助剂对Ni/γ-Al2O3催化剂活性和抗水合性能的影响

采用浸渍法制备了不同种类助剂改性的Ni-M/γ-Al₂O₃催化剂,通过XRD、低温氮气物理吸附和FT-IR等手段对改性前后的催化剂进行表征,并考察催化剂在1,4-丁炔二醇加氢反应中的活性和抗水合性能。结果表明,在所选助剂中,SiO₂的引入使催化剂维持了较高的加氢活性,同时,显著提高了Ni/γ-Al₂O₃催化剂的抗水合性能,γ-Al₂O₃表面Si-O-Al的形成是SiO₂抑制γ-Al₂O₃发生水合的直接原因。     

CeO2改性Ni/γ-Al2O3催化剂上顺酐加氢制备丁二酸酐

采用等体积浸渍法制备CeO₂改性Ni/γ-Al₂O₃催化剂,通过BET、XRD、H₂-TPR和SEM等对催化剂结构及物化性能进行表征,考察Ni-CeO₂/γ-Al₂O₃催化剂对顺酐催化加氢制备丁二酸酐催化性能的影响。结果表明,引入适量CeO₂可提高催化剂活性组分Ni的分散度,增加催化剂比表面积,提高催化剂热稳定性。采用负载CeO₂质量分数5%的Ni-CeO₂/γ-Al₂O₃催化剂,在反应温度120 ℃、反应压力2.0 MPa和空速0.6 h^-1条件下,顺酐转化率为99.5%,丁二酸酐选择性为99.4%。     

催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯

以浸渍法制备VMo/γ-Al₂O₃和VMoMg/γ-Al₂O₃催化剂,考察其催化丙烷氧化脱氢制丙烯的反应活性,采用XRD、UV-Vis DRS和In suit IR对催化剂进行表征。结果表明,V负载质量分数为3%、Mo负载质量分数为7%时的3V7Mo/γ-Al₂O₃催化剂表现出较好的催化性能;添加Mg后催化剂的催化性能有所改善,反应温度500 ℃时,丙烷转化率为18.19%,丙烯选择性74.76%。丙烷和丙烯在3V7Mo/γ-Al₂O₃和3V₇Mo₄Mg/γ-Al₂O₃催化剂上吸附后,C—H键的H与催化剂活性中心的晶格氧发生作用形成H—O键,且3V₇Mo₄Mg/γ-Al₂O₃催化剂上出现C—O键的温度比3V₇Mo/γ-Al₂O₃催化剂高,表明加入Mg有利于提高丙烯选择性。     

不同载体对Pt-Sn催化剂丙烷催化脱氢性能影响

分别以Hβ分子筛和γ-Al₂O₃为载体,采用浸渍法制备不同Sn含量的负载型Pt-Sn双组分丙烷催化脱氢催化剂。在固定床微反装置上对制备的催化剂进行活性评价,并采用NH₃-TPD方法测定催化剂表面酸量和酸强度分布。结果表明,负载型Pt-Sn/Hβ和Pt-Sn/γ-Al₂O₃催化剂对丙烷催化脱氢反应性能与Sn含量密切相关,弱酸中心的存在对丙烷催化脱氢反应有利,对于特定的Pt-Sn体系,γ-Al₂O₃为载体的催化剂性能优于Hβ分子筛为载体的催化剂,当负载Sn质量分数为0.9时,Pt-Sn/γ-Al₂O₃催化剂性能最好。     

氧化铝负载不同晶型MnO2用于低温等离子体催化耦合降解乙醛和苯

制备了α-MnO₂/γ-Al₂O₃和β-MnO₂/γ-Al₂O₃负载型锰系氧化物催化剂,通过XRD、TEM、TG和H₂-TPR等手段对催化剂进行表征,分别考察催化剂与低温等离子体耦合协同去除乙醛和苯的效果。结果表明,MnO₂/γ-Al₂O₃催化剂的加入明显提高低温等离子体去除挥发性有机物的效率及CO₂选择性,α-MnO₂/γ-Al₂O₃的耦合效果优于β-MnO₂/γ-Al₂O₃。低温等离子体输入电压为16.8 kV,α-MnO₂/γ-Al₂O₃与低温等离子体耦合乙醛去除率可达100%。降解苯的效率较低,这是由于苯的化学结构更稳定。     

焙烧温度对Al2O3载体的性质及其负载的煤制合成气制代用天然气镍基催化剂性能的影响

以拟薄水铝石为前驱体,经不同温度焙烧制得Al₂O₃载体,等体积浸渍法制备Ni/Al₂O₃催化剂,采用X射线衍射、N₂-物理吸附、扫描电镜、程序升温还原等对载体及催化剂进行表征,考察载体焙烧温度对Al₂O₃载体性质及其负载的镍基催化剂催化性能的影响。结果表明,随着焙烧温度的升高,Al₂O₃载体的比表面积减小,平均孔径增大,结晶度升高,晶粒度增大,晶型逐步转变为γ-Al₂O₃［(500~800) ℃］、δ-Al₂O₃［ (900~1 100) ℃］和α-Al₂O₃［(1 250) ℃］。合成气制甲烷催化剂活性变化趋势为:Ni/γ-Al₂O₃>Ni/δ-Al₂O₃>Ni/α-Al₂O₃,其中,800 ℃焙烧的γ-Al₂O₃负载的Ni基催化剂因稳定的晶型结构以及与NiO之间适当的相互作用而表现出最佳的催化活性及稳定性。     

Ce改性Pd基整体式催化剂的结构特征及其甲烷催化燃烧性能

分别以拟薄水铝石和添加Ce的拟薄水铝石制备铝溶胶,经过堇青石（Cord）表面涂覆和Pd溶液浸渍,得到浸渍法和溶胶法Ce改性的Pd/γ-Al₂O₃/Cord整体式催化剂。采用XRD、SEM和XPS等对催化剂进行表征,评价其甲烷催化燃烧反应性能,并考察Ce的不同添加方式对催化剂结构和反应性能的影响。结果表明,适量Ce的添加可提高Pd基整体式催化剂的甲烷催化燃烧性能,溶胶法优于浸渍法。随着Ce添加量的增加,浸渍法改性的Pd基催化剂催化性能有所降低,溶胶法则呈现先升高后降低的趋势。溶胶法中Ce的添加物与γ-Al₂O₃涂层充分融合,提高了涂层的热稳定性和活性组分的分散度,0.5Pd/γ-Al₂O₃(3.0Ce)/Cord催化剂催化性能最优。     

甲醇气相脱水制二甲醚催化剂研究进展

甲醇气相脱水制二甲醚反应为固体酸催化反应,常用的固体酸催化剂有γ-Al₂O₃和分子筛类。γ-Al₂O₃表面存在弱酸中心或中等强度酸中心,催化剂有较好的初始催化活性,但活化所需的反应温度较高,耐水稳定性差;分子筛类催化剂表面有许多强酸性位,低温下催化活性较高,但在高温反应条件下易产生烃类副产物和积炭,热稳定性差。为改善这两类催化剂的催化性能,对催化剂进行了各种改性研究,改性后催化剂的活性、选择性和稳定性均有一定程度提高。综述了近年来在γ-Al₂O₃和分子筛催化剂上进行的改性研究,总结并展望了甲醇脱水催化剂的发展方向。     

非热等离子体协同Mn-Ce/La/γ-Al2O3催化剂去除甲苯

采用自制线管式介质阻挡放电反应器,针对非热等离子体协同Mn-Ce/La/γ-Al₂O₃催化剂对低浓度甲苯的去除开展研究。研究中制备了Mn/γ-Al₂O₃、Mn-Ce/γ-Al₂O₃、Mn-La/γ-Al₂O₃催化剂,从甲苯去除率、产物O₃生成、CO_x选择性及其他副产物生成情况考察比较了空管放电、协同催化剂放电时催化降解甲苯性能,并对催化剂进行了BET、SEM、H₂-TPR和ICP-OES表征研究。结果表明：稀土助剂的加入有助于提高甲苯去除率及降低程度,且La催化性能优于Ce_.,当外加电压22 kV、气量6 L·min^-1、甲苯初始浓度600 mg·m^-3时,Mn-La/γ-Al₂O₃催化剂对甲苯去除率达到72.74%。H₂-TPR结果表明,稀土助剂的加入提高了催化剂低温活性及储氧能力,添加La的效果优于Ce。催化剂有助于抑制副产物O₃生成,提高CO₂和CO_x选择性。     

载体改性对Cu/B/Al2O3结构及其催化醋酸仲丁酯加氢性能的影响

以γ-Al₂O₃为载体采用分步浸渍法制备了不同金属氧化物进行载体改性的Cu/B/M/Al₂O₃(M=Mg,Ca,Ni)催化剂,并测试了其催化醋酸仲丁酯加氢反应的性能。结果表明,以NiO进行载体改性的催化剂导致酯加氢反应中大量酸催化产物及烃类出现;以MgO进行载体改性不利于金属Cu的分散且催化剂的结构稳定性较差;以CaO对γ-Al₂O₃载体进行改性不仅能够促进金属Cu的分散,提高催化剂的酯加氢活性和产物选择性,而且可以有效减少反应中非活性碳物种在催化剂表面的沉积。     

Research progress of γ-alumina support

由于γ-Al₂O₃载体的孔结构、表面酸性等性质的可调性,γ-Al₂O₃载体被广泛应用于催化剂载体领域。催化剂的孔结构、表面性质均取决于γ-Al₂O₃载体,因此通过掌握γ-Al₂O₃载体性质的可调变规律就可制备出适合特定催化反应的高性能载体。本文以γ-Al₂O₃载体制备及γ-Al₂O₃载体后处理等过程为出发点,详细评述了近年来γ-Al₂O₃载体的孔结构、表面酸性和水热稳定性等性质调变的最新研究进展,并指明了γ-Al₂O₃载体今后研究重点和发展方向。     

ZrO2-Al2O3复合氧化物催化反应精馏合成碳酸二甲酯

采用共沉淀法制备了一系列不同Al₂O₃含量的ZrO₂-Al₂O₃复合氧化物,并在催化精馏实验装置中考察了该催化剂在碳酸丙烯酯（PC）与甲醇酯交换制备碳酸二甲酯（DMC）过程中的催化性能。通过X射线衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、CO₂程序升温脱附（CO₂-TPD）和NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）等手段对所制备的催化剂进行了表征。结果表明,催化剂表面存在的酸碱性位点是制约PC与甲醇酯交换性能的重要因素。复合氧化物中Al₂O₃含量可以有效调控催化剂的结构特征和表面的酸碱性质,不同于ZrO₂或Al₂O₃单金属催化剂,复合氧化物ZrO₂-Al₂O₃在合成过程中形成了稳定的固溶体结构,导致催化剂表面弱酸量增加,并产生了强碱位点。数据分析表明,催化剂表面的强碱和弱酸含量高时,其催化活性高,说明该反应具有酸碱协同催化作用。当Zr/Al比为1时,弱酸和强碱量均达到最大值,PC的转化率和DMC选择性可达到98.14%和99.96%。催化剂在经过12次循环使用后依旧保持较高的活性,具有良好的结构稳定性。     

系列催化剂同时脱硫脱硝性能

FCC烟气中的SO₂和NO是主要的大气污染物,选择性催化还原是一种很好的脱除方法。采用浸渍法制备了CuO不同负载量的CuO/γ-Al₂O₃系列催化剂,通过XRD和H₂-TPR对催化剂进行表征,使用常压固定床流动法微型催化反应装置考察催化剂在以CO为还原气时,同时脱硫脱硝的催化活性。结果表明,CuO作为活性组分很好地分散在γ-Al₂O₃载体上,不破坏其结构;不同CuO负载量的CuO/γ-Al₂O₃催化剂具有良好的脱硫脱硝活性,脱硝率超过95.00%,脱硫率最低也能达到80.00%,CuO负载质量分数为10%的CuO/γ-Al₂O₃催化剂有最佳的脱硫脱硝活性;以CO作还原剂,CuO/γ-Al₂O₃系列催化剂的活性温度较高,脱硝率在700 ℃达到最大,为97.90%,脱硫率在760 ℃达到最大,为93.34%。CuO负载质量分数为10%的CuO/γ-Al₂O₃催化剂可作为一种较好的高温脱硫脱硝催化剂。     

Fe/γ-Al2O3催化剂上CO同时还原NO和SO2研究

研究了不同载体(γ-Al₂O₃、HZSM-5、TiO₂、SiO₂和MgO)负载Fe催化剂上CO还原NO反应及CO同时还原NO和SO₂反应。结果表明,Fe/γ-Al₂O₃催化剂对CO与NO反应具有良好的催化活性,但随着反应时间的延长,催化剂很快失活;在CO和NO反应中加入SO₂,可以明显改善Fe/γ-Al₂O₃催化剂对CO还原NO反应的活性稳定性;O₂和H₂O对催化剂活性的影响较大,CO₂对催化剂的影响较小。XRD结果表明,FeS₂是催化剂的活性中心,在CO与NO反应后,FeS₂转变为催化惰性的Fe₇S₈而导致催化剂活性下降;在CO与NO及SO₂反应体系中引入O₂后,Fe/γ-Al₂O₃催化剂上的活性组分FeS2被氧化为Fe₂O₃,导致催化剂失活。     

La-Al2O3催化正丁醛自缩合合成辛烯醛反应

辛醇(2-乙基己醇)是一种重要的增塑剂醇。正丁醛自缩合合成辛烯醛是工业生产辛醇的重要步骤之一。为克服工业正丁醛自缩合反应因使用强碱水溶液催化剂所带来的设备腐蚀、污染环境、生产成本高等缺点,采用La改性γ-Al₂O₃催化剂(La-Al₂O₃)催化正丁醛自缩合反应。首先研究了制备方法和制备条件对La-Al₂O₃催化性能的影响,发现采用胶溶法、于700℃下焙烧4 h得到的La-Al₂O₃催化性能较好,具有相互匹配的酸碱中心是催化性能较好的关键。以适宜条件下制备的La-Al₂O₃为催化剂,研究了反应条件对正丁醛自缩合反应的影响,得到适宜的反应条件为:催化剂与正丁醛质量比为0.15、反应温度180℃、反应时间8 h。在此条件下,正丁醛的转化率最高达到90.6%,辛烯醛的选择性为91.7%。该催化剂重复使用4次,催化活性无明显下降。通过对反应液进行GC-MS分析,确定了正丁醛自缩合反应体系中的副产物,进而推测了可能的副反应,建立了La-Al₂O₃催化正丁醛自缩合合成辛烯醛的反应网络。     

η-Al2O3与γ-Al2O3在CS2催化水解反应中的性能比较

通过制备高纯度的前驱体湃铝石获得了η-Al₂O₃材料,采用XRD验证了η-Al₂O₃与γ-Al₂O₃在晶相结构上的差异,比较了两者的表面形貌、织构及酸碱性能,结果显示,η-Al₂O₃与γ-Al₂O₃的比表面积相当,但η-Al₂O₃具有更弱的弱碱位和较少的强碱位,并拥有丰富的中等强度酸性位。将η-Al₂O₃与γ-Al₂O₃作为催化剂应用于CS₂水解反应,结果表明,在(200~450) ℃测试温度范围内,η-Al₂O₃催化剂对CS₂的水解活性始终优于γ-Al₂O₃,两种催化剂上CS₂反应的浓度效应也明显不同,推测与它们的酸碱性质影响了对CS₂的吸附能力有关,导致两者催化CS₂水解反应遵循了不同的机制。     

硫化型NiMo加氢催化剂制备与表征

以四硫代钼酸铵溶液和硝酸镍溶液为浸渍液,根据活性组分Ni和Mo浸渍顺序的不同,采用真空饱和浸渍法制备了MN系列和NM系列 NiMoS/γ-Al₂O₃催化剂。在固定床加氢中试反应装置上研究了NiMoS/γ-Al₂O₃催化剂对二苯并噻吩加氢反应的催化性能,结果表明,NiMoS/γ-Al₂O₃催化剂对二苯并噻吩加氢反应具有良好的活性和选择性。Ni助剂的加入,有利于二苯并噻吩加氢反应的活性和选择性。MN-0.3为最优NiMoS/γ-Al₂O₃催化剂。在空速10 h^-1、反应压力2.0 MPa、氢油体积比300∶1、氢气预处理温度320 ℃和反应温度300 ℃条件下,催化剂对二苯并噻吩加氢反应转化率达83.9%,加氢反应活性较高。     

柠檬醛在La2O3/γ-Al2O3催化剂上的等温吸附

对柠檬醛-乙酸乙酯溶液中柠檬醛在La₂O₃/γ-Al₂O₃催化剂上等温吸附行为进行了研究。结果表明,30 ℃柠檬醛在La₂O₃/γ-Al₂O₃催化剂上的吸附动力学符合准二阶吸附动力学模型,吸附动力学方程为：1/q_t=2.350/t+0.063 3(R²=0.998 5)。（30~65） ℃柠檬醛在La₂O₃/γ-Al₂O₃催化剂上的等温吸附符合Langmuir方程,温度升高使柠檬醛的饱和吸附量增加,吸附热为32.19 kJ·mol^-1。     

固体酸表面B酸和L酸与果糖转化制乳酸甲酯产物分布

制备了γ-Al₂O₃、HZSM-5、SnOPO₄、SnZrOPO₄(1:1)、SO₄^2-/ZrO₂5种不同的固体酸催化剂,采用NH₃程序升温脱附、吡啶原位吸附红外对催化剂进行了表征。考察了固体酸催化果糖在甲醇中转化的催化性能,结果表明,果糖的转化率均高于98%,产物分布与固体酸表面L酸、B酸酸量具有显著的相关性,乳酸甲酯的收率随着L酸量的减少而降低,L酸催化剂γ-Al₂O₃催化,主产物只有乳酸甲酯,收率为24.4%。而L酸位和B酸位共存的固体酸,产物中有乳酸甲酯、乙酰丙酸甲酯,并且乙酰丙酸甲酯的收率随着B酸量的增多而升高。最后考察了典型L酸γ-Al₂O₃及B酸L酸共存的固体酸HZSM-5不同反应时间的产物分布,结合气相-质谱联用对产物定性分析,得出了果糖转化过程L酸位催化和B酸位催化的反应路径。     

氧化还原法制备Mn3O4催化剂及其甲苯催化氧化性能与机理研究

在氧化还原法制备α-MnO₂的基础上，通过控制焙烧温度和气氛制备了Mn₃O₄催化剂，系统考察了其甲苯催化性能。结果显示，Mn₃O₄催化性能优于MnO₂，并且在230℃下保持转化率90%以上稳定运行100 h。原位红外等表征结果表明，与MnO₂相比，Mn₃O₄具有适当的氧化还原能力、更高的晶格氧活性、更多的表面吸附氧和更强的甲苯吸附能力，促使催化剂表面苯甲酸物种的快速转化，进而提高其甲苯催化性能。本研究可为锰基催化剂的制备及其甲苯催化氧化性能提升机理研究提供参考。