2,4-甲苯二氨基甲酸酯分解反应性能及机理

对不同种类的2,4-甲苯二氨基甲酸酯(TDC)分解制备2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)反应性能及Fe_2O_3催化反应机理进行了研究。热重和差热扫描结果表明,不同2,4-甲苯二氨基甲酸酯的热分解温度由低到高次序为:2,4-甲苯二氨基甲酸苯酯(TDC(Ph))、2,4-甲苯二氨基甲酸甲酯(TDC(Me))、2,4-甲苯二氨基甲酸丙酯(TDC(Pr))、2,4-甲苯二氨基甲酸丁酯(TDC(Bu));热分解温度高低反映了热分解反应的难易。而Fe_2O_3催化分解实验表明,不同2,4-甲苯二氨基甲酸酯催化分解反应由易到难依次为TDC(Ph)、TDC(Bu)、TDC(Pr)、TDC(Me)。可能是催化剂Fe_2O_3的使用,使得不同2,4-甲苯二氨基甲酸酯催化分解的难易趋势与热分解的不同。借助FTIR表征,推测了Fe_2O_3催化TDC(Me)分解反应的机理,表明催化剂Fe_2O_3中的Fe~(3+)与TDC(Me)中的羰基氧发生配位作用是催化分解的关键。     

2,4-甲苯二氨基甲酸酯分解反应性能及机理研究

对不同种类的2,4 甲苯二氨基甲酸酯(TDC)分解制备2,4 甲苯二异氰酸酯（TDI）反应性能及Fe2O3催化反应机理进行了研究。热重和差热扫描结果表明,不同2,4 甲苯二氨基甲酸酯的热分解温度由低到高次序为：2,4 甲苯二氨基甲酸苯酯(TDC(Ph))、2,4 甲苯二氨基甲酸甲酯(TDC(Me))、2,4 甲苯二氨基甲酸丙酯(TDC(Pr))、2,4 甲苯二氨基甲酸丁酯(TDC(Bu));热分解温度高低反映了热分解反应的难易。而Fe2O3催化分解实验表明,不同2,4 甲苯二氨基甲酸酯催化分解反应由易到难依次为TDC(Ph)、TDC(Bu)、TDC(Pr)、TDC(Me)。可能是催化剂Fe2O3的使用,使得不同2,4 甲苯二氨基甲酸酯催化分解的难易趋势与热分解的不同。借助FTIR表征,推测了Fe2O3催化TDC(Me)分解反应的机理,表明催化剂Fe2O3中的Fe3+与TDC(Me)中的羰基氧发生配位作用是催化分解的关键。     

Pt-Pd/SiO2-Al2O3催化剂芳烃加氢饱和性能研究

以SiO2质量分数40%的无定形硅铝和氢氧化铝干胶为主要原料,制备不同SiO₂含量的SiO₂-Al₂O₃载体,以氯铂酸和氯化钯为Pt和Pd的前躯物配制浸渍液,并用等体积浸渍法制备Pt-Pd/SiO₂-Al₂O₃催化剂。采用N₂吸附-脱附、X射线衍射、程序升温脱附、金相显微镜、透射电子显微镜等手段对所制备催化剂进行表征,在10 mL固定床加氢装置上,以2%（w）四氢萘+10%（w）十氢萘+88%（w）异辛烷混合物为原料对催化剂进行芳烃加氢活性评价。结果表明：在SiO₂质量分数为20%~40%范围内,随着SiO₂含量的增加,催化剂的比表面积增大,晶相组成不变,中强酸酸量增加,L酸酸量减少,B酸酸量增加;Pt-Pd在SiO₂-Al₂O₃载体上的分散由蛋壳型转变为均匀型,分散度增加;其催化四氢萘加氢的活性提高。随着浸渍液中盐酸浓度增加,催化剂上活性组分的分散度先增大后减小,盐酸浓度为0.1 mol/L时Pt-Pd/SiO₂-Al₂O₃活性组分的分散度最好,催化剂的四氢萘加氢活性最高。     

低温等离子体协同磷化镍催化甲烷干重整反应性能

分别采用化学镀法和浸渍法制备Ni₃P/SiO₂和Ni/SiO₂催化剂,并将其与介质阻挡放电等离子体协同催化甲烷干重整制合成气(H₂+CO)反应。对所制备的催化剂进行X射线粉末衍射、X射线光电能谱、N₂物理吸附-脱附和CO₂程序升温脱附表征和催化甲烷干重整性能评价。相较于Ni/SiO₂,Ni₃P/SiO₂具有更大的比表面积和更多缺电子态的Ni^δ+位点,以及对CO₂较强的吸附能力。催化性能评价结果表明,当等离子体输出功率20 W时,Ni₃P/SiO₂具有比Ni/SiO₂更优的甲烷干重整催化活性和稳定性,这可能是Ni₃P/SiO₂表面较多的Ni^δ+位点促进了反应物分子的吸附活化。对Ni₃P/SiO     

氧化物掺杂HY分子筛催化剂对碳四烷基化反应性能的影响

将Al₂O₃中掺入不同氧化物作为黏结剂,然后和HY分子筛通过挤条成型制备不同氧化物掺杂Y-Al₂O₃催化剂,采用XRD、XRF、BET、MAS NMR、NH₃-TPD、Py-IR等手段对催化剂进行表征,并考察催化剂作用下异丁烷-丁烯烷基化反应性能。结果表明：Al₂O₃黏结剂和HY分子筛之间的相互作用可以增强催化剂的酸量和酸强度,进而提高HY分子筛催化剂在C₄烷基化反应中的寿命和选择性;在催化剂用量5 g、温度75℃、压力3 MPa、质量流量100 g/h条件下,相比于未掺杂氧化物的催化剂,SiO₂掺杂Al₂O₃黏结剂制备的催化剂作用下异丁烷-丁烯烷基化反应的选择性和稳定性大幅改善,Y-Al₂O₃-SiO₂催化剂作用下目标产物C₈平均选择性为80.2%,催化剂寿命...     

Ni-Nb2O5/γ-Al2O3催化1,5-双-(四氢呋喃基)-3-戊酮加氢脱氧制备长链烷烃的研究

设计了以γ-Al₂O₃为酸性载体、非贵金属Ni和Nb₂O₅为活性中心的催化剂x%Ni-y%Nb₂O₅/γ-Al₂O₃(x%为Ni质量分数,x=1,2,3,4,5;y%为Nb₂O₅质量分数,y=10,20),考察催化剂中Ni、Nb₂O₅含量和反应工艺条件对该催化剂催化生物燃料含氧中间体1,5-双-(四氢呋喃基)-3-戊酮加氢脱氧反应的影响。结果表明：在反应温度为260℃、H₂压力为3MPa、反应时间为24h的条件下,4%Ni-20%Nb₂O₅/γ-Al₂O₃催化1,5-双-(四氢呋喃基)-3-戊酮加氢脱氧制备长链烷烃的碳摩尔收率总和达89.6%,其中C₁₁烷烃、C₁₂烷烃和C<...     

赤泥在催化工业领域中的应用

赤泥是炼铝工业中产生的固体废渣,含有大量的碱金属和过渡金属,具有强碱性和放射性,对自然环境有很大危害。对赤泥进行处理和合理利用是目前氧化铝工业面临的巨大挑战,也是研究的热点。将赤泥应用到催化工业体系不仅能解决赤泥的污染问题,同时还能降低催化剂的制备成本。赤泥中含有大量的金属氧化物（Al₂O₃、Fe₂O₃、TiO₂等）,且具有较高的比表面积、抗烧结能力、抗中毒性以及低廉的价格,可以作为催化剂和催化剂载体应用到多种非均相催化反应体系,如：废水净化、废气净化、催化裂解、催化加氢、生物燃料合成、催化脱氯脱硫等。详细讨论了赤泥在催化剂和催化剂载体中的应用,并对赤泥催化剂体系的发展方向进行了展望。     

Cr浸渍顺序对CuO-CeO2催化剂催化甲醇水蒸气重整制氢性能的影响

采用等体积浸渍法,通过改变浸渍顺序制备了Cr₂O₃/CuO-CeO₂,CuO/Cr₂O₃-CeO₂,CuO-Cr₂O₃-CeO₂催化剂,评价了催化剂在甲醇水蒸气重整制氢反应中的催化性能;结合XRD、N2吸附-脱附和H₂-TPR等表征方法,研究了Cr浸渍顺序对CuO-CeO₂催化剂结构及其催化性能的影响。实验结果表明,CuO晶粒粒径、Cu比表面积和还原性质主要受Cr浸渍顺序的影响;Cr₂O₃/CuO-CeO₂催化剂的CuO晶粒粒径较小、Cu比表面积较大、表相CuO的还原温度较低,因此具有较好的催化活性。在反应温度为260℃、水与甲醇的摩尔比为1.2、甲醇水蒸气气态空速为1760 h^-1的条件下,Cr₂O₃/CuO-CeO₂催化剂的甲醇转化率达100%,较未掺杂助剂Cr的催化剂高9.97百分点。     

负载型MoO3/SiO2催化碳酸二甲酯和乙酸苯酯合成碳酸二苯酯

采用溶胶 凝胶法制备用于碳酸二甲酯(DMC)和乙酸苯酯(PA)合成碳酸二苯酯(DPC)的MoO₃/SiO₂催化剂,并对其进行N₂吸附-脱附、XRD表征。考察焙烧温度、MoO₃负载量以及反应条件等对该催化剂在DMC和PA酯交换反应中催化性能的影响。结果表明,焙烧温度为500℃、MoO₃负载量（m(MoO₃)/m(MoO₃+SiO₂)）为0.20时,制备得到的MoO₃/SiO₂催化剂在DMC和PA酯交换反应中的催化性能最优,在适宜的反应条件(m(Catalyst)=6.0 g, n (PA)=1.0 mol, n (PA) /n (DMC)=2, T=180℃, t=5 h)下,DMC转化率达71.1%,甲基苯基碳酸酯(MPC)及DPC的选择性分别为52.0%和43.5%。随着MoO₃负载量的增加,MoO₃/SiO₂催化剂比表面积降低,但催化性能却逐渐变好;载体SiO₂为无定形,活性组分MoO₃的(021)、(110)、(040)晶面取向随负载量的增加而发生改变,因此,催化剂的催化性能与活性组分MoO3的晶面取向和载体与活性组分间的协同作用有着一定的关系,择优取向晶面(021)、(110)更有利于DMC和PA合成DPC反应。     

5-羟甲基糠醛加氢催化剂的性能研究

介绍了负载型5 羟甲基糠醛(HMF)加氢催化剂的制备方法，对所制备的催化剂进行了N₂吸附-脱附等温线、透射电镜、氢氧滴定、吡啶红外等表征，并采用高压反应釜装置对其催化加氢性能进行了评价。比较了Ru、Rh、Pd、Pt 4种贵金属，MoO₃、WO₃、ReO₃ 3种助剂，SiO₂、Al₂O₃、Y型分子筛、S-1分子筛、MCM-41介孔材料5种载体对HMF加氢反应催化剂性能的影响，结果表明，以SiO₂为载体负载Pt及助剂MoO₃制得的催化剂性能较好。HMF呋喃环侧链C—C键和C—O键的断裂是引发后续副反应的重要原因，抑制HMF呋喃环侧链C—C键和C—O 键的断裂是提高HMF加氢反应目标产物选择性的关键。     

硼硅分子筛的合成及催化重质原料重整反应性能

在Na₂O-TEAOH-B₂O₃-SiO₂-H₂O体系中,以水热法合成了硼硅分子筛,考察了合成条件对硼硅分子筛合成的影响,并以所合成的硼硅分子筛为载体制备催化剂,考察其对重质原料重整反应的催化性能。结果表明：模板剂投量及SiO₂/B₂O₃配比对分子筛产物的晶型起关键作用,选择适宜的条件可以合成出高结晶度的硼硅β分子筛。以正十三烷为重质原料模型化合物时,负载Pt的硼硅β分子筛催化剂具有较好的芳构化性能,产物中C₉+芳烃含量较低,BTX（苯、甲苯和二甲苯）和萘的收率明显高于使用PR-D工业重整催化剂时的结果。以Pt/硼硅β分子筛催化剂处理重质原料时,反应压力不宜过低,高温、低空速有利于BTX的生成。     

不同硅/铝比ZSM-5分子筛对烷烃和环烷烃催化裂解性能的影响

以硅/铝摩尔比（n(SiO2)/n(Al2O3)=24的ZSM 5分子筛为母体,通过酸处理脱铝制备了具有不同硅/铝摩尔比(50、85、110、140)的ZSM-5分子筛,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶红外吸附(Py-FTIR)、N₂吸附-脱附等手段对其进行表征,考察其应用于正辛烷和乙基环己烷催化裂解反应的性能差异。结果表明,正辛烷和乙基环己烷的转化率与ZSM-5分子筛硅/铝比存在较好的对应关系,即硅/铝比越低、酸量越高,转化率越高;但ZSM-5分子筛硅/铝比低、酸量过多会导致非选择性副反应发生,降低目的产物低碳烯烃收率和选择性。不同硅/铝比ZSM-5分子筛在正辛烷和乙基环己烷催化裂解反应中显示出不同的催化性能,对于相同碳数的烷烃正辛烷和乙基环己烷,由于其分子结构不同,所适宜的硅/铝比不同;在相同硅/铝比分子筛条件下,环烷烃乙基环己烷的总体反应活性低于相对应的直链烷烃正辛烷;正辛烷在ZSM-5-85分子筛上具有更优异的催化裂解反应性能,乙基环己烷在ZSM-5-50分子筛上具有更优异的催化裂解反应性能。     

Fe2O3-CeO2光催化剂的制备及其催化性能

采用水热共沉淀法及水热浸渍法制备了Fe2O3-CeO2光催化剂,考察了工艺条件对Fe2O3-CeO2结构特征及光催化性能的影响。结果表明,经过600℃热处理,两种方法制得的样品均为立方萤石相CeO2结构,共沉淀法所得Fe2O3-CeO2没有杂相峰出现,随着Fe3+含量增加,样品结晶度增大;当Fe3+摩尔分数在5%以上时,浸渍法所得Fe2O3-CeO2样品有Fe2O3杂相峰,并且结晶度随Fe3+含量增加而降低。经过600℃热处理得到球形的Fe2O3-CeO2,浸渍法制得的样品有长大与团聚趋势。随着Fe3+含量增加,Fe2O3-CeO2对次甲基蓝的催化降解率先增大后减小,3%Fe3+掺杂量的降解率最佳,并且共沉淀法制得的Fe2O3-CeO2对次甲基蓝的催化降解效果优于浸渍法得到的Fe2O3-CeO2及纯CeO2。降解液的pH值直接影响到次甲基蓝的降解率,当pH值为10.0时,降解效果最好。随着催化剂用量增加,降解率先增大后减小,当催化剂质量浓度为100 mg/L、降解时间为100 min时,共沉淀法制备的Fe2O3-CeO2催化次甲基蓝的降解率最高达97.6%;浸渍法制备的催化剂质量浓度为50 mg/L、降解时间为100 min时,其降解率最高为93.4%;而纯CeO2的仅为75.8%。该光催化降解反应为一级动力学反应,反应速率服从多相催化动力学Langmiur-Hinshelwood(L-H)方程,共沉淀法所得Fe2O3-CeO2的最佳表观反应速率常数kapp为14.52×10-2,较浸渍法的增大23.9%,比纯CeO2样品高出71.8%。     

磷改性ZSM-5分子筛的水热稳定性

选取n(SiO₂)/n(Al₂O₃)为45、150、250的磷改性ZSM-5分子筛样品,在800℃和100%水蒸气气氛下分别水热处理4、8和17 h,得到一系列高温水热老化后的磷改性ZSM 5分子筛样品。采用XRD、XRF、BET、NH3-TPD、³¹P NMR、²⁷Al NMR表征方法研究这些老化样品的磷氧化物状态变化及骨架铝配位、物相、孔结构和酸性变化情况。通过脉冲微反实验考察这些老化样品的甲醇制丙烯（MTP）反应催化性能稳定性。结果表明,ZSM 5的n(SiO₂)/n(Al₂O₃)对磷改性作用和水热稳定性有重要影响,提高水热老化温度和延长老化时间会明显加剧磷氧化物的迁移、缩合及与骨架铝的配位成键作用。低n(SiO₂)/n(Al₂O₃)时,四配位骨架铝容易转变为与磷有配位关系的各类缺陷位骨架铝和六配位非骨架铝;高n(SiO₂)/n(Al₂O₃)时,尤其在n(SiO₂)/n(Al₂O₃)为150时,存在大量骨架铝既具有很高的抗磷氧化物配位成键能力,又具有很好的抗水蒸气水解能力,具有更高的反应催化活性和水热稳定性。提高水热处理温度还具有疏通磷改性ZSM-5分子筛孔道的作用,低n(SiO₂)/n(Al₂O₃)的磷改性ZSM-5分子筛的比表面积和孔体积有部分恢复,高n(SiO₂)/n(Al₂O₃)的微孔部分比表面积有所增加。不同n(SiO₂)/n(Al₂O₃)磷改性ZSM-5分子筛的相对结晶度均随水热老化温度提高和老化时间延长而下降;酸量和酸强度均随水热老化温度升高而急剧下降,但随水热老化时间延长保持相对稳定,n(SiO₂)/n(Al₂O₃)为150的磷改性ZSM 5分子筛的酸性最稳定。n(SiO₂)/n(Al₂O₃)为150的磷改性ZSM-5分子筛经过800℃和100%水蒸气老化4 h后具有优异的MTP催化性能,如高反应活性、高丙烯选择性和烃产物组成稳定性。     

氨肟化工艺失活HTS分子筛酸性质对其催化氧化性能的影响

采用NH₃-TPD和吸附吡啶红外光谱对工业失活HTS分子筛的酸性质进行了表征,并采用苯酚羟基化活性评价和H₂O₂分解实验结果探析HTS分子筛的失活原因。结果表明,失活HTS分子筛中出现大量Brönsted酸,且Lewis酸量显著增加,呈现出弱酸、中强酸和强酸3种强度分布。根据田部浩三规则分析,可以确定Brönsted和Lewis酸来源于失活HTS分子筛颗粒表面的无定型TiO₂-SiO₂二元氧化物团簇。骨架四配位Ti物种催化氧化有机物的反应与无定型含Ti团簇催化H₂O₂分解反应互为竞争反应,骨架Ti含量下降和无定型含Ti物种增加是引起HTS分子筛失活的主要原因。     

不同产地高岭土所制催化裂化催化剂的性能差异

对5种不同产地高岭土（美国高岭土、衡阳高岭土、漳州高岭土、贵州埃洛石以及合浦高岭土）进行理化性质分析,并考察以这5种高岭土为基质制备催化裂化（FCC）催化剂的性能差异。结果表明：5种高岭土的主要成分均是SiO₂和Al₂O₃;贵州埃洛石中Fe₂O₃和CaO的含量较高、比表面积最大、颗粒直径最大、所制备的FCC催化剂的磨损指数最高、催化裂化性能最差,提高铝溶胶加入量后可以降低所制备FCC催化剂的磨损指数;由漳州高岭土制备的催化剂上重油产率最低,为6.81%,液体收率最高,达到88.43%;由美国高岭土、衡阳高岭土和合浦高岭土制备的催化剂上液化气、汽油收率以及干气、焦炭产率基本相当。     

伊利石合成SAPO-11分子筛及其临氢异构化性能

以酸洗伊利石为原料,采用水热法合成SAPO-11分子筛,采用等体积浸渍法制备成型SAPO-11分子筛催化剂,采用XRD、N₂吸附-脱附、SEM和TEM等分析手段对SAPO-11分子筛样品进行了分析表征,考察合成条件对合成SAPO-11分子筛晶相结构的影响,并以正辛烷为模型化合物评价了成型SAPO-11分子筛催化剂的临氢异构化反应性能。结果表明：以酸洗伊利石为原料合成SAPO-11分子筛的最佳条件为：晶化温度180 ℃,晶化时间36 h,n(SiO₂)/n(Al₂O₃)=0.5,n(P₂O₅)/n(Al₂O₃)=1.2,n(模板剂)/n(SiO₂)=3.5;在反应压力1.5 MPa、反应温度360 ℃、质量空速1.5 h^-1、V(H₂)/V(正辛烷)=300的条件下,以正辛烷为模型化合物在Ni/SAPO-11分子筛催化剂作用下进行临氢异构化反应,正辛烷转化率为52.94%、异构体收率为42.95%、单支链异构体的选择性为74.28%、双支链异构体的选择性为6.85%,该催化剂异构化反应性能较好。     

Fe2O3/Al2O3催化生物质裂解耦合稠油改质过程研究

针对稠油改质效果较差且易结焦等问题,提出了生物质裂解耦合稠油改质的新思路,考察了催化剂Fe₂O₃/Al₂O₃对生物质（微晶纤维素和废纸屑）裂解行为、生物质裂解耦合稠油改质过程的影响。结果表明：以Fe₂O₃/Al₂O₃作为催化剂,可以提高生物质裂解生物质油的产率,进一步降低改质稠油的黏度;在催化剂添加量（w）为0.4%（以稠油质量计）、反应温度为350 ℃和反应时间为30 min的条件下,纤维素、废纸屑裂解生物质油的产率分别为76.25%、65.26%。对于纤维素-稠油和废纸屑-稠油两种耦合体系,稠油改质后的降黏率分别达到74.14%和65.93%。改质前后稠油傅里叶变换红外光谱和族组成分析结果表明,耦合改质过程中,在生物质裂解产生的活性氢和Fe₂O₃共同作用下,稠油发生深度裂解,分子中C—C键和C—S键断裂,生成轻质组分。     

ZSM-5分子筛的磷改性作用

选取硅铝比为45、150和250的H-ZSM-5分子筛,通过磷酸氢二铵水溶液饱和浸渍、干燥,以及在550℃的100%水蒸气气氛下水热处理2 h,制备出一系列不同磷负载量的磷改性ZSM-5分子筛样品。采用XRD、XRF、BET、NH₃-TPD、²⁷Al NMR、³¹P NMR等表征方法研究这些样品的磷氧化物分布状态及对骨架铝配位、物相、孔结构和酸性的影响。通过脉冲微反实验评价分析磷改性对ZSM-5分子筛催化甲醇制丙烯（MTP）反应活性和烃类产物选择性的影响。结果表明,ZSM-5分子筛的硅铝比或骨架铝密度对磷氧化物分布状态及对磷改性作用有显著影响。对低硅铝比的ZSM-5分子筛进行磷改性,磷氧化物的聚合程度高,磷改性作用强,磷与骨架铝形成P-O-Al化学配位,导致四配位骨架铝（Al(OSi)₄)的数量减少;磷氧化物不仅分布在分子筛外表面,并且深入到分子筛孔道内部;比表面积和孔体积也随磷负载量增加而大幅度下降,酸量和酸强度同样也有较大幅度降低。对高硅铝比的ZSM-5分子筛进行磷改性,磷氧化物多以单分子磷氧化物或二聚磷氧化物形式分布在分子筛的外表面,比表面积和孔体积受磷负载量的影响极小,酸量和酸强度变化也不明显,磷改性作用较弱。不同硅铝比的磷改性ZSM-5分子筛的甲醇转化催化活性随磷负载量增加到某一数值后均出现突然降低现象,表明活性降低与磷氧化物对分子筛的孔道修饰作用或堵孔有关。通过提高硅铝比或磷改性降低ZSM-5分子筛的酸密度和酸强度,降低了甲醇转化过程的氢转移反应和烯烃裂解反应的活性,有利于提高产物中丙烯和C₄烃的选择性,而乙烯和烷烃选择性降低。