碳纳米管内外担载NiO催化剂的可控制备及其性能研究

采用不同处理方法对碳纳米管进行预处理,后通过超声浸渍法制备得到新型构型的催化剂:以碳纳米管为载体,内外管壁担载金属活性中心Ni基催化剂。在制得催化剂样品后,采用SEM、TEM、BET和TPR等表征手段,对碳纳米管、催化剂样品的形貌及性质等方面进行研究。并将催化剂样品用于CO2甲烷化反应中,探索Ni的不同活性位对催化活性的影响规律。     

EXAFS研究加氢处理催化剂载体中Y型分子筛对催化性能的影响

运用广延X射线吸收精细结构技术对经Y型分子筛改性前、后的加氢处理催化剂Ni W γ Al2 O3样品的W的LⅢ吸收边和Ni的K吸收边进行了结构分析。结果发现 ,经Y型分子筛改性后的催化剂Ni W γ Al2 O3体系中活性组分Ni和W的局域原子环境有所变化 :催化剂中组分的八面体结构变得松散 ,W—O键较弱 ,O易于在加氢脱硫反应中被替代 ,而催化剂表面金属Ni组分浓度略有增加 ,这些变化有利于提高催化剂的加氢脱硫能力     

甲烷干气重整镍基复合结构催化剂的研究进展

甲烷干气重整反应能够实现温室气体CO₂和CH₄的转化利用, 其反应产物合成气可以通过费托反应进一步生产液态燃料, 该反应在能源与环境领域具有重要意义。寻找合适的催化剂是推动甲烷干气重整工业化的关键。镍基复合结构催化剂因其与贵金属催化剂相媲美的催化活性和低廉的工业成本而受到广泛关注, 但镍基催化剂存在高温下长时间反应后碳沉积和金属组分烧结所导致的失活问题, 严重影响了其工业应用和干气重整化工的发展。本文从镍基复合结构催化剂的成分、结构、制备方法及模拟计算设计等方面出发, 介绍了改进镍基催化剂活性、抗积碳和抗烧结性能的研究进展, 并结合最新的原子催化以及原位表征等研究进展对干气重整研究的发展趋势进行 展望。     

络合法制备Ce-Zr-O固溶体作为CO_2重整CH_4催化剂载体的研究

以草酸、柠檬酸、甘氨酸、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为络合剂,采用络合分解法制备Ni-Ce-ZrO2催化剂,考察了所制备Ni-Ce-ZrO2催化剂的CO2重整CH4催化性能,并对所得催化剂进行了XRD、BET和H2-TPR表征。实验结果表明,不同络合剂对催化剂的晶型结构有很大影响,以PVP为络合剂更有利于形成均匀的Ce-Zr-O立方固溶体,且催化剂PVP-NiCeZr具有较大的比表面积、孔容和孔径,在反应中也具有最高的CH4和CO2转化率,其初始转化率分别为83.3%和87%,合成气中H2/CO接近于1。PVP-NiCeZr表现出良好的反应稳定性,反应后100h其热失重率仅为1.8%,这归因于Ce-Zr-O立方固溶体结构更有利于活性氧的移动,增加了催化剂表面积炭与氧的接触,提高了催化剂的抗积炭性能,也有利于提高Ni活性组分的抗烧结团聚能力。     

含US-SSY分子筛的Ni-W-γ-Al2O3体系的EXAFS研究

运用EXAFS技术分别对含有自冷和急冷US-SSY分子筛的Ni－W－γ－Al_2O_3样品中的w的LⅢ吸收边和Ni的K吸收边进行了结构分析。结果表明分子筛超稳化后的冷却速率对样品中原子的局域结构有影响，进而影响了样品的催化活性。急冷样品中W的分散度比自冷样品差，其八面体结构含量较高，并有钨钼氧原子簇产生。但急冷催化样品中Ni具有较高的分散度，Ni-W间距小，较易形成“Ni－O－W”物种。由于八面体结构中的氧在加氢脱硫反应中较易被硫取代，且“Ni-O-W”物种是HDS反应的活性前驱体，导致急冷样品具有较高的HDS活性。加快分子筛超稳化后的冷却速率可提高催化剂样品的活性。     

限域功能材料在甲烷重整催化剂中的应用

甲烷和二氧化碳重整所用的镍基催化剂在高温下易积炭烧结而失活，限域功能材料可将活性组分限定在材料孔道内部，提高活性组分镍的分散度，防止其烧结和积炭。综述了限域功能材料的类型，以及核壳结构材料、纳米管材料、层状结构材料和介孔材料等在甲烷重整反应中的研究现状，并对限域功能材料的发展进行展望。     

ZrO_2负载金属对CO_2甲烷化的催化作用

甲烷化是循环利用CO_2,减少其排放的有效途径之一,也是气体纯化中去除微量CO_2杂质的关键步骤。结合CO_2甲烷化反应机理,综述总结了Zr O_2负载铁、钴、钯、钌、镍等金属对该反应的催化作用研究进展。     

核-壳结构纳米复合材料在脱硝中的应用

核-壳结构纳米复合材料基于壳对核的有效保护和核壳之间的相互作用而表现出优异的脱硝活性和抗毒性。从核-壳催化剂的制备方法及核壳组成对脱硝活性的影响进行了总结和讨论。采用化学沉积法、自组装法和水热法等制备方法,以TiO_2、CeO_2和Fe-ZSM-5分子筛等为壳结构时,能有效阻止SO_2对活性中心原子的毒化作用,从而提高脱硝催化剂的抗硫性。通过优化成核的活性组分和成壳的物质,有望制备出具有高活性和高稳定性的核-壳脱硝催化剂。     

“扫帚型”镍系催化剂的合成及催化乙烯齐聚的性能

以直链十四胺为核的低代"扫帚型"大分子、水杨醛和Ni Cl2为原料,依次通过希夫碱反应和络合反应合成了一种新型的"扫帚型"水杨醛亚胺镍催化剂,采用傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱和紫外-可见分光光度计证实其合成产品的结构与理论结构相符。在甲基铝氧烷(MAO)活化下,该催化剂具有良好催化乙烯齐聚的性能,且随着反应压力的升高和Al/Ni(摩尔比)增加,其催化活性增大;在反应温度为25℃,反应压力为0.5 MPa,Al/Ni摩尔比为1500时,该催化剂的活性可达2.33×106g/(mol Ni·h),聚合产物主要是C8以下的低碳烯烃,含量高达94%以上。相同条件下,其催化乙烯齐聚的活性高于与其具有类似结构的超支化镍系催化剂。     

Ni／CNTs及钙改性Ni／CNTs催化剂在二氧化碳甲烷化反应中性能

分别以碳纳米管（CNTs）和活性氧化铝（Al2O3）为载体,通过浸渍法制备了负载型镍基催化剂和钙改性的镍基催化剂,用二氧化碳甲炕化反应评价其催化性能,通过X射线衍射（XRD）、程序升温还原（H2-TPR）、程序升温脱附（H2-TPD）和氮气等温吸附脱附等手段对催化剂进行表征,结果表明,Ni／CNTs催化剂中的镍物种比Ni／Al2O3中的镍物种容易还原,同时钙改性Ni／CNTs催化剂更能促进镍物种的还原,添加钙可以促进CNTs载体催化剂的分散度,这些特性能提高钙改性Ni／CNTs催化剂的催化活性和稳定性。     

不同硅铝比对Fe-Beta分子筛选择性催化还原性能的影响

采用离子交换法制备Fe-Beta分子筛,重点研究不同硅铝比对Fe-Beta的低温性能影响。以NO、NH_3、H_2O、CO_2为反应物的小样催化性能评价显示,当硅铝比为30时,Fe-Beta分子筛催化剂展现出优异的催化活性。研究表明,自主制备的Fe-Beta可有效降低NOx排放,副产物生成量极低。采用X射线衍射、扫描电镜、氮气吸附、氨气程序升温脱附、固体紫外光谱等手段研究分子筛物相结构与分子筛催化剂活性之间关系。结果表明,当控制Beta硅铝比为30,Fe负载量为1.3%时,Fe-Beta具有适宜的比表面积、酸性位及优异的NH_3-SCR活性。UV-vis谱图显示,分子筛中存在不同的Fe物种,通过分峰计算发现,孤立的Fe~(3+)、低聚物、高聚物大颗粒3种同时存在,其中孤立的Fe~(3+)、低聚的Fe■O_y为Fe-beta的SCR活性位点。高性能Fe-Beta催化剂的制备对指导满足非道路四阶段排放法规的高效环保SCR催化剂开发具有重要的理论及实践意义。     

焙烧温度对CO2-CH4重整制合成气NiO/γ-Al2O3催化剂性能的影响

采用水解-沉积法, 在不同焙烧温度下制备了cat-500、cat-600、cat-700和cat-800系列NiO/γ-Al₂O₃催化剂。XRD和H₂-TPR分析表明, 焙烧温度高于700 ℃, 活性组分与载体具有强烈的金属-载体相互作用(SMSI), 具体表现为活性组分前驱体以尖晶石NiAl₂O₄的形式存在。反应后催化剂的XRD、TG-DTG、TPH等表征结果表明, cat-700和cat-800试样的Ni晶粒尺寸分别为9.8和8.7 nm, 小于cat-500和cat-600试样(分别为15.7和13.6 nm), 分散性更好; 且催化剂表面积炭为丝状碳, 其不会导致催化剂失活, 但大量积累会引起床层压降升高, 影响催化剂的反应性能。cat-800试样110 h寿命试验表明, 高温焙烧制备的Ni基催化剂活性和稳定性均较高, CO₂转化率达95%左右, 失活速率仅为0.0536%/h。     

EXAFS研究和加氢处理催化剂载体中Y型分子筛对催化性能 …

运用广延Ｘ射线吸收精细结构技术对经Ｙ型分子筛改性前、后的加氢处理催化剂Ｎｉ－Ｗ－γ－Ａｌ２Ｏ３样品的Ｗ的ＬⅢ吸收边和Ｎｉ的Ｋ吸收边进行了结构要现,经Ｙ型分子筛改性后的催化剂Ｎｉ－Ｗ－γ－ＡｌＯ３体系中活性组分Ｎｉ和Ｗ的局域原子环境有所变化：催化剂中组分的八面体结构变得松散,Ｗ－Ｏ键较弱,Ｏ易于在加氢脱硫反应中被替代,而催化剂表面金属Ｎｉ组分浓度略有增加,这些变化有利于提高催化剂的加氢脱硫能力。     

Li的掺杂对Ni/CNTs催化苯加氢反应性能的影响

采用浸渍的方法制得不同含Li量的NiLi/CNTs催化剂,以苯加氢反应为探针反应考察了催化剂的催化活性,利用H2化学吸附、H2-TPR、XRD、抗硫性能测试等手段,研究了Li的添加对Ni/CNTs催化性能的影响.结果表明,Li的添加对Ni/CNTs的催化性能有较大的影响.适量Li的添加有助于增加金属Ni在催化剂表面的裸露度,增加了苯加氢反应活性和耐硫性能.当Ni和Li的原子比为10:1时,Ni/CNTs催化剂的催化性能最好,在较低的反应温度(413K)苯的摩尔转化率和选择性达到100%,催化剂的极限耐流量为545.5μLCS2/gNi.     

负载型MoO3／β分子筛催化剂的丙烷氧化脱氢性能

以β分子筛为载体,采用浸渍法负载钼制备了MoO3／β筛催化剂,通过XRD、FTIR、BET、NH3-TPD进行表征,结果表明,样品中有活性组分氧化钼存在,也有不同酸性质的活性位存在,负载量对催化剂的表面积和孔径有影响;考察了催化剂对丙烷氧化脱氢制丙烯的催化性能,结果表明,单纯β分子筛载体有催化活性,不同钼负载量对催化性能有影响,考察负载量区间内反应转化率出现极值。     

八甲基环四硅氮烷离子开环聚合研究

以甲苯为反应溶剂、三氯化钌为催化剂,六甲基二硅氮烷锂盐为引发剂,通过对八甲基环四硅氮烷离子开环聚合合成聚硅氮烷聚合物。利用红外射线和核磁共振表征聚合物结构。实验结果表明:160℃下,八甲基环四硅氮烷在钌基催化剂和锂盐引发剂共同作用下持续反应16h,发生完全开环聚合反应。最后在理论上阐明了不同实验条件下八甲基环四硅氮烷离子开环聚合效率不同的原因。     

沉淀剂对花球状Au/CeO_2催化剂催化氧化CO活性的影响

采用水热合成法制备花状CeO_2载体,并选择了3种沉淀剂NH_4OH、Na_2CO_3和NaOH,通过沉积-沉淀法分别制备Au/CeO_2催化剂。以CO氧化为探针反应,研究不同沉淀剂对催化剂催化CO氧化性能的影响,通过ICP-AES、XRD、TEM、XPS、H_2-TPR等手段对催化剂进行表征,探讨了不同沉淀剂对Au/CeO_2催化CO氧化性能的影响。结果表明,以NaOH为沉淀剂制备催化剂室温活性最低,以NH_4OH和Na_2CO_3为沉淀剂制备的催化剂具有较好的CO氧化催化活性,室温转化率高于95%,但后者的室温催化活性相对更高。不同沉淀剂制备的催化剂活性与其实际金的负载量、金颗粒尺寸和载体还原的难易程度密切相关。     

用于RTM 成型工艺的苯并口恶嗪树脂及其复合材料

以苯酚、苯胺和甲醛为原料, 合成了三种不同结构的低粘度苯并口恶嗪中间体树脂。根据RTM 成型工艺中注塑和成型过程对基体树脂的特殊要求和不同组分的反应活性, 系统研究了树脂粘度和凝胶化时间与温度的关系, 及玻璃布层压板的力学性能和耐热性, 详细讨论了树脂组成和催化剂种类及用量的影响。结果表明, 以有机酸或环氧-叔胺为催化剂, 以低粘度苯并口恶嗪树脂为主体所构成的多组分树脂体系, 是一类可用于RTM 成型工艺的新型树脂; 该类树脂基复合材料可用做耐高温结构材料在155℃长期使用。      

NiCoMo层状双氢氧化物纳米催化剂的制备及其电催化析氧性能研究

以泡沫镍(NF)为基底，通过一步水热法制备不同镍钴比的层状双氢氧化物(NiCoMo-LDH/NF)纳米催化剂，并借助X射线衍射和扫描电镜对催化剂的物相和形貌进行表征分析，研究催化剂元素组分调控对其电催化性能的影响。通过元素组分的调控，改变催化剂的显微结构，当Ni∶Co=1∶2(摩尔比，下同)时，Ni₁Co₂Mo-LDH/NF催化剂密集的纳米片结构，有利于活性位点的暴露和中间体吸脱附，以及电荷的快速传输，进而促使析氧反应的进行。电化学测试表明，在1mol/L KOH溶液中，电流密度达到10mA/cm²时，Ni∶Co=1∶2的纳米材料过电势仅为266mV,塔菲尔斜率为82.45mV/dec。此外，经12h的时间-电流稳定性测试后，材料的催化性能和形貌未有明显改变。可见，当Ni∶Co=1∶2时，材料表现出优异的催化活性和稳定性。     

粒径分布对流化裂化催化剂性能的影响

研究了颗粒粒径控制技术对流化裂化催化剂性能的影响,实验表明,在流化裂化催化剂制备过程中,原料颗粒平均粒径小于3μm时,可以有效降低催化剂的磨损指数,增加基质组分与活性组分的分散均匀度,提高了分子筛的活性稳定性;优化流化裂化催化剂粒度分布,增强了催化剂的重油转化能力,提高了高价值目的产品的收率。