乙醇-盐酸辅助脱模制备Ni/Al-KIT-6介孔催化剂及其正庚烷异构性能

采用乙醇-盐酸萃取辅助高温焙烧法(萃取 焙烧两步法)脱除模板剂(聚环氧乙烷(PEO) 聚环氧丙烷(PPO) 聚环氧乙烷聚合物,P123),经金属Al原位掺杂改性,水热晶化法合成了一种具有蠕虫状形貌的Al/KIT-6介孔分子筛,使用浸渍法制备了不同镍负载量的Ni/Al-KIT-6金属-酸双功能催化剂。采用XRD、N₂吸附-脱附、NH₃-TPD、IR、SEM和TEM等表征手段对Al-KIT-6分子筛及催化剂样品进行物化性能分析,并以正庚烷为反应原料,对Ni/Al-KIT-6催化剂样品进行正庚烷异构化反应性能评价。结果表明：采用萃取 焙烧两步法可以有效脱除模板剂,相比于常规焙烧法和萃取法脱除模板剂制备的分子筛样品,萃取-焙烧两步法脱除模板剂制备的KIT-6分子筛样品具有更大的比表面积、孔体积,同时孔径分布更加均一;分子筛骨架中掺杂Al原子增加了分子筛的酸性;在氢气流速30 mL/min、重时空速7.6 h^-1、反应温度190 ℃、反应时间3 h,常压的条件下,镍负载质量分数为5%的Ni/Al-KIT-6催化剂作用下进行庚烷异构化反应,正庚烷转化率最高为26.8%,异庚烷选择性高于99.5%。     

新型HPWs/MIL-101催化剂的制备及其对环戊烯选择氧化反应的催化性能

采用浸渍法在介孔金属-有机骨架材料MIL-101上负载磷钨酸(HPWs),制得一种新型HPWs/MIL-101非均相催化剂。利用XRD、N2吸附、TG和FTIR等手段对该催化剂进行了表征,研究了该催化剂在环戊烯(CPE)选择氧化制备戊二醛(GA)反应中的催化性能。实验结果表明,MIL-101对HPWs具有很高的负载阈值,且将HPWs固载到MIL-101上后MIL-101仍能很好地保持其晶体骨架结构。HPWs高度分散在MIL-101的介孔笼中,与MIL-101有较强的相互作用,提高了该催化剂的热稳定性且可有效防止HPWs的流失。在HPWs负载量为30%(w)、n(CPE)∶n(H2O2)∶n(HPWs)=1 000∶2 100∶3、V(叔丁醇)∶V(CPE)=10、35℃、24 h时,CPE转化率达到100.0%,GA收率达到70.1%。该催化剂具有较好的重复使用性能。     

Pd/HZSM-5催化剂上正庚烷异构化反应特性的研究

以正庚烷为模型化合物，利用微反-色谱方法考察分子筛硅铝比、晶粒大小以及贵金属Pd负载量对Pd/HZSM-5催化剂上正庚烷异构化反应特性的影响。结果表明：随着硅铝比的增大，酸性中心数目减少，正庚烷转化率降低，异构化选择性提高；分子筛的晶粒大小对载体酸性和外比表面积的影响不大，使其对Pd/ZSM-5催化剂上正庚烷异构化反应的影响较小；负载Pd后，正庚烷转化率和异构化活性显著提高，当Pd负载量超过0.4%时，催化剂金属功能与酸性功能达到平衡，正庚烷转化率及异构化活性不再发生明显变化。     

MIL-101固载化羧基咪唑离子液体在温和条件下催化CO_2环加成反应

利用羧基与金属Cr~(3+)的配位作用,将羧基咪唑离子液体1-丙酸-3-甲基咪唑氯原位组装于金属-有机框架材料MIL-101骨架结构中,制成了具有丰富Lewis酸、碱性活性位点的多相催化剂MIL-101-CFIL,并将其用于催化CO_2与环氧氯丙烷的环加成反应,考察了反应温度、CO_2压力对产物氯丙烯碳酸酯产率和选择性的影响。元素分析、XRD、SEM、N_2吸脱附等表征结果证明离子液体成功固载到MIL-101骨架中。催化剂中的Lewis酸、碱性两种活性位点对CO_2的环加成反应有良好的协同催化效应,从而在无溶剂、无助剂及温和的条件下高效催化转化CO_2。在最佳反应条件(50℃、0.5MPa CO_2、24h)下,产物氯丙烯碳酸酯的产率和选择性分别高达为98.5%和99.2%,反应后催化剂经过离心即可分离回收利用,重复使用4次后仍保持较高的反应活性。     

MIL-101（Cr）在H2O2氧化环己烷反应中的催化性能

采用水热合成法制备了MIL-101(Cr)催化剂,考察了反应条件对其在H2O2氧化环己烷反应中催化性能的影响。利用XRD、FT-IR和UV-Vis等手段对MIL-101(Cr)反应前后结构的变化进行了表征。结果表明,MIL-101(Cr)在所选择的反应体系中存在Cr析出现象,其结构在以H2O2为氧化剂的反应体系中不稳定,经反应后形成了无定型物质,但催化活性不仅远高于新鲜MIL-101(Cr),而且还在重复利用中表现出良好的稳定性。     

季铵盐离子液体功能化金属-有机骨架材料温和条件下催化CO_2环加成反应

将季铵盐离子液体4-(苯甲酸)三乙胺溴(QAIL)固载于金属-有机骨架材料MIL-101中,得到一种兼具酸碱活性位点的新型功能化金属-有机骨架材料FMOF-QAIL,并用于温和条件下催化转化CO_2与环氧氯丙烷(ECH)的环加成反应。季铵盐离子液体不仅作为Lewis碱性位点对CO_2具有强吸附能力,与催化剂中的Lewis酸性位点实现对环氧化物协同催化,同时还提供卤素反离子作为亲核试剂参与环加成反应。在反应温度70℃、CO_2压力0.1 MPa下,无需溶剂和助催化剂,产物氯丙烯碳酸酯(CPC)的产率和选择性分别高达95%和99%。     

H-Zr-MCM-48的合成及其正庚烷异构性能

通过水热法成功合成了锆掺杂的MCM 48（Zr MCM 48）介孔材料,并用离子交换制得H Zr MCM 48催化剂。采用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、氮气吸附 脱附等测试手段对样品进行表征。结果表明,所合成的Zr MCM 48及H Zr MCM 48仍保持立方有序介孔结构,H Zr MCM 48催化剂的酸性及催化稳定性均有所提高。在正庚烷异构化探针反应中,同等反应条件(锆/硅摩尔比为002、反应温度为260℃、反应时间为130 min)下,与Zr MCM 48相比,H Zr MCM 48对正庚烷异构化反应的催化性能更好,转化率和选择性分别达到446%和945%。相对较高的多支链异庚烷产物比例表明,所合成的H Zr MCM 48催化剂对于烷烃异构化有良好的应用潜力。     

Ni/(ZSM-5/MCM-41)催化剂的制备及其催化庚烷异构性能

以ZSM-5为硅源、NaOH为碱源、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板剂,采用水热合成法制备ZSM-5/MCM-41复合分子筛,并浸渍负载金属Ni,制得金属-酸中心双功能催化剂;利用X射线衍射光谱、N2吸附-脱附、氨程序升温脱附和透射电镜等表征手段,考察碱溶条件及Ni负载量对催化剂结构和性能的影响;进而考察催化剂对正庚烷异构化反应的催化性能。结果表明：ZSM-5/MCM-41复合分子筛的最佳NaOH浓度为1.5 mol/L,最佳碱溶温度为40 ℃,最佳碱溶时间为30 min;得到的复合分子筛的酸性适宜且具有典型的微孔/介孔复合结构;负载Ni后,金属Ni均匀地分散在复合分子筛表面;使用2%Ni/(ZSM-5/MCM-41)催化正庚烷异构化反应,在反应温度290 ℃下,正庚烷的转化率达65.44%,异庚烷的选择性达70.59%。     

SBA-1和Zr-SBA-1负载Pt-H3PW12O40催化剂的异构化性能

 以正硅酸乙酯为硅源、异丙基氧锆为锆源、十六烷基三乙基溴化铵(CTEABr)为模板剂,采用原位合成法在强酸性条件下合成出具有立方相结构的 SBA-1和Zr-SBA-1。采用共浸渍法制备出 SBA-1和 Zr-SBA-1负载 Pt-H₃PW₁₂O₄₀催化剂2%Pt-30%HPA/SBA-1和2%Pt-30%HPA/Zr-SBA-1。利用 XRD、FT-IR 和 N2吸附-脱附手段对样品进行了表征。在微型固定床反应装置上考察了催化剂对正戊烷的异构化催化性能。并对3种不同结构的 SiO₂载体(SBA-1、MCM-41、SiO₂)负载 Pt-HPA 催化剂的异构化催化性能进行了对比。结果表明,2%Pt-30%HPA/SBA-1催化剂表现出最高的异构化催化活性,正戊烷异构化反应终点(120 min)时,正戊烷转化率和异戊烷选择性分别为65%和96%。当向 SBA-1骨架中掺杂 Zr 元素以后,2%Pt-30%HPA/Zr-SBA-1催化剂的异构化催化活性急剧下降,且 Zr 的掺杂量对催化剂活性没有显著影响。3种不同结构 SiO₂载体的比表面积大小与其相应的负载 Pt-HPA 催化剂异构化催化活性高低顺序一致,载体比表面积大小是影响催化剂异构化催化活性高低的重要因素。     

Pt/脱铝Y沸石催化剂上正庚烷加氢异构化

考察了三种脱铝Y沸石及HZSM -5沸石负载的Pt双功能催化剂上正庚烷加氢异构化的反应性能 ,用IR、2 9Si(2 7Al)MASNMR和低温N2 吸附表征了催化剂的物化性质 ,揭示了催化剂中Pt含量、载体酸性和孔结构对催化剂反应性能的影响。结果表明 ,一种利用水蒸气和酸联合脱铝改性的Y沸石上负载 0 4% (质量分数 )Pt的催化剂使异构化产物选择性达 95 %以上 ,同时保持近 2 0 %的正庚烷转化率。     

正庚烷在分子筛负载杂多酸催化剂上的异构化

 采用浸渍法制备了分子筛负载杂多酸催化剂Ni-SiW₁₂/MCM-41，在常压连续固定床反应器中考察了其对正庚烷加氢异构化反应的催化性能，讨论了焙烧温度、活性组分含量、还原温度和反应条件对催化剂性能的影响。结果表明，以焙烧温度为400℃制备的含Ni质量分数4%、SiW₁₂质量分数30%的Ni-SiW₁₂/MCM-41催化剂在还原温度400℃、反应温度300℃、反应时间6h的条件下，催化正庚烷加氢异构化反应的性能较好，正庚烷转化率可达18.5%，异构化选择性可达74%。     

MoO3-WO3/TiO2-SiO2催化剂对正庚烷异构化的催化性能

 采用溶胶-凝胶法制备了TiO₂-SiO₂复合氧化物载体,浸渍法制备了MoO₃-WO₃/TiO₂-SiO₂催化剂,通过XRD、BET表征了催化剂的物化性质,并在连续流动固定床反应器上考察了MoO₃-WO₃/TiO₂-SiO₂催化正庚烷临氢异构化反应性能,讨论了催化剂制备条件和反应条件对其正庚烷异构化催化性能的影响。结果表明,当 w(MoO₃)=5%、w(WO₃)=15%、w(TiO₂)=80%、w(SiO₂)=20%、焙烧温度773 K、还原温度723 K、反应温度553 K、还原时间6 h 时,MoO₃-WO₃/TiO₂-SiO₂催化剂对正庚烷异构化反应表现出最高催化活性,此时正庚烷转化率可达23.12%, 异庚烷选择性可达77.32%。     

Ni-WO_x催化剂上正庚烷的加氢异构化反应

采用浸渍法制备了Ni-WOx催化剂,在常压连续流动固定床反应器上考察了Ni-WOx催化剂对正庚烷加氢异构化反应的催化性能,讨论了焙烧温度、Ni含量、还原温度和反应条件对Ni-WOx催化剂性能的影响,采用X射线衍射对Ni-WOx催化剂进行了表征。实验结果表明,当焙烧温度为800℃、还原温度为525℃、Ni质量分数为2%时,Ni-WOx催化剂的性能较好,催化剂的活性组分主要为WO2。在300℃、正庚烷重时空速0.68h-1、H2流量18mL/min、反应时间6h的条件下,在该催化剂上正庚烷的转化率达到49.39%,异构庚烷选择性达87.34%。正庚烷在该催化剂上按双功能机理进行加氢异构化反应。     

18 m循环流化床提升管内压力信号的功率谱密度分析（流态化约稿）

本研究以高度18 m，直径为80 mm的提升管反应器为研究对象，基于装置稳定运行状态下提升管不同轴向位置的压力数据，应用功率谱密度方法分析了其内部的气固流动特征。研究结果表明，功率谱密度呈现低频高能的现象，提升管内的压力信号波动主要受气固间相互作用包括气固相互摩擦、颗粒间碰撞、聚并等行为的控制，随着颗粒循环速率的增大，提升管内颗粒行为发生频次升高，压力波动程度增强。随着提升管轴向位置的升高，压力信号波动程度逐渐减弱，其中在提升管顶部区域功率谱的低频高能现象基本消失，说明在提升管底部区域气固间的相互作用较强，引起压力波动程度较大，而充分发展区域内的气固间相互作用处于稳定状态，压力波动较弱。     

纳米碳纤维催化丙烷氧化脱氢性能的研究

研究了纳米碳纤维(CNF)新型碳材料催化丙烷氧化脱氢反应的催化性能。通过透射电子显微镜、高分辨率透射电子显微镜、N2吸附及空气气氛中的热重分析方法表征CNF的结构与纯度,考察纯化和氧化活化处理对其催化性能的影响。实验结果表明,化学气相沉积法合成的CNF含有较多金属杂质及表面缺陷位;通过高温热处理能有效去除CNF中的金属杂质,并提高其石墨化程度,催化剂的热稳定性大大提高;A r气氛中1 700℃高温热处理12h,再经过600℃空气氧化活化后得到的CNF为高效的丙烷氧化脱氢催化剂;采用该催化剂,在反应温度550℃、丙烷的转化率51.75%的条件下,丙烯的选择性达32.46%;对于该催化剂,提高反应温度和氧烷比可增加丙烯的收率。     

Keggin型磁性多酸负载型催化剂的制备及其燃油氧化脱硫性能

采用简单的一锅法合成了一类氨基修饰的磁性MIL-101(Cr)载体固载下的Keggin型多酸催化剂,即Fe₃O₄@MIL-101-PMoW(简称FeCuP),通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、N₂吸附-脱附等温(BET)以及振动样品磁强计(VSM)等手段对其组成、形貌等进行表征。采用该催化剂催化以空气中的氧气为氧化剂、以二苯并噻吩(DBT)为硫源的正十二烷模拟油样。结果表明,多酸具有较好的脱硫效果,随着多酸活性组分的引入,在最优反应条件下,FeCuP催化氧化模拟燃油中DBT的脱硫率可在75 min内达到100%。此外,磁性材料的修饰可大大增加FeCuP催化剂的回收率,采用简单的外加磁场即可实现催化剂的回收与再利用,重复使用10次以上仍保持95%以上的脱硫率。FeCuP催化剂在脱硫率以及重复使用次数上的明显优化满足了当今脱硫工业化的使用要求,具有较大的利用及推广价值。     

MOF-74负载磷钨酸催化剂的制备及其催化环己烯氧化制己二酸性能

以Cu²⁺为金属中心、2,5-二羟基对苯二甲酸为有机配体、磷钨酸（H₃PW₁₂O₄₀,简称PTA）为活性组分,采用热溶剂法一步原位合成PTA负载量（w）为x%的一系列PTA/Cu-MOF-74催化剂（x%PTA@Cu-MOF-74,x＝0,10,20,30,40）。采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、扫描电镜和氮气吸附-脱附等表征手段对制得催化剂进行系统分析,同时对其催化环己烯氧化合成己二酸的活性进行测试。结果表明:PTA活性组分成功负载到Cu-MOF-74骨架中,并且MOF-74的骨架结构保持完整;在反应温度为80 ℃、反应时间为6 h、环己烯进料量为1 mL、双氧水（H₂O₂质量分数30%）进料量为 4.5 mL、10%PTA@Cu-MOF-74催化剂用量为0.2 g的反应条件下,己二酸的产率最佳,为61.96%;相同试验条件下上述催化剂重复使用4次后,己二酸的产率仍达59.89%,与使用新鲜催化剂时相比降低幅度仅为3.3%。