近几年整体式催化剂的开发与应用

介绍整体式催化剂相较于传统催化剂的优越性以及在汽车尾气与环保、强吸热/放热及耦联催化重整反应、脂交换反应、烃类燃烧或氧化反应中的研究及应用。阐述整体式催化剂结构性能及相关数学建模方面的最新研究。通过对整体式催化剂制备及应用的系统分析,提出整体式催化剂仍需解决工艺繁琐、活性成分负载困难和内部结构不明确等观点。同时,整体式催化剂可对催化剂研发提供一种切实可行的解决问题的方法和思路。     

整体式催化剂在催化燃烧中的研究进展

挥发性有机物对环境和人体健康都有极大的危害。催化燃烧是当下应用于VOCs治理的常用技术之一。整体式催化剂具有热膨胀系数小、高耐火性、热稳定性和机械强度好等优点。主要针对整体式催化剂的组成、制备技术以及在催化燃烧中的应用进行了总结,同时对整体式催化剂的发展前景进行了展望。     

炭涂层型整体式催化剂的研究进展

碳元素是一切有机生命体的骨架元素,由其演变而成的炭材料具有多样性,一直以来都备受研究。炭材料来源广泛,具备高比表面积、发达孔隙结构以及良好热-化学稳定性等特征。因此,被广泛运用于催化、吸附和分离等诸多领域。尤其是作为催化剂载体,在很多反应中都展现出优异的性能。然而传统催化剂的形态限制了其在多相连续反应中的应用,对此,有学者尝试将炭材料与整体式框架结构有机结合。制备得到的新型炭涂层型整体式催化剂,有效地弥补了传统催化剂形态上的缺陷,进一步拓宽了其应用范围。基于此,将对炭涂层型整体式催化剂的制备方法和研究现状进行阐述,详细介绍该催化剂的实际应用效果以及影响其性能的相关因素,最后对炭涂层型整体式催化剂的研究前景进行展望。     

炭涂层型整体式催化剂的研究进展

碳元素是一切有机生命体的骨架元素,由其演变而成的炭材料具有多样性,一直以来都备受研究。炭材料来源广泛,具备高比表面积、发达孔隙结构以及良好热-化学稳定性等特征。因此,被广泛运用于催化、吸附和分离等诸多领域。尤其是作为催化剂载体,在很多反应中都展现出优异的性能。然而传统催化剂的形态限制了其在多相连续反应中的应用,对此,有学者尝试将炭材料与整体式框架结构有机结合。制备得到的新型炭涂层型整体式催化剂,有效地弥补了传统催化剂形态上的缺陷,进一步拓宽了其应用范围。基于此,将对炭涂层型整体式催化剂的制备方法和研究现状进行阐述,详细介绍该催化剂的实际应用效果以及影响其性能的相关因素,最后对炭涂层型整体式催化剂的研究前景进行展望。     

钴锰整体式催化剂的电沉积法制备及NO催化氧化性能

整体式催化剂性能高效、应用广泛,而制备方法是影响其性能的关键因素,因此探究简单高效的制备方法对整体式催化剂的工业应用至关重要。本研究以碳纤维布为载体,采用电沉积方法制备了一系列钴锰整体式催化剂,在固定床反应装置上考察了其催化氧化NO性能,并借助拉曼光谱仪、X射线衍射仪和扫描电镜等分析技术对催化剂进行表征。结果表明,采用电沉积法制备的钴锰二元催化剂比相同方法制备的氧化钴或氧化锰一元催化剂的粒径小,且钴锰比例对催化剂粒径影响很大,最小粒径为3～4nm。不同摩尔比例的钴锰二元催化剂焙烧之后物相差别较大,Mn/Co较高的催化剂的主要组成为Mn₃O₄,Mn/Co较低则趋向Co₃O₄,其中Mn/Co=2时,催化剂为(CoMn)(CoMn)₂O₄。电沉积法制备的钴锰整体式催化剂催化氧化NO的性能要远优于相同方法制备的氧化锰催化剂,在50℃下转化率均接近100%。     

整体式高温水煤气变换催化剂的初步研制

采用不同方法制备了整体式高温水煤气变换催化剂。利用经酸处理的蜂窝状堇青石作载体制备整体式催化剂，着重研究酸处理对堇青石载体结构、性能及其催化性能的影响。利用改性Al₂O₃涂层浸渍负载活性组分制备整体式催化剂，重点考察化学组成对整体式催化剂性能的影响。研究结果表明，蜂窝状堇青石经酸适当处理及表面改性后，可用作整体式催化剂的载体;K₂O、CuO及稀土氧化物对整体式催化剂的水煤气变换活性有很好的促进作用，而且多组分间存在的某种协同作用更有利于调变整体式催化剂的催化性能     

金属基离子液体催化生物质转化研究进展

生物质是自然界中含量丰富且唯一可再生的有机碳资源,可以经过化学反应转化为高附加值碳基化学品和燃料,被认为是传统化石资源的理想替代品。催化材料的设计开发是生物质资源开发和利用的关键所在,离子液体因其独特的可设计性,在生物质资源利用过程中得到广泛应用。鉴于金属活性中心的催化活性以及离子液体的可设计性,将金属活性中心引入离子液体中制备金属基离子液体催化剂在生物质领域受到广泛关注,并取得一定进展。基于上述背景,本文综述了近年来金属基离子液体催化剂在生物质催化转化过程中的研究进展,重点介绍金属氯化物型、多金属氧酸盐型金属基离子液体在生物质基碳水化合物、木质素催化转化制备平台化学品,以及油脂催化（转）酯化制备生物柴油方面的研究进展;同时还综述了金属螯合物型金属基离子液体以及离子液体金属盐在生物质催化转化方面的研究工作。此外,对金属基离子液体在生物质资源方面的应用进行了总结和展望,并对金属基离子液体催化剂的设计提出建议,以期有助于生物质资源的开发和利用。     

过渡金属催化5-羟甲基糠醛合成2,5-呋喃二甲酸研究进展

随着绿色合成理念的不断提升,以具有高催化活性、高稳定性及价格低廉等优势的过渡金属催化剂代替强氧化剂和贵金属催化剂催化氧化5-羟甲基糠醛(HMF)制备精细化学品,逐渐成为研究者关注的焦点。本文综述了近年来廉价过渡金属基催化剂用于催化HMF氧化制备2,5-呋喃二甲酸(FDCA)的相关研究,对该领域的最新研究进行了叙述,重点介绍了锰基、铜基、铁/钴基、镍基及其他催化体系在HMF氧化反应中的应用,主要包括锰基金属氧化物、CuCl_(2)催化体系、Fe_(3)O_(4)-CoO_(x)的磁性催化体系等。此外,在介绍上述催化剂的基础上,还对廉价过渡金属基催化剂催化HMF氧化制备FDCA的发展前景进行了展望。     

硫醚水相催化氧化研究进展

硫醚催化氧化制备亚砜和砜是有机合成中的一类重要反应。水作为一种廉价安全的绿色溶剂,在硫醚催化氧化反应中备受青睐。主要针对硫醚水相催化氧化反应中的重要金属基催化剂和有机酸催化剂的研究进行综述。在水相体系中,铁和锰等金属基催化剂、多金属氧酸盐及有机酸催化剂在硫醚催化氧化反应中均有良好的催化性能,多数硫醚类化合物转化率和选择性均达到90%以上。最后展望了硫醚水相催化氧化的发展方向,指出以来源广泛的O_2为氧化剂将是未来实现工业化应用的发展趋势。     

双基系推进剂用绿色燃烧催化剂研究进展

综述了双基系推进剂用绿色燃烧催化剂的研究现状,归纳总结了含铋、铜、钡、镁、锆等绿色金属基燃烧催化剂的特点及发展趋势,指出含金属铋的绿色燃烧催化剂催化性能优良,具有潜在的应用前景;含金属铜的绿色燃烧催化剂与其他金属盐复配使用,催化效果更好;含金属钡的绿色燃烧催化剂催化活性较低,但平台效果很好;含其他金属绿色燃烧催化剂还需加强应用研究。提出以下几点是今后研究的重点方向:绿色燃烧催化剂含能化、纳米化研究;新型碳材料负载纳米绿色金属基复合催化剂的制备和使用;双金属多功能绿色燃烧催化剂的制备和机理探究;铋-铜-炭三元复合催化剂体系协同作用的应用研究。附参考文献78篇。     

金属基体整体式催化剂的制备及在VOCs催化燃烧中的应用研究进展

催化燃烧是对挥发性有机物(VOCs)高效率、低污染的处理技术.以金属为基体制备的整体式催化剂因压降低、催化效率高,机械强度和热稳定好等优点是催化燃烧VOCs的研究热点.本文从金属基体结构选择、表面预处理、涂层制备和催化燃烧VOCs几个方面,对近年来金属基体整体式催化剂的研究进行了述评.由此指出,制备高性能的过渡涂层以及...     

规整结构催化剂及反应器研究进展

介绍了一种新颖的规整结构催化剂。它在废气排放处理等气相催化反应中已表现出优于常规催化剂的优良催化性能,在气液固多相催化反应领域的研究也表明它能够应用于更多的催化反应。将这种催化剂和反应器结构特性与常规催化反应中应用的固体催化剂和反应器进行了比较,结果表明它有可能替代浆态床和固定床反应器,具有良好的应用前景。     

整装反应器起燃阶段传热的数学模拟

整装反应器已经广泛地应用于催化领域,其暂态传热特性对反应器的起燃有重要作用。本文研究了整装反应器在反应点火前起燃阶段的传热,通过对绝热反应器建立的简单一维传热数学模型的求解,分析了固相轴向导热、气流性质、催化剂性质及反应器设计参数对传热的影响,比较了用金属体和陶瓷体时基体热响应的不同。     

固定源废气处理的催化剂涂覆工艺研究进展

由工业固定源排放的NO_x和挥发性有机物（VOCs）是大气复合污染物的重要前体物质。整体式催化剂常被用于脱除NO_x和VOCs。涂覆法是可工业化大规模生产整体式催化剂的工艺之一，具有活性组分用量少、生产成本低的优点，此工艺被广泛用于固定源废气处理的催化剂制备领域。但是由于高通量烟气的冲刷会造成表面活性组分损失和寿命降低，限制其应用，所以在设计催化剂的过程中不但需要关注催化剂涂层的高活性，还需要重点考察其耐磨损性。本文综述了国内外用于固定源废气处理整体式催化剂涂覆工艺的研究进展，主要分析了预处理方法对蜂窝陶瓷载体物理化学性质的影响；重点综述了蜂窝陶瓷负载催化剂活性组分的常规涂覆方法，分为间接涂覆法和直接涂覆法，进一步对间接涂覆法的第二载体涂层进行分类探讨，简述了直接涂覆法的浆料配方及工艺参数对涂层性能的影响，然后对两种涂覆工艺的优缺点进行论述，最后总结了整体式催化剂在固定源废气（NO_x和VOCs）处理领域的相关应用。     

油脂催化加氢催化剂的研究进展

介绍了国内外油脂加氢催化剂的研究状况及金属镍的催化原理、影响催化剂活性的因素、催化剂载体、催化剂中毒、催化剂制备方法、催化反应条件的控制等，指出开展油脂加氢催化剂研究的重要意义。     

3D打印在催化和吸附材料制备领域的应用

3D打印是一种快速成型技术,该技术在催化和吸附材料制备领域的应用目前已受到广泛重视。3D打印技术一方面能够拓展整体式催化/吸附材料的涵盖范围,实现材料的宏观结构优化和活性组分控制,同时有利于强化催化和吸附过程中的传质/传热过程,而且操作灵活,可靠性强,因此适于工业生产和实验室研究。本文介绍了催化/吸附材料制备过程中常见的几种3D打印技术,同时从打印策略和打印材料方面入手,综述了目前3D打印技术在催化和吸附领域的各项应用,并由此指出,目前3D打印技术可以将聚合物、碳材料、金属及金属氧化物、分子筛等材料纳入到整体式催化体系中,通过对材料结构和分布的控制对其催化和吸附性能进行影响,因此3D打印在催化和吸附材料制备领域的应用有着广阔的前景。同时指出材料微观结构控制、打印耗材及流程的标准化,以及以计算为依托的催化/吸附材料的整体式结构和活性位点分布控制是今后的研究重点。     

非均相金属钯配体催化剂的研究进展

Suzuki-Miyaura反应是一类具有工业化应用前景的C-C键合成反应。反应多数是在均相金属钯配体催化剂催化下完成。均相催化具有催化效率高、产品选择性好等优点,但催化剂回收困难,增加了反应成本,限制了其应用。非均相金属钯配体催化剂是将均相金属钯配体催化剂固载到载体上,使其在不影响反应活性和选择性的同时,实现循环使用,已成为Suzuki-Miyau-ra反应的研究热点。对几年来以有序介孔材料MCM-41和SBA-15、无机载体SiO2和Al2O3、聚苯乙烯和聚乙二醇等合成材料以及天然高分子材料为载体,制备非均相金属钯配体催化剂的方法及其催化性能进行了综述。     

Application of the monoliths in DeNOx catalysis

Air pollution abatement catalysis refers to catalytic technologies and processes for reducing emissions of environmentally unacceptable compounds. Major problems related to these catalytic clean-up technologies are mobile emission control, removal of nitrogen oxides (NO_x), sulphur compounds, volatile organic compounds (VOCs) and other pollutants generated by industry or by other stationary sources. Application of the monolith catalysts and/or reactors is a key solution to these problems. This overview describes basic features of the monolithic structures and discusses their development and application prospects focusing on DeNO_x catalysis. The status and ongoing modeling of the monolithic reactors are outlined. Particular emphasis is put on experimental validation and practical applications of the mathematical models of a monolithic reactor.     

Structured cobalt oxide catalyst for VOC combustion. Part I: Catalytic and engineering correlations

Structured reactors based on metallic carriers for catalysts of highly enhanced transport properties can be an interesting alternative to monolithic converters. In this study the carriers based on wire gauze have been shown to improve the efficiency of the VOC combustion simultaneously decreasing the converter length. A successful application of metallic microstructures needs proper methods of catalyst layering. This study focuses on non-equilibrium plasma (NEP) deposition technique which is referred to Langmuir–Blodgett (LB) film deposition and to wet impregnation. The cobalt oxide catalyst deposited on wire gauze and steel sheets were characterised by XPS and Raman microscopy and tested in n-hexane oxidation in tubular and gradientless (jet-stirred) reactors. The model cobalt catalysts showed sufficiently high activity in relation with Pt reference catalysts. The most important factor affecting the catalyst activity was the type of the carrier. The best performance was achieved for the catalysts deposited on wire gauzes.     

Fundamentals in the preparation of heterogeneous catalysts

The preparation of heterogeneous catalysts has by now lost all empirical aspects. The approach is scientific and involves a wide number of specific competencies of solid state chemistry, analytical chemistry, physical chemistry, kinetics, rheology, etc. The fundamental aspects in the preparation of heterogeneous catalysts starting from catalyst design up to the catalyst in its final form are briefly reviewed, with focus on the key factors in each preparation step and the main differences between laboratory and industrial scale preparations. The main properties of monolithic catalysts and their preparation methods are also reported, considering their relevance for environmental applications.