合成气与甲醇制乙醇工艺的研究

采用甲醇和合成气作为原料,以Rh-Ru为双金属、1,3-双(二苯基膦)丙烷为配体、碘甲烷为促进剂催化甲醇还原羰基化制乙醇,考察了溶剂种类及添加量、催化剂的组成、n(H_2)∶n(CO)、反应温度、反应压力等因素对甲醇还原羰基化制乙醇反应的影响。实验结果表明,以醋酸为溶剂,甲醇还原羰基化制乙醇反应的最佳催化体系为:乙酰丙酮二羰基铑(Rh(CO)_2(acac))0.15 g,助催化剂Ru Cl_3·3H_2O 0.45 g,CH_3I 2.84 g;最佳工艺条件为:6.0 MPa、140℃、n(H_2)∶n(CO)=2∶1、m(醋酸)∶m(甲醇)=2∶1,在此条件下,甲醇转化率达96.16%,总的乙醇选择性达30.79%。     

双金属催化剂用于烯烃氢甲酰化反应的研究进展

工业上常用的氢甲酰化催化剂为金属钴(Co)或铑(Rh)的配合物催化剂。为了提高催化剂的活性,同时降低催化剂成本,基于Co、Rh的双金属催化剂得到了广泛研究。综述了Co、Rh基双金属催化剂(均相、多相催化剂)的制备及其催化氢甲酰化反应的研究进展。分析表明,相比于单金属催化剂,双金属催化剂的催化活性有不同程度的提高;Co系双金属催化剂中,Co-Rh组合活性最好,适合长短链烯烃的催化,更倾向于负载型催化剂的发展;Rh系双金属催化剂中,Rh-Fe体系活性与Rh-Rh体系相当,但其成本低,适合高碳烯烃的催化。     

BaTiO_3负载Ni-Co双金属催化剂催化CH_4/CO_2重整反应

采用等体积浸渍法制备了一系列不同Co添加量的Ni-Co/BaTiO3双金属催化剂,并在固定床反应装置上考察了在973~1073K温度范围内这些催化剂对CO2重整CH4反应的催化活性。实验结果表明,Ni、Co质量负载均为5.0%的Ni-Co/BaTiO3催化剂活性最好。TPR、TPD和XPS表征发现,与单金属催化剂Ni/BaTiO3相比,Ni-Co/BaTiO3双金属催化剂具有更高的催化活性,更好的脱附和抗积炭性能,而且更容易还原。     

助剂对用于乙烷CO_2氧化脱氢反应的负载型Cr_2O_3催化剂性能的影响

制备了Co、Fe、Mn促进的几种负载型Cr2O3催化剂,采用BET、XRD、SEM等技术进行了表征,并在常压连续流动固定床石英反应器中进行CO2氧化乙烷脱氢反应催化活性评价。结果表明,Co有助于Cr2O3在载体表面分散;在反应温度为923K,V(CO2)/V(C2H6)=1∶1,空速6000h-1的实验条件下,加入Co或Mn助剂时,乙烷转化率和乙烯产率明显增加。活性最高的Cr-Co/γ-Al2O3催化剂,乙烷转化率达62.9%,乙烯的选择性为90.4%。对反应机理也进行了探讨。     

Ru-Rh/AC催化对苯二酚选择性加氢制备1,4-环己二醇

采用浸渍法制备了负载在活性炭(AC)上的Ru-Rh/AC双金属催化剂,通过ICP-AES,TEM,XRD方法对Ru-Rh/AC催化剂进行了表征;将Ru-Rh/AC催化剂用于对苯二酚选择性加氢制备1,4-环己二醇的反应,系统考察了溶剂、反应温度、反应压力和催化剂用量对该反应的影响。表征结果显示,活性组分在AC载体表面形成了高分散的粒径为2～5 nm的合金颗粒。实验结果表明,优化的反应条件为:以异丙醇为溶剂、催化剂中Ru-Rh金属与对苯二酚摩尔比为0.005、反应温度80℃、反应压力1.0 MPa。在此条件下反应1 h,对苯二酚转化率为100%,目的产物1,4-环己二醇的选择性为95.5%。Ru-Rh/AC双金属催化剂具有较好的稳定性。     

第二金属组分对CO_2甲烷化沉淀型镍基催化剂的影响

用并流共沉淀法制备了一系列镍基双金属催化剂,在微型固定床流动反应装置上进行了二氧化碳和氢气生成甲烷的催化反应,考察了在不同反应条件下第二金属组分Fe、Co、Cr、Mn、Cu、Zn等对镍基催化剂活性的影响。采用程序升温还原(TPR)、X射线衍射(XRD)等手段对催化剂进行表征。结果表明,第二组分的添加会改变镍催化剂的表面结构以及活性组分的分散度,有些会产生电子效应。其中,锰的添加使催化剂活性大大提高,原因是Mn(Ⅳ)Ni2O4的生成不仅有利于催化剂还原,而且有利于产生电子效应。     

Co基催化剂在氢甲酰化反应中的应用研究进展

氢甲酰化反应是工业中重要的合成醛的过程。目前，氢甲酰化反应中使用的催化剂以Rh和Co基催化剂为主，其中Rh基催化剂主要应用于短链烯烃的氢甲酰化，中长链烯烃的氢甲酰化仍采用Co基催化剂。以Co基催化剂为主线，重点综述了均相和多相负载型Co基催化剂的制备及在氢甲酰化反应中的应用研究进展。分析表明，在均相Co基催化剂中引入给电子能力强、空间位阻大的烷膦配体有助于提高产品醛区域选择性并使反应条件变得更温和。在多相负载型Co基催化剂中，载体种类及性质、贵金属助剂、金属前驱体、配体及制备条件等均能对氢甲酰化反应催化性能产生影响。今后可以设计合成给电子能力强、空间位阻大的烷膦配体，将其负载于具有高比表面积、多级孔道结构的载体上或通过官能团修饰将配体多相化负载金属Co以提高其氢甲酰化反应催化性能。     

Co-Ir/SiO2催化剂上肉桂醛选择性加氢的研究

研究了Co-Ir/SiO2负载型双金属催化剂对肉桂醛选择性加氢制备肉桂醇的反应性能.结果表明,在Co/SiO2催化剂中添加贵金属Ir,可改善催化剂的活性和选择性.XRD、TPR和CO化学吸附等表征结果表明,添加少量的Ir将使Co3O4在SiO2表面较好地分散,并使Co3O4易于还原为Co0纳米粒子.     

负载WOx的Co - Fe-Mo-O催化剂催化甲烷氧化反应

用柠檬酸法结合浸渍法制备了一系列负载WOx的Co-Fe-Mo-O复合氧化物催化剂。利用X射线衍射、Ra-mam光谱、X射线光电子能谱和BET比表面积等技术表征催化剂,在固定床反应器上考察了催化剂催化CH4氧化反应的性能。实验结果表明,适量的Fe(n(Fe)∶n(Co)=(0~1)∶9)掺杂到CoMoO4中,对Co-Mo-O骨架产生影响,氧化钨以无定形WO3的形式分布于催化剂表面。WOx/Co1-yFeyMo-O催化剂对CH4氧化反应具有催化活性,随着Co1-yFeyMo-O中Fe3+掺杂量的增加,产物CO的选择性增加,Co1-yFeyMo-O上负载氧化钨后,CO选择性也增加。WOx/Co0.9Fe0.1Mo-O,WOx-(Co0.9Fe0.1Mo-O)(柠檬酸一步法得到),WOx/Co0.8Fe0.2Mo-O催化剂还具有一定的CH4氧化生成甲醇/甲醛的选择性。Co1-yFeyMo-O催化CH4氧化生成合成气的性能优于生成甲醇/甲醛的性能。     

双金属Ni-Ru催化剂在加氢及制氢反应中的研究进展

贵金属Ru和非贵金属Ni均具有良好的COx加氢和烃类重整制氢的催化活性和稳定性,由于Ru价格昂贵,限制了其大规模生产应用。在Ni基催化剂中添加极少量的Ru可促进金属Ni的分散,减小Ni晶粒尺寸,降低NiO的还原温度,提高催化剂的活性。同时,Ni-Ru之间的协同作用还可抑制Ni晶粒的烧结,提高催化剂的稳定性。本文综述了双金属Ni-Ru催化剂在催化COx加氢甲烷化及烃类、醇类重整制氢等反应中的研究进展。     

Eastman开发出良好活性和稳定性的甲醇羰基化载体催化剂

甲醇羰基化多相载体催化剂开发中常见问题包括反应活性不高、易磨损,更主要的是从载体中失掉活性金属Rh组分(也是最昂贵的),造成这类载体催化剂无法工业化。Eastman化学公司研究者发现把Ⅷ族金属、锡及其复配金属以碳化多磺酸盐的二乙烯基苯-苯乙烯共聚物作载体可以解决上述问题。此发明的关键是使用了Rohm＆Haas公司生产Ambersorb共聚物,可以保持催化剂具有离子交换树脂的良好物理强度和耐磨损性能,同时还具有软活性炭的高催化活性特征。     

Co-Ru/γ-Al_2O_3催化剂的F-T合成性能

以NH_4NO_3水溶液预处理的γ-Al_2O_3为载体,采用浸渍法制备了Co/γ-Al_2O_3催化剂,考察了添加少量贵金属Ru对Co/γ-Al_2O_3催化剂F-T合成性能的影响。实验结果表明,添加Ru可作为氢溢流源促进Co物种的还原,另外,Ru与Co相互作用形成易还原的Co-Ru物种,导致催化剂表面Co物种的还原温度降低,Co物种容易还原,反应过程中可利用的表面金属Co原子数增加;Ru可增加Co/γ-Al_2O_3催化剂表面桥式CO吸附的强度,使CO便于离解;添加少量Ru能明显提高Co/γ-Al_2O_3催化剂的活性和重质烃C_5~+的选择性。在原料气n(H_2):n(CO)=2.0、反应温度493K、压力1.5 MPa、气态空速500 h~(-1)下,15.0%Co-0.4% Ru/γ-Al_2O_3催化剂上CO的转化率和C_5~+的选择性分别为85.39%和84.28%。     

粗对苯二甲酸加氢精制Pd-Ru/TiO2双金属催化剂的表征及活性评价

 采用浸渍法以TiO₂成型载体制备了Pd-Ru/TiO₂双金属催化剂。采用 XRD、TEM、XPS 等手段对催化剂进行表征,并考察 m(Pd)/m(Ru)以及 Pd+Ru 总金属质量分数对 Pd-Ru/TiO₂催化剂催化粗对苯二甲酸(CTA)中的杂质对羧基苯甲醛(4-CBA)的加氢活性的影响。结果表明,Pd-Ru/TiO₂双金属催化剂中 Pd、Ru 高度分散在 TiO₂载体表面,适量 Ru 的存在提高了催化剂表面 Pd 原子的摩尔分数。当双金属催化剂中m(Pd)/m(Ru)为3/2、(Pd+Ru)总金属质量分数为0.4%时,Pd-Ru/TiO₂双金属催化剂对4-CBA 的加氢具有较高的催化活性,同时由于 Ru 的价格低廉,还可降低催化剂的成本。在反应温度280℃、H₂分压0.6 MPa、 反应时间0.5 h 的条件下,Pd-Ru/TiO₂双金属催化剂上的4-CBA 转化率可达到99.2%。     

负载型贵金属催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应机理的原位红外和喇曼光谱表征

采用原位时间分辨红外光谱和原位显微喇曼光谱技术,对CH4/O2/Ar(2/1/45)混合气在SiO2和Al2O3负载的Rh、Ru、Ir等催化剂上反应的初级产物和催化剂表面物种进行了研究.在此基础上,辅之以改变催化剂预处理条件,脉冲反应-质谱和TPR等实验方法,对相应催化剂上的O2-和积碳物种浓度及其与甲烷部分氧化(POM)制合成气反应机理的关系进行了系统研究.实验结果表明,燃烧-重整机理是Ru/Al2O3和Ru/SiO2上CO和H2生成的主要途径,而由CH4的直接氧化生成CO和H2是Rh/SiO2上POM反应的主要途径;在新还原的Ir/SiO2上,CO是POM反应的初级产物,而在稳态条件下,催化剂表面积碳与CO2和/或H2O的反应以及未积碳表面的CH4燃烧-重整反应可能是CO生成的主要途径之一.造成Ru/SiO2、Ru/Al2O3、Rh/SiO2和Ir/SiO2等催化剂上POM反应机理差异的原因主要源于反应条件下催化剂表面氧物种(O2-)和积碳物种浓度的差异,而造成反应条件下催化剂表面氧物种浓度差异的本质可能与Ru、Rh和Ir等对氧亲合力及M-O键能的高低等因素有关.对Rh/Al2O3催化剂,POM反应的初级产物与催化剂的焙烧温度有关.在600℃焙烧的催化剂上,CO是POM反应的初级产物,而在900℃焙烧的催化剂上,CO2是反应的初级产物,造成两催化剂上POM反应机理差异的本质可能与不同温度焙烧的催化剂上Rh物种的可还原性不同并进而影响POM反应条件下催化剂表面氧物种的浓度有关.     

热处理对负载Pd-Pt双金属及其单金属催化剂的还原性能的影响

采用程序升温还原(TPR)技术研究了热处理对负载于 Al_2O_3上的 Pd-Pt 双金属及其单金属催化剂的还原性能的影响。发现热处理温度和气氛的变化对 Pd/Al_2O_3和 Pt/Al_2O_3单金属催化剂以及 Pd-Pt/Al_2O_3双金属催化剂的 TPR 曲线有着明显的影响。Pd-Pt/Al_2O_3及其单金属催化剂的TPR 曲线亦有着明显的差异,其还原峰位发生明显的位移。讨论了负载于 Al_2O_3上的 Pd-Pt 双金属及其单金属催化剂在还原过程中金属与金属、金属与载体之间的相互作用以及热处理条件对其催化剂的还原性能的影响。     

助剂铈对Rh-V/SiO_2催化剂催化CO加氢性能的影响

研究了助剂Ce和V对Rh/SiO2催化剂催化CO加氢合成乙醇等C2+含氧化合物的性能的影响。用程序升温脱附(TPR)、CO吸附和程序升温脱附(CO-TPD)对催化剂进行了表征。结果表明,助剂Ce、V的加入显著提高了Rh/SiO2催化剂的活性和选择性,助剂Ce或V的添加抑制了Rh组分的还原,而Rh组分促进了V组分的还原。催化剂最佳w(Ce)为0.5%,此时Rh分散度较高,弱吸附的CO数量较多,从催化剂上脱附出来的未解离CO数量也较多,从而促进了CO插入,提高了催化剂的活性和乙醇等C2+含氧化合物的选择性。w(Rh)=1.0%、w(Ce)=0.5%、w(V)=1.0%的Rh-Ce-V/SiO2催化剂的乙醇选择性和C2+含氧化合物时空产率分别达到31.9%和316.7g/(kg·h)。     

第二金属组分对Ni/SiC催化剂CO_2甲烷化性能的影响

采用共浸渍法制备了Fe,Co,Cu或Mn促进的系列SiC担载的Ni基双金属催化剂,采用XRD、TEM、H_2-TPR对其进行表征,并在固定床微型反应器装置上考察第二金属组分对Ni/SiC在CO_2甲烷化反应中的催化性能的影响。结果表明,Mn的添加提高了Ni/SiC催化剂中Ni的分散度,增强了NiO与SiC之间的相互作用,从而提高了催化剂的活性和稳定性;而Fe,Co,Cu的添加降低了Ni/SiC催化剂的活性,其中添加Cu的催化剂活性最差。     

EXAFS用于Ru置换的固-液相醇氧化催化剂的研究

对Ru置换的有效的固一液相醇氧化催化剂Ru—hydrotalcite、Ru—Co-Ce—CO3和Ru—spinels进行了EXAFS的对比研究，发现催化剂的活性组分均为单核的Ru。对比属于Ru—hydrotalcite类的两种催化剂Mg—Al—Ru—CO3和Co—Al—Ru—CO3，EXAFS的表征证实，后者由于Co替代Mg，Ru的氧化态升高，实验证实它的催化活性增加。对比属于Ru—spinel类的MnFe1．95Ru0．05O4和MnFe1．8Cu0．15Ru0．05O4催化剂，发现部分Cu替代Fe导致后者的催化活性增加，EXAFS也证实其中Ru的氧化态升高。而Ru—Co—Ce—CO3催化剂具有高的醇氧化活性的原因也是由于Ru的氧化态较高。由此可以证实，在这类Ru改性的催化剂中，Ru—O是反应的活性位，可有效地加速醇的氧化反应。     

Mn-Zr-O催化剂的制备及其催化苯甲醇氧化反应的活性

采用氧化还原沉淀法制备了一系列不同n(Mn)∶n(Zr)的Mn-Zr-O催化剂,并以分子氧为氧化剂,催化苯甲醇氧化反应。实验结果表明,当n(Mn)∶n(Zr)=3∶1时,催化剂的活性最高。在100℃下反应1 h,苯甲醇的转化率达88.3%,催化剂的质量比活性(单位质量催化剂上单位时间内的苯甲醇转化量)为17.7 mmol/(g.h)。XRD、N2物理吸附、XANES及H2-TPR表征结果显示,以+3和+4价共存的非晶态Mn氧化物是活化分子氧氧化苯甲醇的高活性物种,添加Zr能增加催化剂的比表面积,促进Mn氧化物的还原,从而显著提高催化剂在苯甲醇氧化反应中的活性。     

LaCo0.7B0.3O3催化剂CO-SCR脱硝性能研究

采用柠檬酸络合燃烧法制备了LaCo_0.7B_0.3O₃(B=Cr, Mn, Fe)催化剂，通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、氢气程序升温还原(H₂-TPR)和一氧化氮程序升温脱附(NO-TPD)等表征方法对LaCo_0.7B_0.3O₃催化剂的理化性质进行了表征，并在常压固定床微型反应器中评价了LaCo_0.7B_0.3O₃催化剂的CO选择性催化还原(COSCR)脱硝活性。结果表明，过渡金属(Cr、Mn或Fe)部分取代了LaCoO₃催化剂中的Co,Cr、Mn或Fe进入LaCoO₃骨架中，LaCo_0.7B_0.3O₃催化剂具有钙钛矿结构，无杂相生成，但引起了晶格畸变。过渡金属部分取代Co会影响催化剂的粒度、分散性、氧化还原性能和N...