PtSn负载量对PtSn/Al2O3催化剂上丙烷脱氢性能的影响

由丙烷直接催化脱氢制取丙烯已经成为增产丙烯的重要手段之一。以水热法制备Al_2O_3载体,采用等体积浸渍法制备不同PtSn负载量的PtSn/Al_2O_3催化剂。通过XRD、N2-吸附、拉曼光谱和H2-TPR等对其进行表征,并考察不同PtSn负载量对催化剂催化丙烷脱氢性能的影响。结果表明,在制备的催化剂中,Pt1.5Sn3/Al_2O_3具有最高的催化丙烷脱氢活性和稳定性,丙烷初始转化率高达55.6%,丙烯选择性98.1%。反应330 min后,丙烷转化率仅降约10%,选择性保持不变。     

S-1分子筛羟基窝锚定钴用于丙烷脱氢制丙烯

以全硅MFI分子筛（S-1）为载体，采用简单的浸渍法制备了不同钴（Co）含量的Co/S-1催化剂并应用于丙烷脱氢反应。利用X射线衍射（XRD）、氮气吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）等技术对Co/S-1进行表征。结果表明，Co负载在S-1载体上并与S-1的Si—OH反应生成单位点Co物种和超小的Co纳米团簇，这些物种是丙烷脱氢的主要活性中心。Co的负载量对丙烷脱氢影响很大，当负载量较低时，活性Co物种较少，丙烷脱氢性能较差；当负载量较高时，Co物种会团聚成大颗粒不利于丙烷脱氢反应。通过优化制备条件，发现当Co负载量为1%（质量分数）时，Co/S-1的丙烷脱氢性能最优，循环使用5次后丙烷转化率、丙烯选择性和丙烯产率均未出现明显的下降。     

VO_x/焦磷酸镧催化剂的丙烷氧化脱氢制丙烯催化性能

以嵌段共聚物P188为模板剂制备VO_x/焦磷酸镧催化剂。采用比表面分析仪、透射电镜、X射线光电子能谱和H_2-TPR对催化剂结构进行表征,并评价其丙烷氧化脱氢制丙烯的催化性能。结果表明,焦磷酸镧有一定的催化活性,但催化性能不高。当负载钒氧物种后,VO_x/焦磷酸镧催化剂催化活性有所增加,反应温度600℃时,丙烯产率达16.6%。原因主要是钒氧物种和可移动氧在丙烷氧化脱氢过程中起到重要作用。     

BiOCl催化剂的丙烷氧化脱氢催化性能

以_L-赖氨酸为模板剂,采用沉淀法制备了BiOCl催化剂,对催化剂进行了X射线衍射、N₂吸附-脱附和H₂-TPR等表征,并测试了BiOCl催化剂对丙烷氧化脱氢制丙烯反应的催化性能。结果表明,制备的BiOCl催化剂为四面体结构,500 ℃焙烧3 h后,催化剂比表面积为11.2 m²·g^-1,未完全还原氧物种的含量较多。随着反应温度升高,丙烷转化率和丙烯选择性增加,丙烷转化率为20%时,丙烯选择性达64.5%。     

铈锆复合氧化物催化HCl氧化中相互作用机制

采用浸渍法制备了不同负载量的ZrO_2/CeO_2·(xZr/Ce)和CeO_2/ZrO_2·(y Ce/Zr)两组催化剂。并采用XRD、Raman、N2-Sorption、TEM和H2-TPR等手段对xZr/Ce和y Ce/Zr的结构和性质进行表征,并结合HCl催化氧化活性研究CeO_2与Zr O_2在反应体系中的相互作用。结果显示,CeO_2表面掺杂适量的Zr4+可以增加xZr/Ce表面氧空位浓度,提高其HCl氧化反应活性;但当CeO_2表面掺杂过量的Zr4+,Zr元素会以ZrO_2的形式存在于xZr/Ce表面,覆盖氧空位,降低了xZr/Ce的反应活性。对于y Ce/Zr催化剂,ZrO_2表面高分散的CeO_2有利于催化活性的提高,但ZrO_2表层负载的CeO_2对催化活性的贡献具有阈值,当Ce O_2负载量超过10%后,额外增加的铈物种对催化活性已无显著促进作用;对比发现xZr/Ce的氧空位主要来自于铈锆固溶体,y Ce/Zr的氧空位主要来自于高分散的CeO_2,由铈锆固溶体产生的氧空位对活性提升更有利;与纯组分CeO_2相比,xZr/Ce与y Ce/Zr两组催化剂在苛刻条件下的长期稳定性测试中均表现出高反应稳定性。     

负载型CeO_2/OMS-2催化剂对VOCs的催化氧化性能

采用回流法合成了OMS-2,同时以OMS-2为载体,采用浸渍法负载CeO_2制备了Ce/OMS-2催化剂,运用X射线衍射、拉曼光谱、BET、H_2-TPR和NH_3-TPD等方法对催化剂进行表征,并考察CeO_2/OMS-2催化剂催化氧化二氯甲烷和乙酸乙酯的性能。结果表明,CeO_2的加入并未改变OMS-2较好的八面体分子筛结构,CeO_2的晶粒很小且以高分散的形式存在;负载CeO_2的OMS-2催化剂比表面积都有增大趋势;随着CeO_2负载量的增加,低温和高温的还原峰都先向低温方向偏移再向高温方向偏移;随着CeO_2负载量的增加,高温处强酸性峰先向低温方向偏移再向高温方向偏移。反应活性结果表明,CeO_2/OMS-2催化剂活性比载体OMS-2的活性好,随着铈负载量的增加,催化活性先升高再降低,其中,CeO_2负载质量分数为1.0%(1.0Ce/OMS-2)时催化剂效果最好,这可能是由于铈的加入活化了OMS-2中的氧,影响了整体催化剂的酸性,进而影响反应性能。     

Sn掺杂量对Pt/Sn-MFI催化剂的丙烷脱氢性能影响

随着对丙烯需求的日渐增加,由丙烷催化脱氢制丙烯来实现对丙烯的增产,已成为增产丙烯的重要手段之一。利用水热法制备一系列不同Sn掺杂量的Sn-MFI载体,采用等体积浸渍法制备相同Pt负载量的Pt/Sn-MFI催化剂,通过XRD、N2吸附-脱附、FT-IR和H2-TPR等表征考察不同Sn掺杂量的催化剂对丙烷催化脱氢性能的影响。结果表明,Pt/Sn1. 3%-MFI催化剂具有最高的催化丙烷脱氢活性和稳定性,丙烷初始转化率为43. 3%,丙烯选择性为98. 9%。反应360 min后,丙烷转化率为25. 1%,选择性保持不变。     

CeO_2-活性炭催化臭氧化降解水中草酸的研究

利用CeO_2的储氧和释氧能力,以高活性的活性炭作为催化剂载体,采用等体积浸渍法制备CeO_2-活性炭催化剂。分别用氮气低温吸附/脱附、XRD、XPS对CeO_2-活性炭催化剂进行表征。以CeO_2-活性炭作为催化剂,草酸作为模型化合物,催化臭氧化降解草酸的去除率达到77%。Ce组分的加入能显著提高草酸的去除率。Ce不仅能够提高反应体系中羟基自由基的浓度,还有利于O3分子直接氧化草酸。CeO_2-活性炭催化剂经过3次重复使用后,草酸去除率保持在70%以上,具有较好的稳定性。     

纤维状BPO4/SiO2催化剂的制备及其丙烷氧化脱氢性能

通过静电纺丝法制备了一种高温焙烧后具有纤维状结构的磷酸硼/二氧化硅（BPO₄/SiO₂）催化剂,并考察了BPO₄负载量和焙烧温度对该催化剂的结构和催化丙烷氧化脱氢性能的影响。研究发现焙烧过程使纤维直径减小。随着BPO₄负载量的增加,丙烷氧化脱氢活性增高。当BPO₄负载量为7%（质量分数）,焙烧温度为600℃时,BPO₄/SiO₂催化剂具有最佳的催化性能;在反应温度为480℃下,丙烷转化率和丙烯产率分别达到17.0%和13.0%,且催化剂稳定性良好。当焙烧温度较低时（550℃）,催化剂中的有机物分子未被除尽,导致烯烃的选择性偏低;当焙烧温度较高时（700℃）,SiO₂结构收缩紧密,抑制了活性相的暴露。由于纤维结构可暴露更多活性位点,该催化剂较相同条件下粉末状BPO₄催化剂有着更高的催化活性。     

MoP/AC催化丙烷直接脱氢制丙烯

以活性炭(AC)为载体,采用等体积浸渍法制备了MoO_3/AC和P-MoO_3/AC催化剂,程序升温还原法制备了MoP/AC催化剂。对制备的催化剂进行了X射线衍射(XRD)、NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)和N_2物理吸附的分析表征,并比较了三种催化剂丙烷脱氢反应的催化性能。研究表明,MoP/AC具有更少的中强酸酸中心,其丙烷催化脱氢性能较好。MoP负载量为18%(质量分率),还原温度为650℃时制备的MoP/AC催化剂,在反应温度为600℃、原料气N_2与C_3H_8的物质的量比为6时,丙烷转化率为18.3%,丙烯选择性为84.0%。     

CeO_2/C有序介孔材料催化甘油转化制碳酸甘油酯

采用溶剂挥发自组装法制备有序介孔CeO_2/C复合材料,利用X射线衍射仪、N_2吸附-脱附仪和透射电子显微镜对样品进行表征,考察催化甘油酯交换制备碳酸甘油脂的催化性能。结果表明,在甘油用2 mmol、碳酸二甲酯10 mmol、有序介孔CeO_2/C复合材料0.1 g、N,N-二甲基乙酰胺5 m L、反应温度140℃和反应时间3 h条件下,CeO_2/C中CeO_2质量分数为16.3%时,甘油转化率和碳酸甘油脂选择性最高,分别为76%和81.8%。     

CoCr_2O_4/SiO_2催化剂上二氯甲烷催化氧化

采用浸渍法制备了不同CoCr_2O_4负载量x CoCr_2O_4/SiO_2催化剂(x=5%、10%、20%和30%),考察其对二氯甲烷催化燃烧性能的影响。结果表明,催化剂的整体活性顺序为:30CoCr_2O_4/SiO_220CoCr_2O_4/SiO_210CoCr_2O_4/SiO_25CoCr_2O_4/SiO_2,但按照活性组分CoCr_2O_4质量归一化后本征活性顺序为:10CoCr_2O_4/SiO_2≈5CoCr_2O_4/SiO_220CoCr_2O_4/SiO_230CoCr_2O_4/SiO_2。表征结果发现催化剂本征活性与可还原性能和表面酸性存在密切关系。10CoCr_2O_4/SiO_2和5CoCr_2O_4/SiO_2具有较高的表面酸性和耗氢量,因此具有较高的本征活性。     

三元混合气体燃料爆炸特性实验研究

利用定容燃烧弹爆炸实验平台结合高速纹影摄像技术,系统研究了组分浓度和当量比对氢气/二甲醚/甲烷三元混合气体燃料爆炸特性的影响。结果表明：平均火焰传播速度S_a随氢气浓度X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}的增加单调递增,随二甲醚浓度X_DME和甲烷浓度X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}的增加单调递减。压力峰值p_max与X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}的关系受到当量比φ的强烈影响,当φ=0.8、1.0和1.2时,p_max随X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}先缓慢线性增加然后快速增加;而当φ=0.6、1.4和1.6时,p_max始终线性增加;同时,p_max随X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}线性递减,而随X_DME的变化可分为两个时期。X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}与最大压力上升速率(dp/dt)_max呈正相关关系,X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}与之呈负相关关系,而X_DME对(dp/dt)_max的影响不大。燃烧时间t_c与X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}和X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}存在线性关系;而X_DME对t_c的影响较为复杂,与φ有关。     

Ag-Fe_2O_3-V_2O_5/TiO_2催化剂制备及其甲基吡啶催化氧化脱甲基性能

针对甲基吡啶氧化脱甲基反应,以TiO_2为载体经浸渍法制备Ag-Fe_2O_3-V_2O_5/TiO_2催化剂,结合结构表征和催化剂性能评价,考察制备条件对其催化甲基吡啶氧化脱甲基性能的影响。结果表明,通过Fe_2O_3改性可以提高Ag-V_2O_5/TiO_2催化剂对3-甲基吡啶氧化脱甲基化反应的催化性能,其作用主要是抑制V_2O_5团聚,促进V物种的分散。同时,锐钛矿相TiO_2载体表面B酸中心有利于催化3-甲基吡啶脱甲基,提高产物吡啶选择性。经实验优化,Ag-Fe_2O_3-V_2O_5/TiO_2催化剂适宜制备条件为:焙烧温度450℃、焙烧时间4 h、V_2O_5和Ag的负载质量分数分别为15%和1.5%、Fe与V物质的量比1∶2。在优化条件下,吡啶收率与选择性最高可达到62.97%和78.75%。     

Stable mixed metal-organic framework for efficient C2H6/C2H4 separation

In view of lacking efficient ethane-selective adsorbent for ethane/ethylene separation, a highly stable microporous mixed metal-organic framework, termed as MUV-10(Mn), was synthesized by the solvothermal method and it could efficiently separate C₂H₆/C₂H₄ mixture. The structure and morphology of synthesized material was confirmed by XRD, SEM, TGA and BET, etc. Selectivity and corresponding adsorption heat of C₂H₆ and C₂H₄ were calculated based on single component adsorption results measured in details. The results show that MUV-10(Mn) features C₂H₆/C₂H₄ selectivity about 1.42 and can absorb more C₂H₆ than C₂H₄ at room temperature. And it has high acid, alkali and water vapor stability. Addtionally, dynamic breakthrough experiment showed MUV-10(Mn) could extracted low concentration of C₂H₆ from C₂H₆/C₂H₄ mixture (V_{{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{6}}}\text{?}/\text{?}{V}_{{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}=1∶9 and 1∶15) to collect C₂H₄ gas with high purity, which indicates the promising future of MUV-10(Mn) in C₂H₄ purification.     

高稳定双金属MOF材料用于低浓度乙烷的高效分离

针对乙烷/乙烯分离过程中,缺乏高效稳定的乙烷选择吸附剂,采用溶剂热法合成了一种具有高稳定性的双金属微孔MOF材料MUV-10 (Mn),通过吸附分离的方式,实现了乙烯中低浓度乙烷的高效分离。采用XRD、SEM、TGA、比表面分析等表征手段对所制备材料的结构及形貌进行了确认和分析,详细测试了MUV-10 (Mn)对乙烷和乙烯单组分气体的吸附性能,并进行了选择性和吸附热的计算。结果表明,MUV-10 (Mn)在室温下的乙烷吸附量高于乙烯对于乙烷/乙烯混合气的选择性为1.42,且具有高的酸、碱和水蒸气稳定性。混合气体穿透实验表明,MUV-10 (Mn)能够高效去除乙烯中的低浓度乙烷,得到高纯乙烯气体,在乙烯提纯方面显示出良好的应用前景。     

氯化氢催化氧化制氯气达到化学平衡前后的反应行为

采用氧化铝为载体的铜基复合催化剂在固定床与无梯度组合反应器上考察了氯化氢催化氧化制氯气的反应行为。在反应温度T=360~400℃、进料摩尔配比n_HCl/n_{{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}}=1~4、HCl空速W/F_HCl0=0.01~60h^-1以及常压条件下考察了反应温度、进料摩尔比、HCl空速等工艺条件对HCl转化率与反应速率的影响。结果表明：在到达化学平衡以前,HCl转化率和反应速率随着反应温度的升高或反应气体摩尔配比n_HCl/n_{{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}}的降低而升高;随着反应空速F_HCl0/W的降低,HCl转化率先逐渐升高,而HCl反应速率逐渐降低。在达到化学平衡以后,转化率随着反应温度的升高或反应气体摩尔配比n_HCl/n_{{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}}的升高或反应空速F_HCl0/W的降低而降低,反应速率为零。控制反应温度在390~400℃范围内,原料气摩尔比n_HCl∶n_{{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}}为(4∶3)~(4∶2),HCl空速W/F_HCl0在2.5h^-1左右,此时的HCl转化率可达到60%~70%,且HCl反应速率保持在(0.2~0.25)mmol/(g·min)。本文采用的联合实验装置对于化学平衡前后的反应行为均能较好地考察,为考察与研究同类反应的反应行为开辟了新思路。     

NiAlPO_4-5分子筛的合成及加氢脱硫性能

采用水热合成法合成不同氧化镍含量的NiAlPO_4-5分子筛。红外、紫外漫反射和氢气升温还原表征结果揭示合成的NiAlPO_4-5分子筛中骨架Ni和非骨架Ni共存。金属镍对AlPO_4-5分子筛骨架的取代没有改变分子筛晶体结构。NiAlPO_4-5分子筛比表面积相比AlPO_4-5分子筛下降,晶粒增大,酸量提升。NiAlPO_4-5分子筛应用到二苯并噻吩加氢脱硫反应,其加氢脱硫活性高于AlPO_4-5和等体积浸渍法制备Ni负载的Ni/AlPO_4-5分子筛。与WO3负载氧化铝的传统加氢处理催化剂(W/A)相比,引入NiAlPO_4-5制备的催化剂W/A+NiAlPO_4-5显示出更高的二苯并噻吩加氢脱硫活性。     

Fenton试剂氧化法去除染料废水的色度

对染料废水进行Fenton试剂氧化处理,探讨反应时间、过氧化氢用量、Fe SO4·7H2O用量、温度及pH值对染料废水色度去除率的影响。结果表明,100 m L色度为1 250度的染料废水,经Fenton试剂氧化处理50 min,色度去除率94.44%,剩余色度为69.5度,达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)间接排放标准。     

基于CO2循环的低碳高效白云石煅烧新工艺

白云石是一种广泛应用的冶金、建材和化工原料。针对白云石煅烧过程中CO₂排放严重等问题,构建了基于CO₂循环载热与资源化回收的白云石低碳煅烧竖窑新工艺。通过白云石（CaCO₃·MgCO₃）煅烧过程的Gibbs自由能变计算,发现提高煅烧温度（50~100 K）可有效克服CO₂对反应的抑制作用;通过纯CO₂环境中CaCO₃分解过程的热重实验分析,验证了CO₂循环煅烧白云石煅烧的可行性;通过化学反应动力学计算,解析了全CO₂组分环境下CO₂压力对CaCO₃·MgCO₃高温分解过程的影响,并发现提高CO₂压力可促进气固传热,从而提升分解速率和改善矿料分解均匀性;对CO₂循环煅烧工艺系统能-质平衡计算表明：该工艺理论能耗仅为140 kg/(t 煅白),且煅烧过程的CO₂排放降低70%以上,环境效益显著。