稀土固体超强酸SO42－/TiO2/Ce4+催化剂的制备及性能研究

用溶胶-凝胶法制备了稀土固体超强酸催化剂SO₄^2－/TiO₂/Ce⁴⁺，用于催化苯甲醛与乙二醇的缩合反应。考察了硫酸的浓度、Ce(SO₄)₂的浓度和焙烧温度等因素对催化性能的影响；采用IR、DSC、XRD和Hammett指示剂法对其性能进行研究。结果表明，催化剂SO₄^2－/TiO₂/Ce⁴⁺是合成苯甲醛乙二醇缩醛的良好催化剂，在硫酸浓度1 mol·L^－1、Ce(SO₄)₂的浓度012 mol·L^－1和焙烧温度550 ℃的制备条件下,产率可达88.2％。催化剂晶体结构为锐钛矿型。     

铜系催化剂选择性催化还原脱除NOx研究

以硅胶改性堇青石蜂窝陶瓷为载体，分别制备了以Cu-O、Cu-Ce-O和Cu-Ce-Mn-O为活性组分的催化剂。以CO(NH₂)₂为还原剂，在固定床反应器中进行选择性催化还原NO的研究。采用XRD、SEM和BET等测试方法对催化剂进行表征。结果表明，在温度(300～500) ℃，催化剂Cu-Ce-Mn-O/SiO₂/堇青石的活性优于催化剂Cu-O/SiO₂/堇青石和Cu-Ce-O/SiO₂/堇青石，反应温度为450 ℃、空速为8 000 h^-1时，Cu-Ce-Mn-O/SiO₂/堇青石催化剂催化还原NO的转化率可达到88%。     

碳化钼催化剂的制备及噻吩加氢脱硫性能

以MoO₃为前躯体，CH₄/H₂为还原碳化气，采用自制的程序升温还原碳化反应装置制备出Mo₂C催化剂，并用XRD、BET进行表征.借助原位TG-DTA方法研究了MoO₃在CH₄/H₂气氛中的还原碳化历程和适宜的还原碳化温度.以噻吩/环己烷溶液为模型反应物，采用高压微反-色谱实验装置考察了制备的碳化钼催化剂的噻吩加氢脱硫反应性能.结果表明：程序升温条件下的局部规整反应可提高催化剂的比表面积，且制备的碳化钼催化剂具有较高的噻吩加氢脱硫反应活性，在体积分数为5%的噻吩/环己烷溶液中，反应压力为3.0 MPa，空速为6 h^-1，H₂/原料液体积比500∶1的反应条件下, 370℃时的噻吩转化率达到98%以上，明显高于相应的硫化钼催化剂.还原碳化终温的提高，导致碳化钼催化剂比表面积的减少和表面积炭的增多，进而使其加氢脱硫反应活性降低.MoO₃在CH₄/H₂气氛中的还原碳化历程应为MoO₃→MoO₂→MoO_xC_y→Mo₂C，实验确定的适宜还原碳化温度为675℃.     

Ce-P-O催化剂用于氨选择催化还原消除氮氧化物

制备了可用于氨选择催化还原消除氮氧化物的Ce-P-O催化剂,通过X射线衍射、扫描电镜、N₂吸附、H₂程序升温还原和氨程序升温脱附等手段对催化剂进行了表征,并考察了催化剂的性能。结果表明,催化剂在空速20 000 h^-1表现出较高的氮氧化物消除活性,NO转化率>90%,在水蒸汽和SO₂存在条件下,催化剂具有较好的催化活性和稳定性。     

V2O5/TiO2基SCR脱硝催化剂的制备及其催化性能

采用纳米TiO₂为催化剂载体原料,V₂O₅为催化剂,通过混合、球磨、干燥和焙烧等工艺制备选择性催化还原脱硝法催化剂,研究了催化剂的制备工艺和催化性能。通过差热分析研究催化剂的相变和烧结温度,通过模拟烟气分析装置表征催化剂的催化性能。结果表明,加入V₂O₅可以提高催化性能,以6%V₂O₅-94%TiO₂为配方的催化剂对NO的脱除率达97.5%,温度窗口为（300～420） ℃。     

柴油车尾气四效组合催化剂的研究

提出设计双层组合催化剂净化新技术,即碳黑氧化燃烧催化剂床层和NOx还原催化剂床层的组合,该组合催化剂对柴油机尾气四种污染物的消除具有较高的催化活性。采用浸渍法制备了Al₂O₃负载不同量的La_0.8K_0.2MnO₃和相同负载量、不同K含量的La_1-xK_xMnO₃/Al₂O₃催化剂作为氧化催化剂处理碳烟、CO和HC;采用等体积浸渍法制备Cr/HZSM-5、Mo/HZSM-5、W/HZSM-5三系列催化剂作为还原催化剂处理NOx,并将其进行组合,得到优良的氧化还原组合催化剂,同时处理柴油车尾气中的四种污染物。在模拟柴油车尾气组成条件下,用乙炔代表烃类物质并采用固定床微型反应装置,考察了所制备的双层四效组合催化剂净化柴油车尾气的催化性能。研究发现,负载质量分数为50%的La_0.5K_0.5MnO₃/Al₂O₃和负载量为1.42×10^-4mol·g^-1的W/HZSM-5组合催化剂对于同时消除柴油车尾气NO、碳颗粒、CO和HC有较好的效果。NO还原为N₂的转化率在反应温度范围最高可达79%,同时碳颗粒的燃烧峰值温度为448 ℃,碳颗粒燃烧生成CO₂ 的最大选择性可达98%,乙炔完全转化的温度为364 ℃,从而实现了四种有害物质的同时催化净化。     

甘油催化氢解制1,3-丙二醇的纳米铜基催化剂

采用共沉淀法制备用于甘油催化氢解制1,3-丙二醇的纳米CuO-TiO₂/SiO₂催化剂,用X射线粉末衍射及扫描电子显微镜对催化剂的结构及形貌进行表征。在微型固定床反应器上考察了纳米催化剂对甘油氢解制备1,3-丙二醇的催化性能,结果表明,在反应温度190 ℃、H₂压力4.5 MPa、n(H₂)∶n(甘油)=50∶1和液空速0.30 h^-1的较佳条件下,甘油转化率为35.66%,1,3-丙二醇选择性达78.18%。     

制备方法对胶体镍催化性能的影响

通过化学还原法制备了胶体镍催化剂,并将其用于丙烯腈加氢反应。通过X射线衍射和透射电镜对催化剂进行了表征,考察了制备条件对催化性能的影响。结果表明,当c(Ni²⁺)＝10 mmol·L^-1 、温度90 ℃和n(N₂H₅ OH)∶nNi²⁺)=8时,制得的胶体镍具有较好的稳定性和催化活性,胶体镍的平均粒径为30 nm。     

1,2-丙二醇选择性氧化制备丙酮醛催化剂研究

采用银改性和银负载制备了两种1,2-丙二醇空气氧化合成丙酮醛催化剂,并对其性能进行了研究。在固定催化剂浓度及溶剂比条件下,对催化剂进行了评价。结果表明,催化剂最佳制备条件为:改性金属的盐酸溶液、一定粒度的银在50 ℃反应2 h,滴加甲醛溶液,Na₂CO₃溶液调节pH＝10,升温还原2 h,溶液进行过滤,滤饼用蒸馏水洗涤至中性,在空气条件下110 ℃干燥,分级过筛。使用该催化剂在反应温度为410 ℃、1,2-丙二醇空速12 h^－1、氧气与1,2-丙二醇物质的量比和水与1,2-丙二醇质量比分别为1.6和1的条件下,催化氧化转化率可达98.4%,催化剂选择性可达82.2%,催化剂寿命可达90天。     

二氧化氯催化氧化处理活性艳红染料废水催化剂的制备与应用

研究了二氧化氯催化氧化用催化剂的制备条件与催化剂性能。实验结果表明，在工业催化剂载体上负载Cu^2+活性组分的催化剂制备优化条件为：w(Cu²⁺)=6%，焙烧温度500 ℃，焙烧时间4 h。用此催化剂进行二氧化氯催化氧化处理COD为2 700 mg·L^-1的活性艳红染料配制废水时，COD去除率达75%；催化剂寿命与再生实验表明，该方法在技术与经济上都具有较强实用性。     

丙烷选择氧化制丙烯酸复合金属氧化物催化剂的研究

采用溶胶-凝胶法制备了一种MoVTeNbO复合金属氧化物催化剂,考察了反应温度、空速、原料气比例和原料中水蒸汽等工艺条件对丙烷选择氧化制丙烯酸催化性能的影响。结果发现,用溶胶-凝胶法制备的复合金属氧化物催化剂前驱体,当反应温度为400 ℃、空速1 800 h^-1、原料气:n(C₃H₆)∶n(O₂) ∶n(Ar) ∶n(H₂O)=4.4∶12.8∶36.9∶15.3时,表现出很好的丙烷选择氧化制丙烯酸催化性能,丙烷转化率、丙烯酸选择性和丙烯酸的收率分别为60%、49.9%和30%。     

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。     

酸性离子液体催化合成三醋酸甘油酯

合成了［HSO₃-pmim］Cl、［HSO₃-pmim］［H₂PO₄］、［HSO₃-pmim］［BF₄］和［HSO₃-pmim］ ［HSO₄］离子液体，用1H-NMR和FT-IR对离子液体的结构进行了确定。将几种酸功能化离子液体应用于三醋酸甘油酯的合成反应中，筛选出了一种催化效果好又可以重复使用的离子液体［HSO₃-pmim］［HSO₄］。考察了催化剂用量、原料配比和反应时间对反应的影响，得到了较佳反应条件：n(甘油)∶n（醋酸）=1∶8，催化剂用量为醇酸总质量的5.8%，反应时间6 h，反应温度(80~90) ℃。对该功能化离子液体的重复使用性进行了考察，重复使用10次后，三醋酸甘油酯的收率仍大于90%。     

催化湿式氧化纳米Ce/Mn催化剂的研制

为处理吡虫啉农药废水，通过共沉淀法制备了一系列Ce/Mn催化剂。当n(Ce)∶n(Mn)=2∶1和焙烧温度500 ℃时，所得催化剂颗粒直径为3.60 nm,催化剂的比表面积为127 m²·g^－1。在反应温度190 ℃、总压8.0 MPa、氧分压1.6 MPa、pH为8.42和加入2.0 g·L^－1催化剂的条件下，COD的最高去除率达93%。     

CuCl2/C催化剂合成1,1,1,3,3-五氯丁烷的研究

采用自制的CuCl₂/C催化剂进行2-氯丙烯液相催化调聚合成1,1,1,3,3-五氯丁烷(简写HCC-360jfa)，考察了催化剂用量、原料物质的量比、反应温度、反应时间和压力等因素对其反应的影响，并采用正交试验方法得出HCC-360jfa收率最大时的工艺参数。结果表明，当n(乙腈)∶n(CuCl₂)∶n(CCl₄)∶n(2-氯丙烯)＝1.5∶0.01∶2∶1、反应温度160 ℃和反应时间15 h时，HCC-360jfa收率高达90.5%。     

用于生物柴油制备的KF/Al2O3固体碱催化剂的研究

采用浸渍法制备了KF/Al₂O₃固体碱催化剂，并将其应用于大豆油与甲醇酯交换制备生物柴油的反应。通过酯交换反应的转化率对催化剂制备工艺进行了优化，得出最佳制备条件：KF理论负载质量分数为Al₂O₃的45%，浸渍时间6 h，焙烧温度500 ℃，优化条件下制备的催化剂在大豆油与甲醇物质的量比为12∶1、催化剂用量为油质量的2%、反应时间3 h和反应温度(60～65) ℃条件下,酯交换转化率可达97.15%。     

低温脱除NOx催化剂的开发

开发了一种以NH₃为还原剂、选择性催化还原氮氧化物的负载铜低温催化剂。试验结果表明，活性组分和助催化剂的含量、催化剂的焙烧条件和反应空速对NO的转化率有显著的影响。催化剂具有高活性温域宽、氮氧化物去除率高和压碎强度好等特点。应用试验表明，在废气中NOx为21562 mg/m³、NOx+空气为870 m³/h，空速为4100 h^－1、反应温度280 ℃的条件下，氮氧化物的脱除率达99.6％。     

新型铬钴复合氧化物中低温选择性催化NOx还原及原位机理研究

采用固相法合成系列铬钴复合氧化物催化剂,该催化体系在中低温[(180~300)℃]下具有优异的氨选择性催化氮氧化物还原活性,其中,Cr(0.5)-Cr Ox催化剂在空速50 000 h-1、反应温度200℃和220℃条件下,NOx转化率达100%。采用原位DRIFIS研究催化剂表面吸附物种以及催化机理,在反应温度220℃考察Cr(0.5)-Co Ox催化剂表面NH3与NO的吸附态形式和NH3-SCR反应过程中中间态及其反应机理。结果表明,Cr(0.5)-Cr Ox催化剂上NH3吸附在L酸位,也能吸附在B酸位,但只与气态的NOx反应,生成中间体NH2NO,再进一步反应,最终生成N2与H2O。吸附态的NOx不参与SCR反应,反应遵循Eley-Rideal机理。     

三元含铜类水滑石制备及其催化性能

采用共沉淀法制备三元含铜类水滑石CuNiAl-LDHs、CuMgAl-LDHs和CuZnAl-LDHs,利用X射线衍射和傅立叶红外光谱对催化剂结构进行表征,研究该催化剂体系对苯直接氧化制苯酚反应的催化性能。在反应温度65 ℃、反应时间6 h、催化剂用量10 mg、溶剂用量15 mL和n(C₆H₆)∶n(H₂O₂)=3∶1的条件下,CuNiAl-LDHs具有较高的催化活性,苯转化率达4.1%,苯酚选择性100%,无副产物。     

合成氯乙烯低汞催化剂制备

采用不同工艺条件制备氯乙烯低汞催化剂,利用固定床反应器对催化剂进行活性评价,筛选转化率和选择性较高的催化剂制备条件。结果表明,与等体积浸渍法相比,由于过饱和浸渍法制得的催化剂负载更多的Hg Cl2,在反应前期,催化剂活性较低,随着反应时间的延长,催化剂被完全激活,活性超过等体积浸渍法制备的催化剂。浸渍时间、水浴温度和溶液p H均影响活性炭对Hg Cl2的吸附量,在浸渍时间6 h、水浴温度60℃和p H=1条件下,控制Hg Cl2质量分数为5.35%,120℃干燥20 h制备的催化剂具有较理想的活性。复合助剂的加入有助于提高催化剂活性与热稳定性,当n(Hg Cl2)∶n(Ce Cl3)∶n(KCl)=1∶1∶1时拥有更高活性,添加更多助剂堵塞活性炭孔道,降低催化剂活性。