贫燃条件下丙烯选择还原NO铜基SO_4~(2-)改性钛交联蒙脱催化剂的制备与性能

采用水热法制备钛交联蒙脱土,SO2-4改性后作为载体,担载上铜,制成铜基SO2-4改性钛交联蒙脱土(Cu Ti PILM/SO2-4)催化剂,用C3H6作还原剂,考察了贫燃条件下不同空速、不同氧浓度以及H2O对催化剂活性的影响。结果表明,SO2-4用量w(SO2-4)为30%、Cu2+担载量w(Cu2+)为5%、500℃焙烧制得的Cu Ti PILM/SO2-4催化活性高,反应温度为250℃时,能使NO转化率高达70 6%,在水蒸气存在下,NO最大转化率仅下降7 0%。     

丙烯选择还原一氧化氮反应铜基交联黏土催化剂的研究

采用聚合羟基阳离子合成交联蒙脱土(PILC),经SO2-4改性,制备了应用于C3H6选择还原NO的铜基交联黏土催化剂。考察了交联剂种类、Cu担载量及水蒸气存在对催化剂性能的影响,并采用DTA、XRD对PILC进行表征。研究发现,Al-PILC较Zr-PILC具有较好的热稳定性;350℃时Cu/Al-PILC(Cu质量分数为3%)上NO转化率达52.0%;由于金属氧化物交联柱表面的疏水特性,Cu/Al-PILC较Cu/ZSM-5具有较强的抗水蒸气能力,10%水蒸气存在仅使NO最大转化率下降了13.7%,NO和C3H6转化曲线较不含水蒸气时向高温方向移动。     

表面活性剂改性的铝交联蒙脱土的表征及催化性能

以聚乙烯醇为支撑前体，合成了一类新型的表面活剂改性的铝交联蒙脱土。通过ＸＲＤ，低温Ｎ２脱吸附分析，骨架振动红外光谱等手段的表征及对催化转化柴油为汽油的测试，表明热稳定性与催化活性传统的铝交联蒙脱土都有显著提高。     

铁镧交联蒙脱土的合成及催化氧化性能

以临安钠基蒙脱土为原料,制备了铁交联和铁镧复合交联蒙脱土催化剂,利用物理吸附(BET)、扫描电镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)对催化剂进行表征,并以铁镧复合交联蒙脱土(Fe/La-PILC)为催化剂,质量分数为30%的过氧化氢水溶液为氧化剂,考察反应时间、催化剂用量和过氧化氢用量对苯甲醇催化氧化制苯甲醛的影响.结果表明:铁镧复合交联蒙脱土形成了比较均一的中孔骨架结构;当苯甲醇与过氧化氢物质的量之比为1:2,Fe/La(200)-PILC(Fe与La物质的量之比为200)质量分数为4%,反应5 h时,苯甲醇转化率和苯甲醛选择性分别为62.1%和86.4%.研究铁镧交联蒙脱土催化剂的催化氧化机理,发现Fe/La-PILC催化氧化苯甲醇的活性氧来自于Fe/La-PILC所吸附的氧.     

铝交联蒙脱土结构影响因素的研究

利用电镜、比表面仪和X射线衍射分析方法表征了制备的铝交联蒙脱土。结果表明,OH^-与Al^3+物质的量比、焙烧温度和酸化浓度对交联蒙脱土结构有一定影响,交联剂陈化时间对酸化交联蒙脱土的收率也有影响,最佳条件:n(OH^-)∶n(Al³⁺)=2.2,焙烧温度65 ℃,酸化浓度5%～20%,交联剂陈化时间1.5天。     

铜源对Cu/ZSM-5催化剂氨选择性催化还原NO的影响

采用旋蒸法,以硝酸铜、醋酸铜、硫酸铜为前驱体分别制备了3种不同铜源的Cu/ZSM-5分子筛催化剂。评价了不同铜源Cu/ZSM-5催化剂的氨选择性催化还原(NH_3-SCR)活性,并通过XRD、N2-吸附/脱附、H2-TPR、XPS和NH_3-TPD等技术对催化剂的物化性质进行了表征。结果表明:铜源对Cu/ZSM-5分子筛催化剂中低温段的氨选择性催化还原NO性能有较大影响。所制备的3种不同铜源Cu/ZSM-5催化剂活性在中低温段有明显差异,以硝酸铜为前驱体的Cu(N)/ZSM-5催化剂取得最佳的中低温活性,在190℃时NO转化率达91%。表征结果表明,引入不同铜盐种类对分子筛的结构影响不大,但对其铜物种存在形式、酸位数量等影响较大。Cu(N)/ZSM-5样品具有最多的孤立Cu~(2+)物种以及中酸位数量。孤立的Cu~(2+)有利于增强催化剂低温还原性能,中等强度酸性位点有利于NH_3的吸附与活化,因此Cu(N)/ZSM-5样品中低温段NH_3-SCR催化性能最佳。     

铝支撑酸化蒙脱土的表征及催化性能

通过ＸＲＤ、脱吸附分析、ＦＴＩＲ、骨架振动红外光谱等手段表征了铝支撑酸化蒙脱土。结果表明：经酸化后的蒙脱土再进行铝交联，具有较强的固体酸性，对柴油转化为汽油和联二苯丙烯烷基化反应都有较高的催化活性。本文也讨论了固体酸对催化活性的影响。     

铝铈复合交联蒙脱土催化胺与丙烯腈的Michael反应

采用离子交换法合成了铝铈复合交联蒙脱土催化剂,并将其应用于二乙胺等氮亲核试剂与丙烯腈的Michael反应中.结果表明,在室温无溶剂条件下,以铝铈复合交联蒙脱土(Al/Ce-MMT)为催化剂,二乙胺等氮亲核试剂与丙烯腈的Michael反应都能高效的进行.     

铝层柱蒙脱土的制备研究

采用铝交联剂交联蒙脱土,制备了不同Al/MMT配比的铝层柱蒙脱土,并采用XRD、吡啶吸附红外进行了表征,研究了铝层柱蒙脱土的水热稳定性及其表面酸性.研究表明,在500℃下焙烧8～12 h,有效改善了Al-MMT蒙脱土的水热稳定性,铝层柱蒙脱土酸类型和酸强度可以通过改变铝与蒙脱土的配比来实现.     

ZSM-5分子筛固定床催化合成聚甲氧基二甲醚

通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、氨气程序升温脱附（NH₃-TPD）和吡啶吸附-红外光谱（Py-IR）等对不同硅铝比（SiO₂/Al₂O₃）的ZSM-5分子筛粉末催化剂进行表征。在间歇反应器中,本文对比了不同硅铝比ZSM-5分子筛粉末催化三聚甲醛和甲缩醛合成聚甲氧基二甲醚（PODE）的催化活性,结果表明硅铝比为400的ZSM-5分子筛粉末具有最高的PODE_2~8的收率和选择性。然后,采用挤条成型法,在ZSM-5分子筛粉末（SiO₂/Al₂O₃=400）中加入硅溶胶黏结剂和甲基纤维素黏结剂,制备得到ZSM-5成型催化剂,硅溶胶添加量和甲基纤维素分子量影响成型催化剂强度。采用ZSM-5成型催化剂,以固定床为反应器,反应温度和反应空速在所考察的范围内对三聚甲醛（TOX）的转化率和PODE的选择性影响较小。在85℃、压力1MPa、空速为5h^-1的条件下进行了240h催化性能考察,成型催化剂催化性能稳定,三聚甲醛的转化率高于90%,PODE_2~8的选择性达到95%以上。     

稀土Cu/HZSM-5催化剂NH_3选择性催化还原法低温脱硝性能

采用浸渍法制备Re(x)Cu/HZSM-5(Re=La,Ce,Pr,Nd;x=0.5,1,2)系列催化剂。采用XRD和H_2-TPR等对催化剂进行表征,在微型固定床反应器中评价催化剂低温NH_3选择还原NO的催化活性。结果表明,Re(x)Cu/HZSM-5(Re=La,Ce,Pr,Nd;x=0.5,1,2)催化剂具有较好的低温NH_3选择还原NO催化活性,以La为助剂和添加质量分数1%的La(1)Cu/HZSM-5催化剂低温脱硝活性较好,T85和T95分别为153℃和164℃,活性温度窗口宽,(153~362)℃时,NO转化率超过95%。     

Ce-Fe/ZSM-5催化剂用于燃机烟气SCR脱硝的性能

采用浸渍法制备了一系列Ce?Fe/ZSM-5催化剂,基于燃机烟气工况研究了Fe含量及Ce掺杂量对Fe/ZSM-5催化剂的中高温脱硝性能的影响,并结合一系列表征技术对其物化性能进行研究。结果表明,Fe含量为4wt%时,Fe/ZSM-5催化剂在550℃下NOx转化率为77.11%。掺杂Ce后Ce?Fe/ZSM-5催化剂的高温脱硝效果明显提升,Ce负载量为1wt%时,550℃时NOx转化率仍保持95.92%,催化剂有优异的中高温催化活性,比Fe4/ZSM-5提高了18.81%。同时改变烟气中的NO2和O2含量,发现NO2和O2浓度增加均可提高催化剂的脱硝性能,水热老化测试表明Ce1?Fe4/ZSM-5催化剂具有优异的水热稳定性,分别在10vol% H2O, 600℃和10vol% H2O, 800℃条件下老化后,在450?550℃内NOx转化率保持约90%。适量掺杂Ce后催化剂表面Lewis酸含量及强度增强,表面吸附氧比例增大,Ce与Fe元素间的协同作用提高了催化剂的高温氧化还原能力,提升了高温活性,因此促进了中高温条件下SCR反应的进行。     

改性介微孔ZSM-5分子筛催化剂制备及催化甲苯甲醇烷基化反应性能

将微孔ZSM-5分子筛通过不同浓度的氢氧化钠溶液处理不同的时间制备不同的介微孔ZSM-5分子筛,然后负载五氧化二磷制备介微孔ZSM-5分子筛催化剂,对介微孔ZSM-5分子筛负载五氧化二磷催化剂进行甲苯甲醇烷基化反应评价。其中氢氧化钠溶液浓度为1.0 mol/L、处理时间为30 min得到的介微孔ZSM-5分子筛负载五氧化二磷催化剂催化甲苯甲醇烷基化反应的活性较高。对介微孔ZSM-5分子筛负载五氧化二磷催化剂进一步采用铂进行改性,将制备的催化剂用于甲苯甲醇烷基化反应,在460 ℃条件下连续反应505 h,甲苯转化率保持在10.9%,二甲苯中对二甲苯的选择性保持在96%以上。研究结果表明,五氧化二磷、铂改性的介微孔ZSM-5分子筛催化剂具有优异的甲苯甲醇烷基化反应性能。     

铜含量对Cu/CeO2水煤气变换催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备了不同铜含量的Cu/CeO₂水煤气变换催化剂，考察了铜含量对催化活性的影响。结果表明，Cu/CeO₂催化剂呈现出良好的水煤气变换活性。铜含量对催化活性有显著影响，铜摩尔分数为50%时，催化剂的低温活性最高，在200 ℃时CO转化率达到66.1%。Cu/CeO₂与FBD型铁基高温变换催化剂相比，具有低温活性好、活性温区宽的特点。用XRD、N2吸附法、H₂-TPR和CO-TPD对催化剂进行了表征，结果表明,无定形CuO、纳米颗粒CuO等可能是催化反应的活性物种，晶粒CuO对催化活性影响不大。铜含量的催化剂在不同温度下呈现出不同的活性。     

Effect of copper precursors on the catalytic performance of Cu-ZSM-5 catalysts in N2O decomposition

Five Cu-ZSM-5 catalysts were obtained by treating Na-ZSM-5(Si/Al ratio = 15) with aqueous solutions of different Cu precursors(CuCl_2, Cu(NO_3)_2, CuSO_4, Cu(CH_3COO)_2, and ammoniacal copper(II) complex ion). After being pretreated in flowing He at 500 ℃ to form active Cu+, these catalysts exhibited quite different activities in catalytic decomposition of N_2O. CZM-AC(II)(prepared by ammoniacal copper(Ⅱ) complex ion) with 9.4 wt% Cu content was the most active among these Cu-ZSM-5 catalysts, achieving almost complete N_2O conversion at 400 ℃.CZM-CA(prepared using Cu(CH_3COO)_2 as the Cu precursor) with 2.8 wt% Cu content was the second most active catalyst among these Cu-ZSM-5 catalysts, achieving almost complete N_2O conversion at 425 ℃. CZM-CC, CZMCN, and CZM-CS prepared by using Cu Cl_2, Cu(NO_3)_2, or CuSO_4 as the Cu precursor with similar Cu contents(≈ 1.7 wt%) were the least active among these Cu-ZSM-5 catalysts, achieving ca. 90% N_2O conversion at 500 ℃.XRD, ICP, SEM, TEM, EDX-mapping, and CO-IR experiments were conducted to characterize relevant samples.The superior activity of CZM-AC(Ⅱ) can be attributed to the high contents of total Cu+and dimeric Cu+among these samples. The influence of co-fed O_2 or H_2O on the catalytic performance of typical samples was also studied.     

Pt/TiO2/ZSM-5催化剂的制备及其催化转化正丁烷

采用溶胶-凝胶法和等体积浸渍法,分别对ZSM-5分子筛进行TiO₂改性和Pt负载,获得了具有脱氢-裂解双功能的Pt/TiO₂/ZSM-5催化剂,采用XRD、N₂吸附-脱附、TEM、XPS和NH₃-TPD对样品的晶体结构,孔结构、形貌、活性金属价态和酸性质等进行了表征,并研究了正丁烷在此催化剂上催化转化制备低碳烯烃的反应规律。研究结果表明,TiO₂的引入,一方面使得改性后的ZSM-5分子筛获得了额外的酸性中心,特别是强酸性位含量的增加,有助于促进正丁烷的活化;另一方面Pt与TiO₂之间存在“金属-载体”强相互作用（SMSI）,在H₂还原气氛下,Pt能够促进TiO₂的还原,生成Ti³⁺物种,而Ti³⁺的存在增加了Pt周围的电荷密度,降低了Pt对低碳烯烃（C₂⁼～C₃⁼）的吸附能力,抑制了深度脱氢和生焦反应,从而提高双功能催化剂对烯烃的选择性。当H₂还原温度为450℃时,Pt/10TiO₂/ZSM-5催化剂在625℃下的正丁烷转化率为76.1%,低碳烯烃（C₂⁼～C₃⁼）收率为50.9%,分别比Pt/ZSM-5催化剂提高了16.7%和12.6%。     

ZSM-5分子筛负载金属氧化物催化剂催化燃烧含丙烯腈废气的性能

采用等体积浸渍法将过渡金属Cu负载到ZSM-5分子筛上,并与其他金属(Fe、Co、Ag、Pd、Ce)共浸渍得到负载型催化剂,将其用于全组分丙烯腈废气的催化脱除过程。催化活性评价结果表明,丙烯腈在Cu/ZSM-5催化剂上320℃可以实现完全转化;掺杂质量分数2%Ce后,丙烯腈的完全转化温度降低到300℃,高选择生成N2的温度窗口也变宽,催化剂稳定性高。通过X射线衍射、氮气吸附-脱附、氢气-程序升温还原、氨气-程序升温脱附和X射线光电子能谱等对催化剂的物化性能进行表征,结果表明,催化剂催化氧化丙烯腈尾气的性能依赖于Cu^2+的还原能力、催化剂表面弱酸与中强酸含量以及表面Cu^2+丰度。     

NO reduction over nanostructure M-Cu/ZSM-5 (M: Cr,Mn, Co and Fe) bimetallic catalysts and optimization of catalyst preparation by RSM

The selective catalytic reduction (SCR) of NO with NH₃ in the presence of oxygen over a series of H-ZSM-5 supported transition metal oxides (Co, Mn, Cr, Cu and Fe) was investigated. Among them, Cu/ZSM-5 nanocatalyst was found to be the most promising catalyst based on activity. The modification of Cu/ZSM-5 by adding different transition metals (Co, Mn, Cr and Fe) to improve the efficiency of NO conversion was studied. The results indicated that the Fe–Cu/ZSM-5 bimetallic nanocatalyst was the highest active catalyst for NO conversion (67% at 250 °C and 93% at 300 °C). Response surface methodology (RSM) involving central composite design (CCD) was employed to evaluate and optimize Fe–Cu/ZSM-5 preparation parameters (Fe loading, calcinations temperature, and impregnation temperature) in SCR of NO at 250 °C. The optimum condition for maximum NO conversion was estimated at 4.2 wt.% Fe loading, calcinations temperature of 577 °C and impregnation temperature of 43.5 °C. Under these condition, experimental NO conversion efficiency was 78.8%, which was close with the predicted value (79.4%).     

Tuning the NOx conversion of Cu-Fe/ZSM-5 catalyst in NH3-SCR

Cu-Fe/ZSM-5 catalyst prepared by subsequent ion-exchange showed higher NOx conversion compared with Fe/ZSM-5 or Cu/ZSM-5. Presence of small amount of copper in xCu-yFe/ZSM-5 catalysts was found to be enough to improve the low temperature NOx conversion without significantly affecting the high temperature performance. Co-presence of Cu increases the reducibility of Fe and also increased strong acid sites in Cu-Fe/ZSM-5. However, no correlation between acid site strength and NOx conversion is observed. Higher NOx conversion over Cu-Fe/ZSM-5 can be correlated to the facile reduction of metal species. Thus the redox properties and NOx conversion can be tuned by changing the composition of Cu-Fe/ZSM-5 catalyst.     

树脂固载Cu(salen)催化氧化安息香

以季胺化方法使Cu(salen)固载在含叔胺基的弱碱性大孔苯乙烯系阴离子交换树脂(D301)上,得到了w(Cu)=13 5%的树脂;并用正交设计法考察了该树脂对安息香空气氧化反应的催化作用。实验表明:40℃下,在含6 0g该树脂和3 0gKOH的80mLDMF中,0 05mol安息香经空气氧化反应3h,生成苯偶酰的产率达到91 4%;该催化剂具有合成方便、催化工艺简单、回收容易、可重复使用等特点。