CO_2加氢合成甲醇铜基催化剂的还原研究

本文探讨了三种还原法（H2还原法、KBH4还原法、乙醇还原法）对CO2加氢合成甲醇Cu／ZnO催化剂结构及CO2加氢合成甲醇活性的影响。实验结果表明：催化剂经KBH4还原后,部分铜物种被还原成金属铜,同时带入了K ,对CO2加氢合成甲醇反应影响很大;催化剂经高压釜乙醇处理后,铜物种全部被还原成金属铜,且晶粒很大,在ZnO上分散性差,对CO2加氢合成甲醇反应影响很大;催化剂经3％H2＋N2还原后,铜在ZnO上分散性较好,有利于CO2加氢合成甲醇反应。     

铜基甲醇合成催化剂的表征及铜、锌组分间的相互作用

利用XRD、TPD、IR等实验手段对纯ZnO、纯CuO、CuO Al2 O3二组分样品、CuO ZnO二组分样品、CuO ZnO Al2 O3三组分甲醇合成催化剂进行了表征 ,这些结果及甲醇合成活性数据均表明了铜基催化剂中铜和锌组分间存在的相互作用。当Cu/Zn/Al比例一定时 ,以Zn(Ac) 2 代替Zn(NO3) 2 作原料制得的铜基甲醇催化剂 ,其锌组分更分散 ,铜、锌组分间的相互作用较强 ,活性也较高。     

NO在CuO/Ti0.5Zr0.5O2催化剂上TPD-MS研究

以Ti0.5Zr0.5O2复合氧化物为载体,采用浸渍法制备了一系列不同负载量的CuO/Ti0.5Zr0.5O2催化剂,在色谱-微反装置上考察了催化剂对NO+CO的反应活性,并运用NO-TPD等技术对催化剂进行了表征.结果表明,CuO/Ti0.5Zr0.5O2催化剂对NO+CO的催化还原活性除高度分散的Cu物种外,孤立的CuO和晶相CuO也起了相当大的作用,ZrTiO4新物相的出现提高了催化剂的活性;NO-TPD结果显示高温吸附中心可能是Cu2+位,低温吸附中心可能是Cu0吸附位.     

La_2O_3对Cu/ZnO催化剂性质和CO_2加氢反应性能的影响

运用活性评价、XRD、TPR、CO2 -TPD、CO -TPD等手段 ,探讨了La2 O3对Cu/ZnO催化剂性质和CO2 加氢反应性能的影响。试验结果表明 :催化剂经La2 O3改性后 ,CuO晶粒明显变细 ;CuO -ZnO催化剂还原难度略有增加 ;有利于CO歧化反应进行 ,使催化剂上积炭量增加 ;CO2 加氢生成甲醇的活性增加。     

ZnO对合成甲醇Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂性能的影响

用高速碰撞共沉淀法制备m(CuO) /m(ZnO) /m(Al2 O3 )比分别为 60 /3 0 /1 0和 3 0 /60 /1 0的 1 #和 2 #催化剂 ,结果表明高ZnO的 2 #催化剂活性较好 ,分散度较大。XPS测试表明 2 #催化剂表面ZnO吸附的中间体 (CHx 或CHxO)较多且表面的Cu+1浓度较高 ,从而促进CO加氢合成甲醇的活性。     

凝胶网格共沉淀法制备CuO/ZnO/Al_2O_3及其催化CO_2加氢合成甲醇研究

以琼脂为分散介质采用凝胶网格沉淀法制备了CuO/ZnO/Al2O3催化剂,利用N2吸附-脱附、XRD、H2-TPR、TEM等方法对催化剂进行了表征,研究了其CO2加氢合成甲醇的催化反应性能,并与草酸盐凝胶共沉淀法和传统并流共沉淀法制备的催化剂进行了对比。结果表明:采用凝胶网格共沉淀法制备的催化剂具有较小的颗粒尺寸和较低的还原温度,在2.0MPa、230℃、空速2400mL/(g.h)、V(H2)∶V(CO2)=3∶1的反应条件下进行CO2加氢合成甲醇反应,甲醇的选择性和收率分别为43.12%和6.63%,相对其它两种方法制备的催化剂有比较明显的提高。     

随车制氢甲醇裂解铜水泥催化剂的研究

分别以H2O,H3BO3,C6H8O7,NH3.H2O为溶剂,采用离子交换法制备了铜水泥催化剂,并在固定床上考察了催化剂催化甲醇裂解的性能。实验结果表明,以H2O代替NH3.H2O制得的铜水泥催化剂性能优越,实现了催化剂制备的环保高效。与商用的CuZnAl甲醇裂解催化剂相比,铜水泥催化剂具有较高催化活性和选择性,在常压、300℃、重时空速3.39h-1的条件下,铜水泥催化剂的比活性(甲醇转化率与铜负载量的比值)和CO+H2的选择性分别为2.44和95.9%,CuZnAl催化剂分别为0.64和89.2%;铜水泥催化剂的抗压强度大于45N,而CuZnAl催化剂的抗压强度为20N。铜水泥催化剂具有机械强度高、活性高、CO+H2选择性高的特点,基本满足了随车制氢的要求。XRD,SEM,DTG-DTA,FTIR,H2-TPR表征结果显示,铜水泥催化剂制备过程中形成的CaCO3具有稳定铜物种的作用,有助于保持催化剂的高温活性。     

CuO/α-Fe2O3纳米催化剂的制备及其催化性能

采用沉积一沉降法将CuO负载在商品级α-Fe2O3粉末载体上,制备出CuO/α-Fe2O3纳米催化剂.采用XRD、TEM、H2-TPR等手段对其结构性能进行表征,并在连续流动微反装置上考察了其对CO低温氧化的催化性能.结果表明,所制备的CuO/α-Fe2O3纳米催化剂中活性组分CuO纳米颗粒高度分散在商品级α-Fe2O3载体表面,且和α-Fe2O3之间存在强相互作用,CuO负载量为10%的CuO/α-Fe2O3纳米催化剂具有最高的CO低温氧化催化活性.     

大孔结构对CO优先氧化整体式CuO-CeO2/a-Al2O3催化齐活性的影响

通过调整反相浓乳液的水相含量制备了两种不同大孔结构的整体式CuO-CeO2/a - Al2O3催化剂,并将其用于富氢气体中CO优先氧化反应,考察了大孔结构对整体式CuO - CeO2/at - Al2O3催化剂活性的影响;通过照相、SEM和H2 - TPR等技术对催化剂进行了表征.H2 - TPR表征结果显示,不同大孔结构的CuO - CeO2/oa - Al2O3催化剂具有相同的还原性质:催化剂评价结果表明,大孔结构显著影响CuO - CeO2/a - Al2O3催化剂的CO优先氧化性能,孔径增大有利于传质效率的提高,减少CO扩散限制,因此,随大孔孔径的增大,孔与孔之间连通性变好,催化剂的CO优先氧化性能提高.在原料气体积组成为1％CO、1％ O2、50％H2、48％ N2及气态空速21 000 h-1、反应温度140～160℃的条件下,大孔整体式CuO - CeO2/a- Al2O3 - 88％(水相体积分数为88％)催化剂可将CO体积分数降至0.01％以下.     

CuO/ZnO/Al2O3和ZSM-5双功能复合催化剂在苯与合成气烷基化制甲苯中的研究

制备了由共沉淀法制备的CuO/ZnO/Al2O3催化剂与ZSM-5混合形成的用于合成气与苯在液相中直接合成甲苯的烷基化反应的双功能复合催化剂,并采用H2-TPR、XRD对催化剂进行了表征。在浆态床反应器中考察反应温度、反应压力、催化剂投加量、ZSM-5硅铝比、ZSM-5与CuO/ZnO/Al2O3的比例对催化剂性能的影响。结果表明:当反应温度为250℃、反应压力为1MPa、苯和催化剂投加量分别20mL和2g、ZSM-5硅铝比为130、ZSM-5与CuO/ZnO/Al2O3的催化剂质量比为1:1时,可达到最佳的反应效果,在8h的反应中,CO的转化率为85.79%,甲苯的选择性为44.91%,甲苯的产量为1.77g。     

V助剂对CuO/Al_2O_3上CO_2加H_2合成甲醇的影响

研究了不同Ｖ 含量助剂对ＣｕＯ／Ａｌ２Ｏ３ 催化剂上ＣＯ２ 加Ｈ２ 合成甲醇的影响,发现Ｖ 助剂在低于５１０Ｋ 时能明显提高催化剂的活性和选择性。Ｘ 射线衍射结果表明,Ｖ 助剂加入后,ＣｕＯ 的分散度明显提高。程序升温还原（ＴＰＲ） 的“ＲＯＲ”法揭示,在ＣｕＯ／Ａｌ２Ｏ３ 催化剂中存在能在室温下被氧化的铜物种,而这种铜物种的含量随Ｖ 负载量的增加而增多。     

预处理及反应条件对负载型钌催化剂甲烷化性能的影响

采用浸渍法制备了w(Ru)=0 5%的Ru/Al2O3催化剂,研究了催化剂在不同的焙烧温度及还原温度下的甲烷化性能。结果表明,还原温度和焙烧温度能明显改变甲烷化的性能。同时,也考察了Cl-对甲烷化性能的影响,并求得在0 5%Ru/Al2O3催化剂作用下CO和CO2甲烷化反应的表观活化能分别为125 4kJ/mol和89 8kJ/mol。     

助剂对Pt/γ-Al_2O_3催化剂丙烷脱氢性能的影响

采用一系列金属氧化物助剂(Ce,Sn,Zn,V,La,C r,Fe,Zr,M n的氧化物)对Pt/γ-A l2O3催化剂进行修饰,通过丙烷催化脱氢反应考察了不同助剂对Pt/γ-A l2O3催化剂脱氢性能的影响。研究结果表明,经修饰的Pt/γ-A l2O3催化剂的脱氢性能有不同程度的改善。加入CeO2,SnO2,ZrO2助剂,Pt/γ-A l2O3催化剂的丙烷脱氢活性显著提高,丙烷的初始转化率分别提高了9.2%,8.2%,8.1%;加入ZnO助剂,丙烯选择性显著提高,丙烯初始选择性高达97%;SnO2助剂对改善Pt/γ-A l2O3催化剂的稳定性效果最好。采用氢气程序升温还原对催化剂进行表征,表征结果显示,金属氧化物助剂经还原后仍以氧化态形式存在,未以单质形式与铂形成合金。     

改性Cu基Al_2O_3-TiO_2负载型糠醛选择加氢催化剂的研究

采用并流共沉淀沉积法制备了Cu基Al2O3-TiO2负载型催化剂,考察了Cu/Zn比,碱金属、碱土金属和La助剂对催化剂糠醛加氢性能的影响,并采用TPR、XPS等表征手段对催化剂进行了表征。研究表明,最佳铜锌比为3∶2(w),载体碱性提高和La助剂的加入都使得Cu向催化剂表面富集和表面Cu/Zn比的提高,同时La的加入也大大提高了催化剂的稳定性。     

Pt-Ge/Al2O3重整催化剂的研究

在实验室考察了Pt-Ge／Al2O3重整催化剂采用不同的锗前身物制备时对性能的影响。发现用锗的氧化物作为锗的前身物制备催化剂比采用锗的氯化物制备具有较好的活性和选择性。用电子探针扫描电镜和吡啶、红外光谱法对催化剂样品进行表征，发现不同锗前身物制备的催化剂，Pt、Ge在载体表面分布均匀，而且锗的引入不影响催化剂的酸性。与铂铼催化剂相比，在运转初期铂锗催化剂具有好的活性和选择性，但催化剂的稳定性较差。     

Mo/Tio_2-Al_2O_3催化剂加氢脱硫性能的研究

在中压反应装置上以环己烷70w％、环己烯25w％和噻吩5w％混合液为反应物,考察了Mo/TiO_2-Al_2O_3催化剂的噻吩加氢脱硫(HDS)和环已烯加氢(HYD)活性。催化剂采用三种预处理条件:(1)400℃H_2S/H_2硫化;(2)500℃H_2还原;(3)不处理。结果表明,预硫化处理的催化剂活性最高,且HYD/HDS大于1。Mo/TiO_2-Al_2O_3的HYD和HDS的活性总是比Mo/Al_2O_2高。当TiO_2的含量超过单分子层时,不经任何处理的Mo/TiO_2-Al_2O_3催化剂就具有很高的HDS和HYD性能,表明TiO_2-Al_2O_3载体有显著改善Mo催化剂加氢脱硫性能的作用。     

制备过程对负载骨架镍催化剂的抗压强度及催化加氢性能的影响

对前驱体采用不同的焙烧气氛（空气和氩气）以及不同的活化浸取时间所制得的催化剂进行了研究。采用XRD, SEM, H2-TPR及BET等表征手段对催化剂进行表征,并以甲基苯乙烯、双环戊二烯及茚的加氢反应为探针对催化剂的加氢性能进行评价。结果表明：焙烧气氛对Raney-Ni/Al2O3催化剂的抗压强度及加氢活性影响十分显著,采用氩气气氛焙烧制得的催化剂,其抗压强度及加氢活性要明显优于空气气氛焙烧制得的催化剂。另外,前驱体活化浸取时间长短也是影响催化剂的抗压强度及催化活性稳定性一个因素,活化时间过长不利于改善催化剂的强度与催化性能,研究表明,采用15% (wt.)的氢氧化钠溶液于343K对氩气气氛制得的前驱体活化5h所制得的催化剂,其侧向抗压强度可达26.10 N?mm-1,且在493K、2.0MPa、液时空速为3.0 h?1以及氢油比为200:1的反应条件下,催化甲基苯乙烯、双环戊二烯及茚的转化率分别可达87.5%,99%,100%。     

甲烷、二氧化碳转化制合成气的研究——Ⅰ.催化剂及其催化性能

采用固定床流动反应装置研究了金属负载型催化剂对甲烷二氧化碳转化制合成气的催化活性,考察了催化剂活性组份、载体及反应条件等对合成气生成量的影响。发现负载型Ni/Al_2O_3催化剂对甲烷二氧化碳转化具有高催化活性,其合成气生成量随反应温度升高或压力降低而增加。通过测定发现,当镍负载量低于13.15w％时,即使在热力学积炭区使用Ni/Al_2O_3催化剂,它也具有高抗积炭性能。考察了Ni/Al_2O_3-5催化剂在700℃下连续运行120小时的瞬间活性,发现产物合成气摩尔含量一直保持在91％左右,催化剂活性无任何降低趋势。     

2-丁烯异构化催化剂的研究

本文研究了 Al_2O_3和经一些渡金属氧化物改性后的 Al_2O_3催化剂对2-丁烯异构化反应的活性和选择性。试验结果表明,经少量氧化锰改性的 Al_2O_3催化剂,不仅有较高的活性,且对双键异构具有优良的选择性。反应温度高达550℃,产物中仍检测不到异丁烯。应用 TPD 技术以 NH_3和 CO_2为吸附质研究了本催化剂表面酸、碱性的改变及其对活性和选择性的影响。     

Cr_2O_3/Al_2O_3催化剂中的载体效应

利用XRD、TEM和活性评价等手段,研究了具有不同孔结构和比表面的γ-Al_2O_3表面上Cr_2O_3的集聚状态和晶粒大小,及它们对临氢脱烷基催化活性和选择性的影响。结果表明,具有双孔结构、大比表面γ-Al_2O_3制备的Cr_2O_3/Al_2O_3催化剂,其活性和选择性均呈现最佳值。