S2O82-/ZrO2-TiO2 固体超强酸催化剂的制备及其酯化性能

利用共沉淀和低温陈化法制备S₂O₈^2-/ZrO₂-TiO₂ 固体超强酸作为合成硬脂酸正丁酯的催化剂。通过XRD、FT-IR和SEM对催化剂进行表征, 考察n(Zr)∶n(Ti)、焙烧温度、浸渍液浓度和浸渍时间对催化剂催化活性的影响,以酯化合成硬脂酸正丁酯实验为探针,同时考察反应温度和n(硬脂酸)∶n(正丁醇)对酯化率的影响。结果表明,在n(Zr)∶n(Ti)=2∶2、浸渍液(NH₄)₂ S₂O₈浓度0.5 mol·L^-1、浸渍时间6 h、焙烧温度500 ℃、n(硬脂酸)∶n(正丁醇)=1∶3、催化剂用量0.2 g、反应温度120 ℃和反应时间3 h条件下,酯化率可达98.69%。     

B2O3改性Na2CO3催化剂用于甲醇脱氢制无水甲醛

以B₂O₃为助催化剂,采用研磨混合法改性Na₂CO₃催化剂,在固定床反应器中催化甲醇脱氢制备无水甲醛,考察催化剂的组成和反应条件等对催化反应的影响,采用XRD、TG-DTG、N₂吸附-脱附、SEM和CO₂-TPD等对催化剂进行表征。结果表明,以B₂O₃为助催化剂采用机械研磨混合法改性的Na₂CO₃催化剂,增加了催化剂的比表面积,在(10～30) nm增加了大量的孔道,平均孔径达18.44 nm,比表面积为1.65 m²·g^-1,且B₂O₃分布均匀,改性后的催化剂碱性降低,在催化甲醇脱氢制备无水甲醛的反应中,催化活性明显高于Na₂CO₃催化剂,表明B₂O₃改性Na₂CO₃催化剂能提高甲醇转化率和甲醛选择性。在B₂O₃/Na₂CO₃催化剂中B₂O₃质量分数为30%、甲醇进料质量分数为26%、反应温度为650 ℃和甲醇重时空速为2.94 h^-1条件下,甲醇转化率达59.97%,甲醛选择性达83.28%。     

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。     

废旧含银催化剂Ag/α-Al2O3的回收利用

采用硝酸将Ag/α-Al₂O₃旧催化剂中的银制成硝酸银溶液后,再使用铜将银置换出来,置换液浓缩后得到硝酸铜。α-Al₂O₃载体与氢氧化钠反应制成偏铝酸钠溶液,将偏铝酸钠溶液与碳酸氢铵在pH>9、n(碳酸氢铵)∶n(α-Al₂O₃)>2∶1、滴加速率为110 mL·min^-1条件下反应得到碳酸铝铵,碳酸铝铵在300℃高温焙烧制成拟薄水铝石。银直收率>98.5%,纯度>99.95%,硝酸铜直收率>70%,排放的废水中COD<20 mg·kg^-1、Cu²⁺<5 mg·kg^-1。拟薄水铝石的比表面积>390 m²·g^-1,孔容(1.19～1.32) mL·g^-1。该方法成本低,操作简单,废水容易处理。     

纳米固体超强酸催化剂SO42-/α-Fe2O3的制备及其催化合成乙酸乙酯

采用水热法合成纳米方块和纳米微球固体超强酸催化剂SO₄^2-/α-Fe₂O₃,研究超强酸的制备条件,并以此为催化剂,考察催化合成乙酸乙酯的条件。结果表明,焙烧温度450 ℃制备的纳米微球固体超强酸催化剂SO₄^2-/α-Fe₂O₃具有较好的催化活性,催化合成乙酸乙酯的条件为：n(酸)∶n(醇)=2.5∶1,反应时间2 h,反应温度95 ℃,酯化率为91.5%。     

制备条件对脱硝脱二噁英V2O5-CeO2/TiO2催化剂协同性能的影响

采用等体积浸渍的方法制备V₂O₅-CeO₂/TiO₂催化剂,考查了V₂O₅/CeO₂比、负载顺序、焙烧温度、反应空速对催化剂协同脱硝脱二噁英性能的影响。结果表明,所制备的催化剂活性组分在载体表面分散均匀。采用共同浸渍法制备,V₂O₅/CeO₂质量比为1∶3,焙烧温度为550℃的催化剂协同脱硝脱二氯苯性能最佳,在200℃反应温度下脱硝率为93%,二氯苯的脱除率达到90%。     

Na/SiO2新型固体碱催化制备生物柴油的研究

以NaOH、正硅酸乙酯和乙醇为原料,经溶胶-凝胶法制备新型固体碱催化剂（Na/SiO₂）,用于催化大豆油与甲醇的酯交换反应制备生物柴油,研究催化剂焙烧温度、n(NaOH)∶n(SiO₂)、n(甲醇)∶n(大豆油)、催化剂用量和反应时间对产率的影响以及催化剂的稳定性。结果表明,固体碱催化剂Na/SiO₂在大豆油与甲醇的酯交换反应中具有较高的催化活性,在催化剂焙烧温度600 ℃、n(NaOH)∶n(SiO₂)=2∶1、n(甲醇)∶n(大豆油)=15∶1、催化剂用量为大豆油质量的7%和反应时间3 h的条件下,脂肪酸甲酯产率可达97.42%,催化剂在稳定性试验中呈现出优良的稳定性。     

硼改性大孔M-Ni-P纳米自组装Al2O3加氢催化剂柴油脱硫性能

制备适宜孔容和高比表面积的纳米自组装介孔Al₂O₃载体。对载体进行硼改性,共浸法负载Mo-Ni-P双金属活性组分制备了最可几孔径40.3 nm、比表面积144 m²·g^-1和孔容较大的加氢精制催化剂。采用压汞法和XRD对催化剂进行表征。以孤岛焦化柴油为原料,在固定床反应器上评价新型催化剂的反应活性,结果表明,催化剂适宜加氢条件：温度350 ℃,压力7 MPa,氢油体积比600∶1,体积空速1.5 h^-1,在此条件下,产品脱硫率为96.91%,参比剂脱硫率为97.01%。     

载体焙烧温度对Ni/SiO2-Al2O3催化剂稳定性的影响

为了获得高水热稳定的负载Ni催化剂,延长催化剂在含水液相体系中的使用寿命,以不同温度焙烧的SiO₂-Al₂O₃为载体,采用浸渍法制备Ni/SiO₂-Al₂O₃催化剂,通过吡啶-原位傅立叶变换红外光谱、X射线衍射、NH₃-程序升温脱附和H₂-程序升温还原等方法进行表征,以水相1,4-丁炔二醇加氢为探针反应,研究载体焙烧温度对Ni/SiO₂-Al₂O₃催化剂催化加氢性能及含水体系中稳定性的影响。结果表明,在(400~800) ℃,随着载体焙烧温度升高,活性组分Ni存在状态及催化剂加氢活性变化较小,但催化剂的水热稳定性下降,造成这一现象的原因是随着载体焙烧温度升高,载体表面SiO₂聚集,暴露的Al³⁺增加,载体水合程度增大。载体焙烧温度400 ℃时,Ni/SiO₂-Al₂O₃催化剂表现出最佳的水热稳定性。     

SO42-/TiO2/Al2O3型固体酸制备及催化合成醋酸丁酯

以共沉淀-浸渍法制备了SO₄^2-/TiO₂/Al₂O₃型固体酸催化剂,醋酸与正丁醇酯化反应作为探针反应,考察SO₄^2-/TiO₂/Al₂O₃型固体酸催化剂的催化性能,采用响应面法对制备催化剂过程中的陈化温度、硫酸浸渍液浓度和焙烧温度因素进行优化,通过XRD和IR对制备的固体酸催化剂进行表征。结果表明,在陈化温度-4 ℃、硫酸浸渍液浓度1.48 moL·L^-1和焙烧温度586 ℃条件下制得的催化剂催化性能最高,醋酸正丁酯酯化率可达98.1%,重复使用性良好。     

CaO/La2O3固体碱催化剂制备及其催化大豆油酯交换反应性能

采用共沉淀法制备了氧化钙/三氧化二镧（CaO/La2O3）固体碱催化剂,并将其应用于大豆油与甲醇进行的酯交换反应。XRD表征结果表明,活性组分在三氧化二镧上高度分散,且钙与镧之间有较强的协同作用。催化剂适宜的制备条件：钙与镧物质的量比为2∶1,焙烧温度为750 ℃,焙烧时间为3 h。在醇与油物质的量比为13∶1、催化剂质量占大豆油质量的4%、反应时间为4 h条件下,制备的氧化钙/三氧化二镧固体碱催化剂催化大豆油和甲醇进行的酯交换反应制备生物柴油的产率达到90%以上。     

NiO/MgO整体式催化剂上甲烷部分氧化制备合成气

甲烷部分氧化制备合成气反应过程具有反应速率快、能耗低和H₂与CO物质的量比适用于合成甲醇及F-T合成等优点,是一种有希望替代传统水蒸汽重整的方法。研究在NiO/MgO蜂窝陶瓷整体式催化剂上的甲烷部分氧化过程,主要考察涂层载体、活性组分Ni含量、涂层载体前驱体、焙烧温度和还原温度对催化剂反应性能的影响。采用XRD、H₂-TPR和N2吸附等表征前驱体及其负载活性组分NiO后的晶相、还原特性和吸附性能。结果表明,采用浸渍法制备催化剂时,Mg(NO₃)₂为涂层载体MgO前驱体,在NiO负载质量分数20%、焙烧温度（500~600） ℃和还原温度750 ℃条件下制备的催化剂NiO/MgO-N性能较好,活性较稳定;以NiO/MgO-N为催化剂,在反应温度800 ℃、n(O₂)∶n(CH₄)＝0.5和空速9 723 h^-1条件下,CH₄转化率94.4%,H₂选择性99.9%,CO选择性92.9%。     

焦化粗苯加氢脱硫脱氮催化剂工艺条件研究

对研制的焦化粗苯预加氢催化剂HDA016和主加氢脱硫催化剂HDB017进行工艺条件试验,在预加氢温度180 ℃、主加氢温度270 ℃、液体流速0.15 L·h-1、氢油体积比600∶1、预加氢段液体空速1.88 h^-1、主加氢段液体空速0.75 h^-1和反应压力2.5 MPa条件下,进行催化剂连续寿命考察。结果表明,产品中硫含量低于0.7 mg·L^-1,氮含量约维持在1 mg·L^-1。采用压汞法对催化剂的比表面积以及孔结构进行测试,结果表明,预加氢催化剂HDA016比表面积219.3 m2·g-1,平均孔径1.56 nm,最可几孔径1.71 nm,孔容0.19 mL·g^-1;主加氢催化剂HDB017比表面积196.6 m²·g^-1,平均孔径1.58 nm,最可几孔径1.88 nm,孔容0.15 mL·g^-1。XRD测试结果显示,活性金属组分负载在γ-Al2O3上,达到了非常高的分散度。     

邻苯二甲酸二辛脂加氢催化剂的制备

以邻苯二甲酸二辛脂为原料,利用高压加氢反应评价装置,系统考察催化剂载体和活性物质的选择、活性组分负载量及焙烧温度对催化剂活性的影响。结果表明,载体选择大孔γ-Al₂O₃,活性组分选择铑和钌等贵金属,并通过镧改性以降低贵金属使用量,最佳制备条件：活性组分负载质量分数0.2％～0.5％,焙烧温度为550 ℃。催化剂在220 ℃还原2 h,在反应压力10 MPa、反应温度150 ℃、空速0.75 h^-1和氢油体积比1 000∶1条件下,将不低于99.5%的邻苯二甲酸二辛脂转化为环己烷二甲酸二异辛酯。     

甲醇直接氧化合成二甲氧基甲烷催化剂的研究

二甲氧基甲烷是重要的有机化工原料,在溶剂、化工中间体、制氢和燃料添加剂等领域应用广泛,以甲醇为原料一步合成二甲氧基甲烷是C1化工的研究新热点。以TiO₂为载体,通过负载V₂O₅并采用Ti(SO₄)₂改性制备V₂O₅/TiO₂-SO₄^2-催化剂,在温度（135～150） ℃、V（CH₃OH）∶V（O₂）∶V（N₂）=1∶（1.5～4）∶（7～20）和原料气流量(5 000～8 000) mL·(g·h)^-1条件下,将甲醇直接氧化合成二甲氧基甲烷。结果表明,甲醇转化率为48%,二甲氧基甲烷选择性为80%。     

LDO的制备及在EGEEA一步法合成中的应用

采用共沉淀法制备了水滑石Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O(LDH),煅烧得到镁铝层状复合氧化物（LDO）。X射线衍射(XRD)和热分析(DSC)等结果表明,LDO具有较好的结晶度和良好的热稳定性,表面带有碱性活性中心,可作为一步法合成乙二醇单乙醚醋酸酯（EGEEA）的催化剂。对反应条件进行优化,所得最佳工艺条件为：n(乙酸乙酯)∶n(环氧乙烷)=4∶1,反应温度135 ℃,催化剂用量为环氧乙烷质量的4%,反应时间60 min,体系初压0.9 MPa,在此条件下EGEEA收率为39.21%。     

微波辅助ZrO2-SO2-4/SBA-15催化合成棕榈酸甲酯

以三嵌段醚共聚物P123作为模板剂、正硅酸乙酯为硅源,合成介孔分子筛SBA-15。以SBA-15为载体,利用尿素水解法制备ZrO₂-SO^2-₄改性的固体酸催化剂,对其进行表征。实验结果表明,合成的固体酸催化剂具有典型的介孔结构特征。将催化剂应用于微波法催化合成棕榈酸甲酯,考察反应时间、反应温度、辐射功率、酸醇物质的量比和催化剂用量对酯化率的影响,结果表明,在n（十六酸）∶n（甲醇）=1∶15、SZ/SBA-15催化剂用量0.8 g、反应时间20 min、反应温度40 ℃和微波辐射功率400 W条件下,酯化率可达87.70%,微波反应时间较传统合成方法大大缩短。     

固体超强酸催化剂S2O2-8/Fe2O3-Al2O3的制备及其酯化性能

以硝酸铁为铁源、硝酸铝为铝源,通过共沉淀法制备固体超强酸催化剂S₂O^2-₈/Fe₂O₃-Al₂O₃。通过催化剂样品的FT-IR谱图、不同焙烧温度催化剂样品的XRD谱图、不同陈化温度的N2吸附-脱附曲线以及催化剂样品的SEM照片,研究了其晶体的形成过程。催化剂样品红外谱图表明,催化剂中的S=O有较强的共价双键特征,诱导催化剂形成超强酸性;在XRD谱图中既无Al₂O₃的晶相峰,也无Fe₂(SO₄)₃晶相峰,说明Al₂O₃与Fe₂O₃ 在催化剂样品的表面形成了Al₂O₃-Fe₂O₃ 共价键的复杂结构。采用BET方程和BJH模型计算催化剂样品的比表面积和孔径分布,经冰水陈化的催化剂样品平均孔径为9.1 nm,最可几孔径为7.5 nm,比表面积为78.9 m²·g^-1,孔容0.149 cm³·g^-1。研究了催化剂的铁与铝物质的量比、(NH₄)₂S₂O₈浸渍浓度和不同焙烧温度对硬脂酸正丁酯酯化率的影响。在反应温度85 ℃、催化剂用量0.2 g (为反应物总质量的2%)和回流反应150 min的条件下,酯化率可达84.5%。