钒磷氧复合氧化物及其在催化领域的应用

钒磷氧（VPO）是一种重要的复合氧化物,在低链烷烃选择性氧化及氨氧化等反应中表现出优异的催化性能。VPO催化剂组成结构十分复杂,其晶相组成、表面形貌、酸强度等与制备方法有很大的关系,催化剂的制备方法也很大程度上影响着其催化性能。综述了VPO的不同制备方法;并对其主要晶型及特征、晶相之间的转化进行了系统分析,重点探讨了对该催化剂性能强化方法和方式的研究进展,对VPO催化剂的主要应用做了全面的概述,指出了VPO催化剂研究中存在的问题以及今后发展的方向和目标。采用先进的原位表征手段结合理论模拟计算揭示了VPO催化的构效关系,探索了VPO催化剂的新型合成方法,结合现代纳米材料理论,开发了高性能的纳微结构VPO催化剂。     

碱土金属醇类低共熔溶剂强化钒磷氧催化剂的制备及催化性能研究

钒磷氧(VPO)催化剂是目前实现正丁烷选择性氧化的唯一工业催化剂。利用金属助剂掺杂以及有机助剂强化是提高VPO催化剂性能的有效手段。本工作通过加入氯化镁醇类金属低共熔溶剂,实现了有机-金属助剂同时对VPO催化剂性能的调控。利用扫描电子显微镜(SEM)、BET全自动比表面与孔隙度分析仪(BET)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)等表征手段,深入探讨了合成过程中加入不同氢键供体乙二醇(EG)、1-4丁二醇(BDO)和甘油(GL)的低共熔溶剂对VPO催化剂微观形貌、比表面积、物相、表面性质和晶相转变温度的影响,同时利用固定床反应器对VPO催化剂催化正丁烷氧化制备顺酐的性能进行了评价。结果表明,氯化镁乙二醇低共熔溶剂调控制备的VPO催化剂具有分散性良好、比表面积大、活性面(020)的数量多、表面P原子富集和表面V平均价态低等特点,在丁烷氧化选择性制顺酐反应中表现出了良好的催化性能,为VPO催化剂的制备提供了新思路。     

磷酸氧钒催化剂制备及其催化氧化性能研究进展

综述磷酸氧钒(VPO)催化剂制备方法及其对烷烃类物质催化氧化反应的研究进展,分析催化剂制备过程中载体、助剂、还原剂、分散剂、磷钒原子比以及在醇类溶液中回流时间等对VPO催化剂性能的影响。介绍VPO催化剂对烷烃类物质选择性氧化反应的反应机理,并展望VPO催化剂未来发展方向。     

钒磷氧在醇类氧化反应中的应用研究

综述了近年来国内外研究VPO在醇类氧化反应中的应用进展,重点总结了不同制备方法、制备过程及不同氧源条件下VPO对醇类氧化反应的催化性能影响,探讨了VPO在醇类氧化过程中的反应机理,指出了VPO催化剂研究中存在的挑战以及未来需要突破的方向和目标。     

Ti/Zr助剂掺杂VPO催化正丁烷选择性氧化制顺酐

采用有机相法制备钒磷氧(VPO)催化剂,并在合成过程中加入Ti/Zr助剂,使用微型固定床反应器评价其催化正丁烷选择性氧化制顺酐的性能,考察了不同助剂元素及其化合物形式和添加量对催化剂性能的影响,分析了添加助剂对催化剂晶相及微观形貌的影响. 结果表明,加入助剂未改变催化剂的晶相结构,但促进了活性相(VO)2P2O7生成,且使反应后催化剂微观形貌发生改变,片层更破碎,活性相暴露,同时生成了利于反应的微量V5+;助剂金属Ti和Zr与V元素间的相互作用对催化剂表面P浓度及V价态都有一定影响;与不加助剂的VPO催化剂相比,相同反应条件下,Ti/Zr助剂修饰的VPO催化性能显著提高,摩尔比Zr/V为1.5%的Zr(NO3)4为助剂的催化剂的催化性能最佳,稳定状态下正丁烷的转化率高达99.1%,顺酐收率为54.4%.     

不同P与V比的Mo/VPO催化剂物相组成及其催化性能

采用有机相法制备了不同P与V物质的量比的Mo掺杂VOHPO₄·0.5H₂O前驱体,并通过体积分数为50%空气-40%氮气-10%水蒸汽混合气氛活化得到Mo/VPO催化剂,采用固定床反应器评价其催化正丁烷氧化制顺酐的性能。结果表明,Mo/VPO催化剂催化活性随P与V物质的量比的增大而降低,但顺酐选择性与P与V物质的量比并不呈线性关系,P与V物质的量比为0.9的Mo/VPO催化剂具有最佳的催化性能。XRD分析表明,Mo/VPO催化剂催化正丁烷氧化制顺酐的主要活性物相为(VO)₂P₂O₇和钒磷云母相,形成的主要因素不是P与V物质的量比,而是由焙烧条件决定。低P与V物质的量比的Mo/VPO中存在的少量V₂O₅物相能够提升催化剂的活性和顺酐选择性,但含量过高会因深度氧化降低催化性能。催化剂中存在的钒磷云母相有利于缩短催化剂稳定时间并提升催化性能。     

MoVTeNbO催化剂用于丙烷选择氧化与氨氧化研究进展

综述了复合金属氧化物催化剂MoVTeNbO的研究进展,重点介绍了制备过程中溶液的pH值、干燥方式的选择及热处理过程对催化剂活性相形成的影响,阐述了在晶相结构方面最新的研究成果以及晶相结构与催化反应性能的关系。总结了在该催化剂上丙烷氧化制丙烯酸和氨氧化制丙烯腈的反应机理。优化制备条件、提高晶格氧的扩散速率,调控催化剂的酸碱性以及引发活化烃或氧的活性中心是获得优良催化性能的关键因素。     

V4+和V5+比例对钒磷氧催化NO2氧化环己烷性能的影响

采用浸渍法制备不同钒价态结构的钒磷氧(VPO)复合氧化物催化剂,测试其对NO₂氧化环己烷制备己二酸的催化性能,并采用XRD、XPS、H₂-TPR和UV-Vis DRS等手段进行表征,考察不同过渡金属掺杂对VPO中钒价态结构的影响,以及催化氧化环己烷性能的影响。研究结果表明,过渡金属的引入能够改变VPO中β-VOPO₄和(VO)₂P₂O₇两种晶相结构,从而调变V⁵⁺和V⁴⁺的比例,且钒的价态比例对NO₂氧化环己烷反应具有重要影响。同时含有V⁵⁺和V⁴⁺的M/AlVPO催化剂的催化性能明显高于纯V⁵⁺的β-VOPO₄和纯V⁴⁺的(VO)₂P₂O₇催化剂。其中,以V⁴⁺/V⁵⁺为0...     

丁烷氧化制顺酐VPO催化剂前躯体的研究进展

综述了正丁烷选择性氧化制顺酐VPO催化剂的制备方法和催化机理的研究进展,分析了制备过程中溶剂和还原剂种类、磷钒原子比、还原温度及时间、添加助剂、老化条件、干燥条件及载体添加对催化剂性能的影响,介绍了VPO催化剂选择氧化丁烷制顺酐的反应机理,并展望了VPO催化剂未来的发展方向。     

顺酐生产用VPO催化剂的研究进展

综述了正丁烷选择性氧化制顺酐VPO催化剂的研究进展,介绍了催化剂制备过程中添加载体及助剂对催化剂性能的影响,讨论了正丁烷选择氧化制顺酐的反应机理,并结合国内外研究现状对VPO催化剂未来的发展方向作了展望.     

掺杂铋助剂对钒磷氧催化剂性能的影响

通过在有机相法制备钒磷氧催化剂前体的过程中引入铋助剂,考察了不同n(Bi)/n(V)催化剂的催化性能。结果表明,当n(Bi)/n(V)=0.01时,催化剂(Bi0.01-VPO)的收率达到最大(42.6%),与没有掺杂铋助剂的催化剂(VPO)相比其转化率由31%提高到71%。采用BET、XRD、SEM、XPS分析手段,对催化剂(Bi0.01-VPO)与(VPO)进行比较分析,发现添加铋助剂改变了催化剂物相组成和微观形貌,使催化剂表面钒的平均氧化态和表面n(P)/n(V)比都有所升高,略微增大了催化剂的比表面积。     

不同干燥法对VPO催化剂物性的影响

以两种不同方法制备VPO催化剂, 分别采用超临界流体干燥法(SCFD)和常规干燥法干燥。用BET和XRD等测试手段考察了催化剂在400℃下焙烧后的粒子比表面大小和晶相组成。实验结果表明, 采用超临界流体干燥法比采用常规干燥法所制得的催化剂比表面大得多, 且对催化剂晶相组成也有一定的影响。     

合成温度对VPO催化剂比表面的影响

在不同的温度下制备VPO催化剂，采用BET、XRD和SEM等测试手段考察制备温度对催化剂的比表面及晶相结构的影响。实验结果表明，温度对比表面和晶相结构的影响存在一个最佳值。选择适宜的制备温度可以使催化剂晶粒变小，比表面增大，活性相含量增加。     

VPO催化剂催化正丁烷氧化工艺条件的研究

采用有机相还原法制备了VPO催化剂,并将其用于正丁烷催化氧化合成顺酐。利用单因素实验考察反应温度、原料气组成和空速对催化反应的影响。结果表明,在反应温度420℃、正丁烷物质的量分数1.5%和体积空速1 800 h-1工艺条件下,正丁烷转化率83.23%,顺酐选择性70.59%。     

臭氧催化氧化技术在废水处理中的研究进展

介绍了催化臭氧氧化的主要类别,分别叙述了均相和非均相臭氧催化氧化技术在降解废水中的应用及作用机理。分析了溶液pH值,臭氧投加量、投加方式、反应器,催化剂,反应温度等因素对臭氧催化氧化体系的影响。针对催化剂在催化臭氧氧化处理废水中存在的问题,对催化剂的制备指出改进的建议。根据不同的工业废水制备专项催化剂,并且与高效反应器结合是未来非均相催化臭氧化技术的发展方向。     

臭氧催化氧化技术在废水处理中的研究进展

介绍了催化臭氧氧化的主要类别,分别叙述了均相和非均相臭氧催化氧化技术在降解废水中的应用及作用机理。分析了溶液pH值,臭氧投加量、投加方式、反应器,催化剂,反应温度等因素对臭氧催化氧化体系的影响。针对催化剂在催化臭氧氧化处理废水中存在的问题,对催化剂的制备指出改进的建议。根据不同的工业废水制备专项催化剂,并且与高效反应器结合是未来非均相催化臭氧化技术的发展方向。     

HCl催化氧化制Cl_2的Cu-Ce混合氧化物催化剂研究

分别采用体相模板法和表面模板法制备了铜改性Ce O_2催化剂(Cu O-Ce O_2和Cu O/Ce O_2)。利用XRD、N2吸附-脱附、Raman、H2-TPR对催化剂进行了表征并考察了其催化氧化HCl制Cl2的性能。结果表明:体相模板法更有利于制备铜物种分散度更高的催化剂,提高催化剂表面氧空位的浓度。将催化剂表面氧空位浓度与HCl催化氧化活性关联发现,催化剂氧空位浓度是影响HCl催化氧化活性的重要因素。酸洗前后催化剂催化活性对比表明,高分散的Cu O在较低温度时对催化剂活性贡献不大,而在较高温度时可以有效促进催化剂催化性能。晶相Cu O对HCl的催化氧化活性没有贡献。     

溶胶-凝胶法制备CuCo2O4催化剂及性能研究

采用溶胶一凝胶技术，在不同络合剂体系中制备CuCo2O4催化剂，用XRD、BET法、TPR、二甲苯完全氧化等技术和手段研究了催化剂的晶相、还原性能及催化活性。结果表明加入络合剂对提高催化剂比表面积，降低晶粒尺寸至纳米量级有明显作用，对二甲苯的催化氧化表现出优良的反应活性。     

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%。     

Cu/Mn/Ce三元氧化物催化剂对甲苯催化燃烧性能的研究

采用浸渍法制备了不同Cu/Mn/Ce摩尔比的铜锰铈三元复合氧化物催化剂。通过XRD、和H_2-TPR对催化剂的晶相结构和晶格氧的移动性进行了表征和分析,采用常压气-固反应装置考察了不同的铜锰铈摩尔比对催化氧化甲苯性能的影响,并讨论了催化剂晶相组成、氧移动性与催化活性的关系。结果显示,铜锰氧化物复合形成的新相Cu1.4Mn1.6O4是具有更高催化活性的中心,Ce O_2的加入提高了Cu_(1.4)Mn_(1.6)O_4分散度,从而增强了催化剂的氧移动性,提高了催化剂的活性和氧化能力。当Cu/Mn/Ce摩尔比为1:1:4时,催化氧化甲苯的活性最佳,T95%为282.6℃,CO_2选择性为100%。