甲醇体系电镀污泥衍生磁性多金属材料催化糠醛加氢转化

以电镀行业废弃物电镀污泥为前体合成磁性多金属催化材料,考察其在甲醇供氢体系生物基糠醛加氢转化制备糠醇和2-甲基呋喃的催化性能。通过X射线衍射(XRD)、液氮吸脱附、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)、扫描电镜(SEM)等手段对煅烧后电镀污泥进行表征,并研究了煅烧温度和各反应工艺条件对甲醇供氢体系糠醛转化的影响。结果表明,电镀污泥衍生磁性多金属材料均具有强酸性位点和部分介孔结构,以铜组分为主的催化活性中心在反应过程中部分被还原为零价,有助于促进甲醇重整产氢和糠醛加氢转化;以700℃煅烧的电镀污泥为催化剂,在240℃反应2 h以上,糠醛几乎完全转化,产物中糠醇和2-甲基呋喃最高收率(摩尔分数)分别为70.9%和31.9%,反应过程副产物以2-呋喃甲基甲醚和2-(二甲氧基甲基)呋喃为主。此外,基于甲醇重整产氢、铜镍组分原位还原以及糠醛加氢反应之间的耦合作用,推测出甲醇体系电镀污泥衍生磁性多金属材料催化糠醛加氢转化可能的反应机制。     

甲醇供氢体系铜锌双金属催化糠醛加氢转化

以Cu(NO₃)₂·3H₂O、Zn(NO₃)₂·6H₂O为原料,采用共沉淀法合成了一系列铜锌双金属催化材料。通过电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、X射线衍射(XRD)、氮气等温吸附-脱附、扫描电子显微镜(SEM)、氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)、氢气程序升温还原(H₂-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)、热重/差热分析(TG/DTA)等手段分析表征了催化剂物理化学特性。催化材料表征结果表明,载体Zn组分的引入显著改善了催化剂结构,形成了丰富的介孔结构和部分酸性位点。甲醇供氢体系糠醛加氢转化实验结果显示,合成的Cu-Zn双金属催化剂在甲醇重整产氢和糠醛加氢反应中表现出优异的活性,其中Cu/Zn摩尔比为0.6的CZ-0.60催化活性最高。当CZ-0.60用量为20mg,在160℃反应4h,糠醛完全转化,糠醇产率达89.7%;而在240℃反应8h,糠醛完全转化,2-甲基呋喃产率达26.3%。CZ-0.6...     

糠醛液相催化加氢制糠醇金属催化剂的研究进展

糠醛催化加氢是将糠醛转化为生物燃料、医药农药中间体等精细化学品的最常用的反应之一,如糠醇、2-甲基四氢呋喃、内酯、乙酰丙酸盐、环戊酮等皆由糠醛催化加氢制取.当前糠醛催化加氢的过程主要有液相、气相以及催化转移加氢等.综述了近年来糠醛液相催化加氢制备糠醇的不同金属基催化剂的研究进展.从不同过渡金属和贵金属作为催化活性中心制备的单金属及双金属催化剂着手,讨论了部分金属基催化剂用于糠醛液相催化加氢制糠醇反应过程的催化性能.     

糠醛选择性催化加氢的研究进展

糠醛是种可再生的生物质能源,可从农副产品中萃取得到。糠醛加氢可合成很多高附加值的产物,如糠醇、四氢糠醇、2-甲基呋喃、呋喃、2-甲基四氢呋喃、环戊酮、环戊醇和1,4丁二醇等。糠醛氢化反应除了碳碳双键、呋喃环氢化外,还有其他衍生副反应(脱羰、开环反应、缩合反应、C O键氢化等)。糠醛催化加氢催化剂主要为金属催化剂以及非晶态合金催化剂,单金属催化剂用于反应时的选择性和活性较低,通常采用添加助剂或是另一种金属以提高催化剂的活性和选择性,目前糠醛选择性催化加氢的研究主要集中在催化剂载体和双金属催化剂的研制上。主要阐述糠醛选择性催化加氢催化剂研究进展,指出在研制低成本、高选择性、稳定性、绿色环保的催化剂同时,催化剂的工业化应用研究有待进一步完善,最终以实现糠醛高效高选择性加氢工业应用为目的。     

铬形态及使用条件对糠醛催化加氢反应产物分布的影响

采用共沉淀法制备系列Cu-Cr糠醛加氢催化剂,考察不同铬形态对催化剂反应性能的影响。采用管式连续流动固定床积分反应器, 研究糠醛在Cu-Cr催化剂上的气-液相加氢反应规律。结果表明,制备催化剂时的铬原料不同,将极大地影响催化剂的加氢活性和产物选择性,以硝酸铬形式加入制备的催化剂对糠醇的生成较为有利,而以醋酸铬形式加入制备的催化剂对甲基呋喃的形成有利;在(70～110) ℃,随着温度升高,糠醛转化率和糠醇选择性增加,2-甲基呋喃选择性降低;糠醛流速为(0.01～0.06) mL·min^-1时,随着流速的增加,糠醛转化率下降,0.03 mL·min^-1时糠醇选择性出现极大值,而副产物2-甲基呋喃和呋喃类则在此处出现极小值。副产物戊二醇和四氢康醇的选择性则随着糠醛流速的增大上升。     

PdCu催化剂上糠醛生成糠醇反应机理的理论研究

采用密度泛函理论方法下的PBE方法对PdCu(111)面上糠醛催化转化生成糠醇的反应机理进行了理论研究,有两种可能的反应路径:(1)支链氧首先加氢生成羟甲基中间体(F-CHOH),然后F-CHOH加氢生成糠醇,F-CHO→F-CHOH→F-CH2OH;(2)支链碳首先加氢生成烷氧基中间体(F-CH2O),然后F-CH2O加氢生成糠醇,F-CHO→F-CH2O→F-CH2OH。根据计算得到的活化能和反应热推断糠醛转化为糠醇的最佳反应路径为:F-CHO→F-CHOH→F-CH2OH。     

糠醛气相加氢制2-甲基呋喃新型配合物催化剂研究

制备了一种新型、无毒Cu-Zn-Ca/γ- Al₂O₃配合物催化剂。采用固定床反应器,进行糠醛常压气相催化加氢反应,考察反应温度、催化剂组成、空速和氢醛比等因素的影响。结果表明,在508 K、空速0.32 h^-1、还原温度保持（493～513） K、活化6 h和氢醛物质的量比为10∶1条件下,糠醛转化率达到98.90%,2-甲基呋喃选择性达92.30%,2-甲基呋喃收率达91.28%。作为一种新型的无Cr催化剂,无毒,无污染,可代替Cu-Cr催化剂用于糠醛加氢过程,高活性和高选择性地制取2-甲基呋喃。     

近临界异丙醇中Cu-Pd/Al_2O_3催化转移氢化糠醛制备糠醇

糠醇是重要的有机化工原料,用途广泛。现行糠醛催化加氢制备糠醇的技术存在氢耗大、成本高等缺点。本文提出了一种在近临界异丙醇中,Cu-Pd/Al_2O_3催化糠醛转移氢化制备糠醇的方法。采用共沉淀法制备了不同Cu、Pd负载量的Cu-Pd/Al_2O_3催化剂,并进行了XRD、氮气吸脱附表征。考察了催化剂中Cu-Pd的负载量、催化剂用量、糠醛浓度、反应温度和反应时间对反应的影响。结果表明:18%Cu-2%Pd/Al_2O_3双金属催化剂对糠醛催化转移氢化反应效果最好;在18%Cu-2%Pd/Al_2O_3催化剂作用下,反应温度为190℃、反应时间为3h时,糠醛转化率为100%、糠醇收率达到86.4%;催化剂重复使用四次后依然保持良好的活性。本文提出的方法具有非临氢、糠醇收率高、催化剂重复使用性能好等优点。     

水介质下金属基催化剂催化糠醛加氢的研究进展

糠醛是连接生物原料和生物炼制工业的桥梁。糠醛在水介质中的还原性转化是制备各种精细化学品的重要途径,经多相催化剂催化可以得到大量的下游产品,如(四氢)糠醇、 2-甲基(四氢)呋喃、内酯、乙酰丙酸盐、环戊酮、环戊醇等。催化剂的活性主要取决于金属及载体的性质,以及温度、时间、溶剂和压力等反应条件。本文针对不同的非贵金属(Cu、Ni和Co)和贵金属(Pd、Ru、Pt和Au)基催化剂对糠醛加氢制备环戊酮和环戊醇的研究进展进行了综述,Ru、Pd、Au和Cu基催化剂较其他催化剂有更高的选择性,Cu-Ni双金属催化剂具有优异的催化活性和选择性,但稳定性有待提高。对金属表面发生氢化反应的机理进行了探讨,结果表明：水介质和较弱的路易斯酸性位点在环重排的反应中起关键作用,同时提出了糠醛在水介质中的加氢反应的未来研究方向。     

HKUST-1材料的制备及其催化糠醛加氢为糠醇反应的应用研究

本文选用具有较强酸性位的HKUST-1催化剂催化糠醛加氢为糠醇的反应,系统考察了实验条件如反应温度、催化剂用量、甲酸用量、糠醛用量、反应时间对该反应的影响,结果表明:该催化反应在反应温度110℃、催化剂0.2 g、氢源2 g、糠醛0.02 g、反应时间为1小时,糠醇的产率为22.36%。通过本文摸索性实验可知,Cu_3(BTC)_2·3H_2O有望成为糠醛加氢制糠醇的绿色催化剂。     

蒸气浸渍法制备完全无氯CuY催化剂及其氧化羰基化性能

以具有升华性质且易分解的乙酰丙酮铜为铜源,NH₄Y分子筛为载体,采用蒸气浸渍法制备了CuY催化剂,考察了其对甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯的催化性能,并采用XRD、H₂-TPR和NH₃-TPD等表征手段研究了催化剂上铜物种的分散状态、催化活性中心的含量及催化剂的酸强度和浓度,发现铜物种在Y分子筛载体上高度分散,且Y分子筛载体的晶体结构保持完好。在N₂∶H₂=12∶1的气氛中,250℃还原得到的催化剂CuY/250催化活性中心含量最高,催化活性也达到了最佳,其甲醇转化率为11.1%,碳酸二甲酯的时空收率和选择性分别为200.5mg/(g·h)和60.3%。     

焙烧温度对CuMgAl催化剂催化糠醇加氢制戊二醇的影响

采用共沉淀法制得物质的量比为n(Cu²⁺)∶n(Mg²⁺)∶n(Al³⁺)=10∶65∶25的CuMgAl类水滑石前体（CMA-HT），经过不同温度焙烧制得CuMgAl水滑石催化剂。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重分析（TG）、X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、N₂-物理吸附、程序升温还原（H₂-TPR）、H₂-程序升温脱附（H₂-TPD）、CO₂-程序升温脱附（CO₂-TPD）和NH₃-程序升温脱附（NH₃-TPD）等对催化剂的结构进行表征，在高压反应釜中考察了CuMgAl水滑石催化剂催化糠醇（FFA）加氢制1,2-戊二醇（1,2-PeD）和1,5-戊二醇（1,5-PeD）的催化性能。研究结果表明，焙烧温度对催化剂的结构及其催化性能具有显著的影响，金属活性中心和碱性位随焙烧温度的升高先增加后减少。经600℃焙烧的CMA催化剂表面存在适宜的金属中心和碱性位，在金属位和碱性中心的协同催化下，表现出了优异的催化性能。在140℃，H₂压力为4 MPa的条件下，反应8 h，糠醇的转化率和戊二醇的收率分别达74.13%和58.36%。     

Ca-Mg-Al复合氧化物催化尿素与1,2-丙二醇制碳酸丙烯酯

采用共沉淀法制备了系列Ca-Mg-Al复合氧化物催化剂,通过对沉淀剂配比、沉淀液pH值及焙烧温度等制备条件的考察,得到以Na₂CO₃为沉淀剂、pH=9.5、850℃下焙烧4h制备的Ca-Mg-Al催化活性最高。在 n(PG)∶n(urea)=1.5∶1、反应温度为145℃、绝压20kPa、反应时间4h、催化剂用量为尿素质量的5%时,碳酸丙烯酯收率达到84.6%。采用XRF、XRD、NH₃-TPD、SEM及BET对催化剂的组成、晶型及酸性进行了表征,发现随着沉淀剂中Na₂CO₃的含量增加,催化剂中CaO∶MgO的比例增大,碳酸丙烯酯的收率亦升高;经850℃焙烧后,催化剂中存在CaO和MgO两种活性中心,起协同催化作用;随着焙烧温度由700℃升高到850℃,NH₃-TPD脱附曲线向低温方向偏移,且强酸中心NH₃脱附峰面积比由81.14%明显下降为0,中强酸中心NH₃脱附峰面积比由0增加到78.07%,而碳酸丙烯酯收率由68%增加到84.6%,这表明催化剂强酸性位的减少是催化活性增加的主要原因。     

城市污泥慢速热解过程中氮的转化规律

利用热重-质谱联用(TG-MS)技术研究城市污泥慢速热解特性及含氮气体产物的生成规律,同时利用原位红外光谱仪实时检测固体表面官能团的变化。研究结果表明:初沉污泥在500℃之前热解已基本完成,二沉污泥由于添加了矿物质盐类,在700℃左右仍有一个较大的失重峰;二沉污泥热解过程HCN和NH₃总生成量均小于初沉污泥,即二沉污泥所加矿物质抑制了HCN和NH₃释放;但温度大于400℃时所加矿物质对HNCO生成具有一定促进作用;污泥中蛋白质热分解会产生环酰胺类物质、含氮杂环化合物和腈类物质,并最终转化为HCN,这是污泥热解过程中HCN的主要来源;400℃以下NH₃主要来自铵盐分解和HCN转化,蛋白质热分解对于NH₃生成贡献很小;400℃以上基本检测不到NH₃生成,即较高温度下挥发分二次反应对NH₃生成几乎没有影响;300~480℃,污泥中木质素裂解产生了大量含氧自由基,促使HCN转化为N₂O,HNCO则最终转化成了NO。     

Comparative study of synthesis of methylamines from carbon oxides and ammonia over Cu/A12O3

Methylamines have been synthesized from carbon dioxide, hydrogen and ammonia using Cu/Al₂O₃ catalysts with different copper loading. The reaction was performed in a fixed-bed micro reactor in the temperature range 473–573 K and at 0.6 MPa total pressure. The product amines were mono-, di- and trimethylamine (MMA, DMA, TMA). The distribution of the amines depended mainly on the reaction temperature and the NH₃/CO₂ ratio in the feed gas. At elevated temperatures and higher NH₃ concentrations methanol synthesis is suppressed and MMA is the main amine product, reaching a ratio of MMA:DMA:TMA of 1:0.23:0.07. Conversion and product distribution were compared to that of the corresponding reaction starting from CO or methanol instead of CO₂. With CO conversion was lower but the selectivity to MMA was higher. If CO₂ was replaced by methanol, conversion increased and TMA was the main product. In all experiments a change of space velocity had relatively little influence on both conversion and distribution of amines.     

有机胺法分解氯化铵的工艺

采用有机胺法在无水条件下分解氯化铵制取氨气和氯化氢,对有机胺的筛选和氯化铵分解工艺进行系统研究,分别考察了释放氨气过程和释放氯化氢过程中各反应条件对反应的影响,通过对多种有机胺[三己胺、三(2-乙基已基)胺、三辛胺和三月桂胺]分解氯化铵的反应进行比较,筛选出最优有机胺用于实现对氨气和氯化氢的高效分离。实验表明:与其他有机胺相比,三己胺具有反应时间更短、氨气和氯化氢收率更高的优势。释氨过程中当三己胺与氯化铵以及异戊醇与氯化铵的摩尔比分别为1.4和6.84,氮气流量140mL/min时,在132℃下反应3.5h,氨气收率可达到97.5%;释氯化氢过程中当非极性有机溶剂十四烷与三己胺盐酸盐的摩尔比为11:1,氮气流量260mL/min时,在223℃下反应4.5h,氯化氢收率可达94.65%。     

负载型铟基催化剂二氧化碳加氢动力学研究

探讨了载体对铟基催化剂上CO₂加氢动力学的影响。通过浸渍法制备了不同载体的负载型In基催化剂,仅ⅣB族元素（Ti,Zr,Hf）氧化物负载的In基催化剂表现出明显的CO₂加氢活性,其中In₁/HfO₂和In₁/ZrO₂催化剂具有较高的甲醇选择性,而In₁/TiO₂催化剂主要起催化逆水气变换反应的作用。通过稳态动力学、高压原位漫反射红外和程序升温实验等动力学手段,证明反应条件下In₁/ZrO₂和In₁/HfO₂上的关键表面反应中间体是甲酸盐与甲氧基,甲醇主要通过表面甲酸盐的逐步加氢生成。In₁/HfO₂具有最强的氢解离与加氢能力,因此最有利于甲醇合成。In₁/TiO₂在CO₂加氢中表面无明显含碳中间物种,高CO选择性可能与界面氧空缺位点促进redox循环以及甲酸盐中间体分解相关。     

Preparation of Ru metal nanoparticles in mesoporous materials: influence of sulfur on the hydrogenating activity

Hydrogenating catalysts were prepared by inserting Ru into the pores of mesoporous Al-MCM-41 materials by selective adsorption of [Ru(NH₃)₆]³⁺. Ru/support catalysts were obtained after reduction with H₂. The activities of these catalysts in hydrogenation reactions were compared to those of Ru/HY and Ru/SiO₂. The catalytic properties in the absence of sulfur were tested in benzene hydrogenation, and the intrinsic activities of all the catalysts (either supported on mesoporous materials or on zeolites) were identical. It was concluded from this result that the dispersion of the Ru metallic phase was similar for all these catalysts. These samples were tested in the tetralin hydrogenation in pure H₂ and in the presence of H₂S (330 ppm of H₂S in H₂). They were found to be much less active than the zeolite-supported catalysts in the presence of H₂S. It is proposed that the lower activity of the catalysts supported on mesoporous materials is either due to their milder acidity, as evidenced by NH₃-TPD, cumene cracking and pyridine desorption experiments, or to the localization of the Ru nanoparticles on alumina islands.     

Ni/ZrO2-SiO2催化剂催化乙酰丙酸加氢合成γ-戊内酯

分别以ZrO₂、SiO₂及ZrO₂-SiO₂复合氧化物为载体,采用等体积浸渍法制备了Ni含量为10%（质量分数）的催化剂,考察了其催化乙酰丙酸液相加氢性能。采用N₂-物理吸附、NH₃-TPD、H₂-TPR、XRD、TEM等表征手段对催化剂进行了表征。研究结果表明,在所制备的催化剂上,乙酰丙酸先经C=O加氢生成4-羟基戊酸,后者快速脱水酯化为γ-戊内酯。Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂较Ni/ZrO₂与Ni/SiO₂催化剂具有高的金属分散度和丰富的表面酸性中心,表现出高的C=O加氢活性以及优异的乙酰丙酸加氢合成γ-戊内酯性能。在反应温度为200℃,氢气压力4 MPa的反应条件下,乙酰丙酸的转化率达到100%,γ-戊内酯的选择性大于99.9%。