法制备了分别以乙酰丙酮镍、氯化镍、硝酸镍和醋酸镍为前驱体负载在活性炭上的四种催化剂。用BET、金属分散度、H2-TPR、CO-TPD和XRD等方法研究了四种催化剂的结构特点和乙醇气相羰化活性。结果表明,以醋酸镍制备的Ni/C催化剂的羰化活性最高,乙醇转化率和丙酸选择性分别为96.1%和95.7%,而以乙酰丙酮镍制备的Ni/C催化剂的羰化活性最低,乙醇转化率和丙酸选择性分别为68.9%和27.1%。这种活性的差异与镍盐前驱体和活性炭之间的相互作用强弱有着密切关系。醋酸镍组分与活性炭之间的相互作用较强,浸渍组分易在活性炭表面充分吸附,活性中心Ni0在240－340 ℃温度范围内对CO吸附量最大,还原后金属镍的分散度较好且晶粒较小。     

In对Ni/SiO_2催化剂苯甲醚加氢脱氧性能的影响:苯环加氢及C-C键氢解的抑制作用（英文）

由可再生木质素基生物质油加氢脱氧制三苯(苯、甲苯及二甲苯)及燃油可减少对化石能源依赖、缓解环境问题,加氢脱氧催化剂的研究开发为众多学者密切关注.我们以低成本金属Ni为加氢脱氧活性组分,采用金属In对金属Ni催化剂进行改性,旨在增加以苯甲醚为模型反应物加氢脱氧中的三苯收率、降低金属Ni的C-C键氢解及甲烷化活性,提高反应过程中碳收率、降低耗氢量.采用等体积浸渍-程序升温还原法制备了Ni/SiO_2及Ni-In/SiO_2催化剂,研究了Ni/In比及Ni含量对In改性Ni/SiO_2催化剂结构和苯甲醚加氢脱氧性能的影响,利用H_2-TPR,H_2化学吸附,XRD,NH3-TPD,XPS,TEM及N2物理吸附-脱附等手段对催化剂及其前驱体进行了表征,采用石英管固定床反应器在300°C、常压、H_2/苯甲醚摩尔比25及苯甲醚重时空速0.4 h-1的反应条件下考察了催化剂苯甲醚加氢脱氧性能,分析了催化剂结构与性能之间的关系.H_2-TPR结果显示,金属In的加入抑制了催化剂前驱体中Ni物种的还原.XRD,H_2化学吸附,HAADF-STEM-EDS及XPS等结果表明,经450°C还原制备的Ni-In/SiO_2双金属催化剂中Ni和In接触紧密.In的加入明显降低了催化剂表面金属Ni的活性位数量;并且,Ni/In比越低Ni-In/SiO_2催化剂H_2化学吸附量越小.XPS结果还显示,Ni-In/SiO_2催化剂中存在金属In向Ni转移电子.上述结果说明,在Ni-In/SiO_2催化剂中金属Ni与In存在较强的相互作用.在苯甲醚加氢脱氧反应中,与Ni/SiO_2催化剂相比,Ni-In/SiO_2催化剂虽因表面Ni密度较低而具有较低苯甲醚转化率,但其苯环加氢、C-C键氢解及CO甲烷化活性较低,因而具有较高的三苯及环己烷选择性;并且,随Ni/In比的降低(即In含量的增加),Ni-In/SiO_2催化剂的加氢、氢解及甲烷化能力呈减弱趋势.随Ni质量含量提高,Ni-In/SiO_2双金属催化剂上苯甲醚转化率提高,但对三苯选择性及C-C键氢解能力影响不明显.经分析认为,与Ni/SiO_2相比,Ni-In/SiO_2催化剂较低的苯加氢及C-C键氢解活性与In对表面连续Ni位隔离作用及金属镍位电子云密度提高有关.在优化的反应条件下,Ni质量含量为40%、Ni/In比为40的Ni-In/SiO_2催化剂上三苯收率为60.4%,高于相同Ni质量含量Ni/SiO_2催化剂上三苯收率(51.6%).     

Ni/HZSM-5催化剂的结构及其催化山梨醇水相加氢合成烷烃性能

采用浸渍法制备了Ni/HZSM-5双功能催化剂,考察了焙烧温度对催化剂结构及其催化山梨醇水相加氢合成C5～C6烷烃性能的影响.结果表明,在金属中心和酸性载体的协同作用下,通过山梨醇中C-O键加氢和异构化高选择性合成了C5～C6烷烃.经500°C焙烧的Ni/HZSM-5催化剂上山梨醇水相加氢的活性最高,山梨醇转化率为62.0%,戊烷和己烷的总选择性为76.4%,其中异己烷选择性达45.4%.对催化剂进行N2物理吸附、X射线衍射、NH3程序升温脱附和H2程序升温还原等表征后发现,经500°C焙烧催化剂的有效比表面积和孔体积均明显增大,HZSM-5负载的硝酸镍分解成较小晶粒的NiO,表面酸量适中,且Ni物种与载体相互作用较强,较易被H2还原,Ni还原度达100%.这是其催化活性最高的原因.     

金属助剂对Ni/SiO2催化剂苯甲醚加氢脱氧性能的影响

采用等体积浸渍法制备了Ni/SiO₂及Ni与金属助剂M（M=Fe、Co、Cu、Zn及Ga）物质的量比为30的Ni基双金属催化剂（记作Ni₃₀M/SiO₂）,利用H₂-TPR、XRD、H₂化学吸附、NH₃-TPD以及N₂物理吸附-脱附等手段对催化剂进行了结构表征,研究了不同助剂对催化剂结构与苯甲醚加氢脱氧性能影响。结果发现,金属助剂影响了催化剂前驱体中镍物种的还原性能,表明金属助剂及镍之间存在一定相互作用。Ni₃₀M/SiO₂中Ni-M双金属晶粒粒径和Ni/SiO₂中金属Ni晶粒粒径相近。由于表面张力较低的金属会在双金属晶粒表面富集,Ni₃₀M/SiO₂的H₂化学吸附量不同程度地低于Ni/SiO₂。另外,Ni₃₀M/SiO₂催化剂的酸量（尤其较弱酸中心酸量）高于Ni/SiO₂。在300℃、常压、苯甲醚质量空速1.0 h^-1及H₂与苯甲醚物质的量比为25：1条件下考察了各催化剂苯甲醚的加氢脱氧性能。Ni₃₀M/SiO₂上苯甲醚转化率不同程度低于Ni/SiO₂,原因在于Ni₃₀M/SiO₂催化剂H₂化学吸附量较低。Ga及Zn改性催化剂上三苯（包括苯、甲苯及二甲苯）选择性分别为81.7%和76.8%,高于Ni/SiO₂（71.5%）,且Ni₃₀Ga/SiO₂及Ni₃₀Zn/SiO₂上三苯收率（分别为65.0%及63.8%）高于或接近于Ni/SiO₂（63.7%）。Ni/SiO₂及Ni₃₀M/SiO₂催化剂中,Ni₃₀Zn/SiO₂具有较高甲基转移能力及较低C-C键氢解活性。从提高碳收率、降低耗氢量角度而言,Ni₃₀Zn/SiO₂具有较佳的加氢脱氧性能,与Ni和Zn之间作用及Zn亲氧性高于Ni有关。     

Cu/ZnO催化糠醛气相加氢制2-甲基呋喃的研究

通过共沉淀法制备一系列铜锌催化剂,用于固定床上糠醛气相加氢制2-甲基呋喃的研究。采用X射线衍射仪(XRD)、N_2吸附-脱附、扫描电子显微镜(SEM)、H_2-程序升温还原(H_2-TPR)、NH_3-程序升温脱附(NH_3-TPD)表征,分析催化剂中Cu0和ZnO在催化反应中的作用。结果表明,Cu~0是糠醛加氢的活性中心,氧化锌的加入减小了催化剂晶粒粒径、增大了催化剂比表面积、利于催化剂还原和增加催化剂表面弱酸性位。当Cu/Zn物质的量比为1∶2时,Cu_1Zn_2催化剂具有适宜氧化还原活性中心及弱酸位数量,对2-甲基呋喃表现出较高的选择性。Cu_1Zn_2催化剂在常压、反应温度为200℃、氢醛物质的量比为4∶1、糠醛体积空速为0.3 h-1条件下,糠醛转化率100.0%,2-甲基呋喃选择性最高为93.6%。反应稳定运行200 h后,糠醛转化率仍为100.0%,2-甲基呋喃选择性为80.0%,糠醇选择性为11.4%。     

Co/SBA-16:对柴油组分有高选择性的费托合成催化剂(英文)

使用浸渍法制备了一系列Co/SBA-16催化剂,并通过氮物理吸附、X射线衍射、氢程序升温还原、氢化学吸附和透射电镜技术对催化剂行了表征。研究表明,随着负载钴含量的增加,金属钴的分散度降低了,这是同Co3O4晶粒增长和比表面积降低相一致的。Co/SBA-16催化剂展示了高的一氧化碳转化率,低的C1选择性和高的C5+选择性,特别对柴油组分有高选择性。     

负载的Ni催化剂上植物油脂加氢脱氧制备第二代生物柴油

在半连续反应器中,以棕榈酸甲酯为植物油脂模型化合物,进行了加氢脱氧制取高品质生物柴油燃料的研究。采用浸渍法制备了HY、SiO₂、γ-Al₂O₃及SAPO-11四种载体负载的Ni催化剂,采用XRD、NH₃-TPD、H₂-TPR、BET、SEM等技术进行催化剂表征。结果表明,Ni/SAPO-11催化剂由于SAPO-11表面呈现的弱酸和中强酸性质,在保持较高的加氢脱氧反应性的同时,抑制了裂解反应的发生,具有较好的催化性能。进一步对SAPO-11上不同的Ni负载量、反应温度、反应压力等进行了研究,发现当Ni负载量为7%,反应温度为220℃,压力为2MPa时,催化剂具有较高的催化性能,棕榈酸甲酯的转化率达到了99.8%,C_9~16烷烃的总选择性为92.71%。     

Cu/Ni负载型Beta分子筛催化剂的乙醇水蒸气重整制氢催化性能研究

采用等体积浸渍的方式,在全硅Beta分子筛载体上担载Cu、Ni活性组分,制备出一系列xCuyNi-ABZ多功能乙醇水蒸气重整制氢催化剂。通过XRD、TEM、SEM-EDX以及XPS等多种表征手段,研究催化剂的结构特性、活性组分含量等因素对催化性能的影响,依据反应产物分布,揭示其作用机理。结果表明,以Beta分子筛为载体可促使活性组分以纳米颗粒的形式高度分散于载体表面,并且存在较强的载体-金属作用力。与传统SiO_2为载体催化剂相比,2.5Cu2.5Ni-ABZ催化剂具备良好的乙醇水蒸气重整催化性能,当反应温度为450℃,实现100%的乙醇转化率和67.23%的H_2选择性,且副产物CO(4.14%)、CH_4(5.65%)含量相对较低。这可归因于Cu和Ni活性组分间的高效协同作用,Cu具有良好的乙醇脱氢性能,生成反应中间体乙醛;在反应过程中,乙醛的重整和分解是两个受温度影响的竞争反应,Ni组分利用其较强的C-C键断裂能力,随温度的升高,乙醛重整反应占主导作用,生成目标产物H_2。通过对反应后样品分析表明,2.5Cu2.5Ni-ABZ催化剂具备良好的抗烧结和抗积炭催化性能。     

Ru添加对Co/SiO2费托合成催化剂性能的影响

用初湿含浸法制备了不同Ru添加量的Co/SiO₂模型催化剂,然后进行N₂物理吸附、XRD、H₂-TPD、DRIFTS等表征和微分固定床费托(F-T)反应评价。F-T反应结果表明,催化剂中添加Ru后,CO转化率显著提高,TOF值增大,CO₂和CH₄选择性降低,烯/烷比(O/P)降低。FT-IR表征说明,催化剂添加Ru后Co-O键的强度减弱,相对应的H₂-TPR也表明,催化剂的还原度得到显著提高。还原后的催化剂XRD结果进一步证实,加入Ru后,催化剂无钴氧化物被检出,并且当Ru添加量为0.5%(质量分数)时催化剂中金属钴主要以六方密堆(hcp)形式存在。CO-DRIFTS结果显示,Ru的加入使CO的吸收峰发生红移,即Ru促进了CO的解离。H₂-TPD结果则表明,随着Ru添加量的增加,催化剂表面CO_ads/Co_s和CO^*/Co_s增大,这是CH₄选择性降低的主要原因。     

Ni/TiO2 Catalyst for Partial Oxidation of Methane to Syngas

Ni/TiO₂ catalyst was firstly used for the partial oxidation of methane to produce synthesis gas. The reaction was carried out in a fixed-bed continuous flow quartz reactor at atmospheric pressure. The flow rate was regulated by a mass controller with a space velocity of 1.5×10⁵ h^-1 and a CH₄/O₂ molar ratio of 2/1. Prior to the introduction of feed gas, the Ni/TiO₂ catalyst was activated in flowing H₂ at 700℃ for 30 min. TiO₂ is known to be a poor support for partial oxidation because which can easily result in complete oxidation. But at 700℃, Ni/TiO₂ catalyst exhibited a better performance than Ni/SiO₂ and Ni/ZrO₂. The conversion of methane was 81.5, and the selectivity of hydrogen and carbon monoxide were 93.4 and 89.4 respectively. After 6h of continuous reaction, the conversion of methane descended a little and then remained a steady yield on the whole,but the selectivity of H₂ and CO gradually declined, as far as to a constant. The selectivity of H₂ was always higher than that of CO and the ratio of H₂/CO wouldn't change with the increasing of reaction time.     

负载Pt催化生物柴油加氢脱氧性能研究

采用XRD、BET、SEM、NH_3-TPD对Pt/Al_2O_3、Pt/Al_2O_3-ZSM-5、Pt/ZSM-5催化剂进行表征,在不同反应工艺条件下考察三种分子筛的酸性、孔径分布、外部形貌、晶体结构对其加氢脱氧性能的影响。结果表明,Br■nsted酸性位点和中孔体积占比对脂肪酸甲酯的加氢脱氧反应来说至关重要,其中,Br■nsted酸性位点在脱氧反应中的C-O键断裂发挥主要作用,中孔孔径则能提高整个反应的质量传递效率以及避免C_(12-18)长链烷烃发生裂解。三种催化剂的加氢脱氧催化效果大小为:Pt/Al_2O_3-ZSM-5Pt/Al_2O_3Pt/ZSM-5;适宜的反应工艺条件为:t=350℃,p=2 M Pa,H2/oil=1000,WHSV=0.5 h~(-1),在此条件下Pt/Al_2O_3-ZSM-5的脂肪酸甲酯转化率为99.4%,目标产物液体收率为86.8%。     

等离子体技术对CO2甲烷化用Ni/SiO2催化剂的改性作用

采用浸渍法制备了Ni/SiO₂催化剂,应用等离子体技术对催化剂进行改性处理。以CO₂甲烷化为模型反应对催化剂进行活性评价,通过H₂程序升温还原(H₂-TPR)和CO₂程序升温脱附(CO₂-TPD)技术对催化剂进行表征。研究了等离子体技术强化处理对催化剂吸附性能和还原性能的影响。结果表明,与常规焙烧的催化剂相比,等离子体技术改性处理提高了催化剂活性组分的分散度,增加反应活性位并调变了活性位对吸附物种的吸附强度,改进了催化剂的还原性能,CO₂甲烷化反应活性和甲烷的时空产率显著提高。     

NiP/SAPO-11催化脂肪酸甲酯加氢脱氧及产物的异构化

采用过量浸渍法制备了不同镍负载量的Ni P/SAPO-11催化剂,并用N2吸附-脱附、吡啶红外光谱、NH3-TPD、H2-TPR等技术对催化剂的物理化学性能进行了测试。脂肪酸甲酯催化加氢脱氧及产物异构化反应在固定床反应器上进行,液体产品分别用GC-MS和GC进行定性和定量分析。结果表明,在温度为340℃,压力为2.0 MPa,氢气流量为60 m L/min,重时空速为2.5 h-1的操作条件下,当Ni负载量为3%(质量分数)时,原料转化率可以达到97.8%,C15-18的收率84.5%,异构化率14.0%。