用氮气吸附法研究二甲醚催化剂表面分形维数

在77K下对四种二甲醚催化剂进行N2吸附—脱附等温线测定,得到了催化剂的孔结构参数,研究了其孔径分布、比表面积、等温线形态变化,并利用等温吸附数据计算其分形维数。结果表明,四种催化剂分形维数在2～3之间,将催化剂颗粒机械成型得到的片剂都具有分形特性,但其分形维数与比表面积和孔容积没有直接联系。     

铝热还原氮化合成Al2O3-TiN多孔复合材料孔结构的分形特征

以板状刚玉、α-Al2O3微粉、TiO2微粉及金属铝粉为原料,经球磨混合制样后在流动氮气下利用常压铝热还原原位反应的方法制备了Al2O3-TiN多孔复合材料。利用Menger海绵体模型和压汞法测孔径数据,探讨了不同TiN生成量的试样经1 500℃烧后的孔结构分形特征。结果表明:由于孔的成因不同,常压烧结原位合成Al2O3-TiN复合材料的孔结构具有双重分形特性,体积分形维数可由压汞法试验结果来确定,以lg(r/L)=-1.5为转折点,大孔范围的分形维数在2.934 6～2.973 7波动,小孔范围的分形维数在1.541 5～2.383 7波动;在大孔范围内,复合材料的孔体积分形维数和抗折强度有很好的相关性。     

Al2O3-ZrO2负载Ni2P催化剂加氢脱硫脱氮活性

采用浸渍-沉淀法制备Al2O3-ZrO2复合氧化物,通过程序升温还原法制备Ni2P/Al2O3-ZrO2催化剂。运用X射线衍射、N2吸附-脱附、X射线光电子能谱技术对载体和催化剂进行表征,并以噻吩加氢脱硫、吡啶加氢脱氮反应为探针考察复合氧化物对Ni2P催化剂加氢活性的影响。结果表明,在Al2O3表面引入少量ZrO2,既保持了γ-Al2O3大比表面积的结构优势,又减少了P或Ni与Al2O3表面的接触,促进Ni2P的形成。载体中ZrO2质量分数20%的Ni2P/Al2O3-ZrO2催化剂活性最高,载体焙烧温度过高会导致催化剂活性下降。     

CeO2对CoMo-Ox/Al2O3催化剂轻苯加氢性能的影响

采用等体积浸渍法制备了CoMo-Ox/Al2O3和CeCoMo-Ox/Al2O3催化剂,研究了不同质量分数的CeO2对CoMo-Ox/Al2O3催化剂加氢脱硫活性的影响,考察了不同工况对催化剂轻苯加氢性能的影响,同时测试了催化剂的选择性和稳定性。用XRD、BET对催化剂进行了表征,并对其活性进行了评价。结果表明,CeO2的引入增大了CoMo-Ox/Al2O3催化剂的比表面积、孔径和孔体积,提高了催化剂的加氢脱硫活性。通过对CeCoMo-Ox/Al2O3的1 000 h测试,发现该催化剂具有良好的选择性和稳定性。     

氮气吸附法研究SiO2-Al2O3干凝胶的孔结构特性

利用溶胶-凝胶酸碱二步催化法和常压干燥法制备了低密度多孔xSiO2-(10-x)Al2O3(其中x分别取9,8,7和6)干凝胶.实验采用正硅酸乙酯/水/无水乙醇/盐酸/氨水的摩尔比为1:4:7:7.5×10-4:0.037 5,制备了作为二元复合氧化物网络骨架的SiO2凝胶;Al2O3由廉价的无机铝盐Al(NO3)3·9H2O与氨水反应制得.采用氮气吸附-脱附实验,比较研究了不同铝含量SiO2-Al2O3干凝胶以及6SiO2-4Al2O3干凝胶经不同温度处理后的孔径分布和比表面积等孔结构参数的变化,并根据de Boer理论判断了孔隙的形状.结果表明:最可几孔径、孔体积和平均孔径在铝含量为30%(摩尔分数,下同)时最大;铝含量为40%的样品的比表面积随着温度的升高而减小,孔分布随着温度的升高由宽变窄;由经典Frenkel-Halsey-Hill(FHH)方程计算得到SiO2-Al2O3干凝胶的表面分形维数为2.5～2.7.     

生物质颗粒孔隙结构在热解过程中的变化

利用氮气等温吸附/脱附法（-196℃）和扫描电镜（SEM）等研究了热解过程中生物质颗粒孔隙结构的演化规律,并用分形维数来描述焦颗粒内部孔隙表面形态的复杂程度。结果表明,热解温度对生物质焦的孔结构和表面形态有显著影响。热解过程中孔网络结构在发生演变,孔的形状发生了一定变化,且孔径有先变小后变大的趋势。高温导致焦颗粒发生塑性变形,使得孔隙扩大和孔表面更加光滑。随着温度的升高,生物质焦的BET比表面积先增大后减小,500℃以前,孔容积的变化规律与比表面积相近。通过分形FHH方程回归得到的分形维数能较好地表征颗粒内部孔隙表面的分形特征。其分形特征与热解温度密切相关,分形维数的变化与BET比表面积有一定关联。     

黔北地区牛蹄塘组海相页岩孔隙结构及其非均质性特征

利用氩离子抛光扫描电镜和氮气吸附法研究铜仁-毕节地区牛蹄塘组页岩的孔隙形态、孔径分布以及孔隙分形特征,讨论了页岩组分及孔隙结构参数对分形维数的影响。结果表明,牛蹄塘组页岩孔隙类型多样,包括有机质孔、粘土矿物层间孔和溶蚀孔等。页岩总孔体积介于0.0086～0.0313 cm~3/g,平均为0.0212 cm~3/g;BET比表面积介于5.64～24.61 cm~2/g,平均为17.23 cm~2/g,页岩具有不同的孔隙结构特征,进而表现出不同的孔隙非均质性。页岩孔隙具有明显的分形特征,分形维数D_1介于2.0573～2.5254之间,受TOC和矿物组分的共同控制,与总孔体积和比表面积呈正相关性;分形维数D_2介于2.6329～2.8028之间,主要受TOC影响,其与TOC、总孔体积和比表面积均呈现先增加后降低的趋势。页岩平均孔径越小,微孔越发育,分形维数越大,孔隙非均质性越强。     

CuO/Al2O3催化剂对苯催化燃烧性能的研究

以大孔拟薄水铝石为原料,添加有机溶剂,经挤条成型、干煅、焙烧制备了比表面积高、孔分布宽的柱状氧化铝载体。用等体积浸渍法制备了系列Cu O/Al2O3催化剂,进行催化燃烧苯实验,并利用低温氮吸附(BET)和程序升温还原(TPR)对所制备催化剂进行表征。结果表明:Cu O负载量为14%的Cu O/Al2O3催化剂性能高,在反应温度为300℃、空速为1800 h-1、常压条件下,苯完全催化燃烧。     

焙烧温度对α-Al2O3载体性能的影响

Al2O3坯经不同温度焙烧制备α-Al₂O₃载体,利用X射线衍射、N₂吸附-脱附、压汞和扫描电镜等对其物性及微观结构进行表征,系统研究焙烧温度对α-Al₂O₃载体比表面积、孔结构等物性以及微观结构的影响规律。结果表明,生坯在焙烧温度为T ℃(基本焙烧温度)时完成转晶生成α-Al₂O₃。在T ℃这一临界点时载体的比表面积最大,达1.11a m²·g^-1(a为基准值),随着焙烧温度的升高,载体比表面积有所下降,大孔增多,Al₂O₃晶形生长更加规整。因此,对不同生产厂提供的Al₂O₃原料,需重新确定其焙烧温度,以求获得合适的比表面积及孔径分布,保证α-Al₂O₃载体及催化剂性能的稳定。     

负载型Ru催化剂的制备及其催化加氢性能

通过Ru固载与水滑石修饰的Al2O3(HTc-Al2O3)合成同步化,制得Ru-HTc-Al2O3,对其进行了XRD、ICP-AES、SEM、HRTEM、BET、NH3-TPD和XPS表征,并将其用于对苯二甲酸二甲酯(DMT)催化加氢制取1,4-环己烷二甲酸二甲酯(DMCD)。以溶液浸渍法制得Ru/HTc-Al2O3和Ru/Al2O3进行对照。结果表明,相较于Ru/Al2O3和Ru/HTc-Al2O3,Ru-HTc-Al2O3具有更大的比表面积(105.4 m2/g);其大粒径Ru粒子的形成和Ru的损失受到明显抑制,Ru粒子尺寸分布集聚区间向小尺寸方向偏移,并可提供更多的表面酸性位,尤其是中等强度的酸性位。通过考察催化剂质量与原料DMT初始物质的量比(CRR)、压力和温度的影响以及循环使用反应性能发现,催化反应活性顺序为:Ru-HTc-Al2O3 Ru/HTc-Al2O3 Ru/Al2O3;在CRR为100 g/mol、反应温度为180℃、反应压力为8 MPa时,Ru-HTc-Al2O3的催化性能达到最佳:DMT转化率为98.2%,DMCD选择性为96.9%。     

燃烧过程中石油焦表面形态的变化

用氮气等温吸附/脱附法对石油焦燃烧过程中表面形态的变化进行了分析.通过BET法和t-plot法对不同燃尽率的石油焦进行了比表面积和孔容积的测定.结果表明,石油焦燃烧过程中孔隙结构变得发达,比表面积和孔容积较原样明显增大且变化趋势基本一致.验证了石油焦燃烧具有分形动力学的行为特征,用FHH模型求得燃烧中表面分形维数值接近3,表明燃烧反应是在空间网格结构的内、外部同时发生的;同时发现,石油焦表面分形维数与比表面积和孔容积在变化趋势上存在明显差异.     

不同秸秆生物炭的孔隙结构及其差异

基于低温氮气吸附的研究方法,对水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆制备的生物炭进行了孔结构研究,用BET方程、BJH方程和t-plot方法分别计算得到生物炭的比表面积、孔径分布和微孔数据,利用FHH模型计算了孔隙分形维数。研究表明：不同温度不同材料都对生物炭的孔结构有较大影响,随着热解温度的升高水稻秸秆生物炭和小麦秸秆生物炭的BET比表面积和总孔容呈先增加后降低的趋势,而玉米秸秆生物炭的孔隙度随着热解温度升高持续增加;3种秸秆生物炭的孔径分布均以中孔为主,孔隙内部以Ⅱ型孔为主;水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆制备的生物炭都具有很好的分形特征,分形维数(D)分别为2.545 4~2.669 3、2.629 7~2.689 5、2.577 3~2.597 2,表明这3种生物炭孔隙结构比较复杂,非均质性强,其中水稻秸秆生物炭和小麦秸秆生物炭均在500 ℃条件下有较高的分形维数,分别是2.669 3和2.597 2,玉米秸秆生物炭则在700 ℃条件下有较高的分形维数,为2.689 5。     

气体吸附法研究活性炭表面分形维数

在77K下对几种活性炭进行氮气吸附，得到了孔结构参数，并利用等温吸附数据分析了活性炭的分维。结果表明：在多层吸附早期阶段和高度覆盖期所得的分形维数，变化趋势基本一致；分形维数与活性炭的BET比表面积和总孔容都没有直接的关系，而与特征吸附能和极微孔相对含量较为一致。     

由吸附等温线分析膨润土的分形孔隙

膨润土是一种多孔的粘土材料，对气相和液相中的污染物均有很好的净化效果。为了了解其对气体的吸附性能，用氮气吸附等温线分析了2种膨润土和1种活性白土的BET比表面积和孔隙分布，并应用基于FHH模型的方法计算了它们的分形维数。结果表明，普通膨润土的分形维数接近2，而活性白土的达到了2．59。讨论了孔隙度、比表面积以及分形维数等参数与吸附量的关系，表明分形维数更能反映膨润土对气体的吸附性能。     

An investigation of fractal characteristics of mesoporous carbon electrodes with various pore structures

Fractal characteristics of mesoporous carbon electrodes were investigated with various pore structures using the N₂ gas adsorption method and the transmission electron microscopy (TEM) image analysis method. The mesoporous carbons with various pore structures were prepared by imprinting mesophase pitch used as a carbonaceous precursor with different colloidal silica particles. All imprinted mesoporous carbons were composed of two groups of pores produced from the carbonisation of mesophase pitch and from the silica imprinting. The overall surface fractal dimensions of the carbon specimens were determined from the analyses of the N₂ gas adsorption isotherms. In order to distinguish the surface fractal dimension of the carbonisation-induced pore surface from that fractal dimension of the silica-imprinted pore surface, the individual surface fractal dimensions were determined from the image analyses of the TEM images. From the comparison of the overall surface fractal dimension with the individual surface fractal dimensions, it was recognised that the overall surface fractal dimension is crucially influenced by the individual surface fractal dimension of the silica-imprinted pore surface. Moreover, from the fact that the silica-imprinted pore surface with broad relative pore size distribution (PSD) gave lower value of the individual surface fractal dimension than that pore surface with narrow relative PSD, it is concluded that as the silica-imprinted pores comprising the carbon specimen agglomerate, the individual surface fractal dimension of that pore surface decreases.     

钌基氨合成催化剂氢氮吸附性能的研究

The effects of promoters K, Ba, Sm on the chemisorption and desorption of hydrogen and nitrogen, dispersion of metallic Ru and catalytic activity of active carbon (AC) supported ruthenium catalyst for ammonia synthesis have been studied by means of pulse chromatography, temperature-programmed desorption, and activity test. Promoters K, Ba and Sm increased the activity of Ru/AC catalysts for ammonia synthesis significantly, and particularly, potassium exhibited the best promotion on the activity because of the strong electronic donation to metallic Ru. Much higher activity can be obtained for Ru/AC catalyst with binary or triple promoters. The activity of Ru/AC catalyst is dependent on the adsorption of hydrogen and nitrogen. The high activity of catalyst could be ascribed to strong dissociation of nitrogen on the catalyst surface. Strong adsorption of hydrogen would inhibit the adsorption of nitrogen, resulted in decrease of the catalytic activity. Ru/AC catalyst promoted by Sm2O3 shows the best dispers     

高温干燥对褐煤孔隙结构及水分复吸的影响

利用卧式固定床实验炉制得不同温度下干燥处理的煤样,采用低温氮吸附法测试煤样的比表面积、孔体积和孔径分布等孔隙特征参数,使用复吸实验装置测定不同干燥程度褐煤煤样的平衡含水量,探索了高温干燥处理后褐煤孔隙结构的演变与其复吸特性之间的关联规律。结果表明：褐煤原煤及不同干燥温度(600~800℃)下半焦的等温吸附曲线均属于第Ⅱ类吸附等温线,褐煤原煤、600℃和700℃干燥半焦的吸附回线均属于L1型,800℃干燥半焦的吸附回线有从L1型转变为L2型的趋势;随着干燥温度的增加,干燥半焦的比表面积先增大后减小,介孔峰值的孔径微分同样先增大后减小,而大孔孔径微分基本保持不变;分形维数D₁和D₂呈相反的变化趋势,且D₂>D₁;不同干燥程度半焦的复吸曲线变化趋势相同,且平衡含水量随着干燥温度的升高而减小;半焦复吸特性与孔隙结构有关,平衡含水率与其孔容积之间呈较好的线性关系。     

氮气吸附法和压汞法测定Al2O3载体孔结构

作为催化剂载体的活性氧化铝,其孔径分布主要集中在中孔范围内,压汞法和氮气吸附法是测定多孔材料比表面积、孔径及其分布的经典方法,采甩压汞仪和比表面积、孔径测定仪对活性氧化铝载体孔结构进行测定。氮气吸附法采用BET原理进行比表面积测定,采用BJH原理进行孔径分布和孔容的测定,压汞法采用Wasburn公式测定比表面、孔径分布和孔容。对两种方法实验结果进行了讨论,认为氮气吸附法更适合氧化铝载体孔结构的测定。     

氟改性催化裂化原料加氢处理催化剂的研制

采用含氟干胶制备催化裂化原料加氢处理催化剂载体，等体积浸渍法制备不同氟含量的系列NiMo/F改性-Al₂O₃催化剂。采用BET、XRD和Py-IR等手段对载体及催化剂进行表征，结果表明，氟的引入可以有效调变载体及催化剂的孔道结构，平均孔径可以增大至6.5 nm，同时可以增强载体表面酸性。以中国石化青岛炼化公司混合蜡油为原料进行加氢活性评价，结果表明，适量氟的引入可以使催化剂脱硫率达95%，脱氮率达82%。