镍基催化剂的研究进展

镍基催化剂是一种由多孔结构的镍铝合金的细小晶粒组成的固态异相催化剂。镍基催化剂因具有机械强度高、催化活性好、制备简单、价格低廉等优点,被广泛地应用到石油、化工、制药、油脂、香料、双氧水、合成纤维等方面的加氢、脱氢、脱卤、脱硫等转化反应过程中。随着催化工业的逐步发展,对催化剂性能的要求也越来越高,原始的镍基催化剂利用率低、抗酸性差等缺点限制了该催化材料的进一步应用。因此,近年来,许多研究者一直在尝试对镍基催化剂进行改性,以改善其使用寿命、催化活性、抗酸性等性能。着重介绍了镍基催化剂的强化措施以及镍基催化剂的应用,并对镍基催化剂在各类催化反应中的应用情况进行了详细概述,在此基础上展望了镍基催化剂的未来发展。     

煤制代用天然气镍基催化剂研究进展

综述了镍基甲烷化催化剂的研究现状。重点阐述了助剂、载体以及制备方法对催化剂催化性能的影响。在保持镍基甲烷化催化剂催化活性的基础上,提高催化剂的耐高温、抗积炭和抗硫中毒的性能是镍基甲烷化催化剂的主要研究方向。在保持催化剂良好性能的基础上,降低镍基甲烷化催化剂的生产成本对于其在工业生产中的应用具有重要意义。     

氯代硝基苯催化加氢制备氯代苯胺的研究进展

综述了近年来氯代硝基苯催化加氢制备氯代苯胺的研究进展。对铂基、钯基、钌基和镍基非均相催化剂的结构和催化性能进行了比较,讨论了催化剂助剂抑制脱氯副反应的机理。铂基催化剂活性和选择性较高,但是铂金属价格昂贵,且不能完全避免脱氯副反应;钯基和镍基催化剂活性好,但脱氯严重,通常需要引入脱氯抑制剂或使其形成非晶态合金提高产物的选择性;钌基催化剂的活性比铂基、钯基、镍基催化剂低,但选择性高,如何提高钌基催化剂的催化活性是今后的研究方向。     

CH_4/CO_2催化重整镍基催化剂的研究进展

针对改善Ni基催化剂的抗积碳性、催化活性和使用寿命等在CH_4/CO_2催化重整中的研究进行了简要总结,重点介绍了载体种类、掺杂助剂和制备方法对镍基催化剂在CH_4/CO_2催化重整中催化性能的影响,并探讨了镍基催化剂在CH_4/CO_2体系中的催化机理。     

镍基催化剂调控的炔烃选择性加氢研究进展

炔烃选择性催化加氢反应对生产聚合级乙烯、苯乙烯和多种精细化学品具有重要意义。由于价格低廉和活性好等优点，近10年镍基催化剂在炔烃选择性催化加氢反应中展现出良好的应用前景。该文总结了国内外镍基催化剂调控的炔烃选择性加氢反应研究进展。结合反应历程和机理，指出了影响镍基催化剂催化活性、选择性和稳定性的主要因素。归纳了调控镍基催化剂性能的基本途径，包括单原子化、与金属/非金属合金化、有机配体修饰、构筑核壳和金属-载体相互作用结构。并讨论了炔烃选择性加氢中镍基催化剂存在的问题及解决策略。     

疏水活性炭负载的镍基加氢催化剂的抗酸性能

为了解决镍基催化剂在酸性环境下易被酸腐蚀的问题,分别以金属Fe、Mn和Mo作为助剂,以经Na BH4处理的活性炭作为疏水性载体,采用等体积浸渍法制备了一系列镍基催化剂,并将其应用于苯酐、乙酰丙酸、丁烯二酸酐、丁二酸酐和偏苯三酸酐等酸性介质的加氢反应中,以研究金属助剂和疏水性载体对镍基催化剂抗酸性能和催化性能的影响。结果表明,与Raney Ni相比,Fe和Ni含量分别为5%(wt)和15%(wt)、疏水性活性炭负载的催化剂(5Fe-15Ni/AC-Na BH4)具有非常突出的催化活性和抗酸稳定性,在酸性反应环境中重复使用多次仍表现了很好的催化性能。这归因于载体的疏水表面能够阻止产生的水与催化剂表面的接触,使金属活性中心氢离子的活度降低,从而减少了金属镍的腐蚀。此外,XRD和TEM表征结果证明催化剂中形成了Fe-Ni合金,这有利于Ni在载体表面的分散,也有效地延缓了催化剂的失活。     

3种镍基催化剂对苯乙酮的催化加氢对比研究

制备了Ni—B／SiO2非晶态催化剂、Raney Ni催化剂和漆原镍催化剂,采用XRD、SEM等对非晶态特征进行表征。分别用这3种镍基催化剂对苯乙酮进行催化加氢实验,实验表明,Ni—B／SiO2非晶态催化剂的催化活性和稳定性明显优于其他两种镍基催化剂。     

镍基氨分解制氢催化剂体系助催化剂研究进展

氢能作为一种全球公认的清洁能源引起各界的广泛关注，催化氨分解反应是获得纯净氢气的重要途径之一。镍基催化剂因具有良好的经济性和催化活性，展示出潜在的工业应用前景。然而相比于贵金属催化剂钌、铱、铂，镍催化反应体系则需要更高的反应温度，增加了反应能耗。另外，高温反应条件也容易引起活性组分的烧结，导致活性降低。碱金属、碱土金属、稀土金属等助催化剂对改善镍基催化剂性能有显著的效果。结合金属镍氨分解制氢的反应机理，详细讨论了助催化剂的引入对催化剂性能提升的原因，主要表现在其改善了催化剂的酸碱性、金属分散性和颗粒大小以及稳定性等方面。最后，对镍基催化剂助催化剂的发展方向进行了合理展望，指出应从原位表征对催化剂进行研究，探索原子尺度的制备方法以实现精准调控，以及深入探究助剂的作用机理等。     

镍基催化剂的改性及其提高NaClO氧化性能

通过加入助剂的方法对采用浸没沉淀法制备的镍基催化剂进行改性,利用X射线衍射(XRD)、BET、环境扫描电镜(SEM)和热重-差热等分析方法对改性的镍基催化剂进行表征,并对改性的镍基催化剂进行催化NaClO产生有效氯的活性评价。结果表明,Fe_2O_3-镍基催化剂适宜的焙烧温度为450℃;Fe_2O_3-KMnO_4-镍基催化剂的比表面积比Fe_2O_3-镍基催化剂的比表面积高125 m~2/g;当反应时间为90 min,Fe_2O_3 : Ni_2O_3 : KMnO_4(质量比)为1 : 7:1时,催化NaClO产生有效氯比Fe_2O_3:Ni_2O_3质量比为1 : 7时高10%,比不添加Fe_2O_3的镍基催化剂高22%;处理含有甲醇、间氨基苯磺酸和间二乙胺基苯磺酸钠等有机物的废水,Fe_2O_3-KMnO_4-镍基催化剂的催化活性最佳,其间氨基苯磺酸的去除率比Fe_2O_3-镍基催化剂高8.36%,比未改性的镍基催化剂高15.98%。     

过渡金属催化5-羟甲基糠醛合成2,5-呋喃二甲酸研究进展

随着绿色合成理念的不断提升,以具有高催化活性、高稳定性及价格低廉等优势的过渡金属催化剂代替强氧化剂和贵金属催化剂催化氧化5-羟甲基糠醛(HMF)制备精细化学品,逐渐成为研究者关注的焦点。本文综述了近年来廉价过渡金属基催化剂用于催化HMF氧化制备2,5-呋喃二甲酸(FDCA)的相关研究,对该领域的最新研究进行了叙述,重点介绍了锰基、铜基、铁/钴基、镍基及其他催化体系在HMF氧化反应中的应用,主要包括锰基金属氧化物、CuCl_(2)催化体系、Fe_(3)O_(4)-CoO_(x)的磁性催化体系等。此外,在介绍上述催化剂的基础上,还对廉价过渡金属基催化剂催化HMF氧化制备FDCA的发展前景进行了展望。     

Ni与Co催化乙醇制氢研究进展

乙醇制氢具有环保、清洁、可持续等优点,其关键在于选择合适的催化剂。相较于贵金属催化剂而言,Ni与Co基催化剂因其具有成本低且活性高的优点,近年来在乙醇催化制氢中逐渐成为研究热点。然而Ni与Co基催化剂在催化乙醇水蒸气重整制氢的过程中仍存在着稳定性较差、低温催化活性低和使用寿命较短等问题。本文介绍了乙醇制氢的机理,围绕载体的类型及催化剂活性纳米颗粒的合金化改性,综述了近年来Ni与Co基催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢的研究现状,总结了提高催化剂性能的方法及措施,并展望了Ni与Co基催化剂未来的发展方向,为颗粒尺寸小且低温催化活性高、稳定性好的Ni与Co基催化剂的制备提供思路。     

低温等离子体构筑高效Ni基催化剂进展

Ni基催化剂价格低廉、资源丰富、活性出色,但其抗积炭能力差、易因严重积炭而失活的问题始终是限制其应用的瓶颈,如何提升Ni基催化剂抗积炭能力是学术界和工业界极为关注的问题。低温等离子体因宏观低温、粒子高能的特点而被广泛用于构筑高抗积炭Ni基催化剂。本文介绍了低温等离子体构筑高效Ni基催化剂领域的最新进展,讨论了低温等离子体较低的宏观温度和丰富的高能粒子对载体性质、Ni-载体作用和Ni颗粒特性的影响,分析了低温等离子体所构筑Ni基催化剂具有优异抗积炭能力的原因,提出增加Ni基催化剂制备量、降低低温等离子体耗电量和将低温等离子体与人工智能等技术结合是未来低温等离子体构筑Ni基催化剂领域的主要研究方向。     

可用于富氢重整气中CO消除的负载型Ni基甲烷化催化剂研究进展

富氢重整气中微量CO会引起燃料电池中Pt电极的永久性中毒而影响燃料电池的性能,通过CO甲烷化反应是消除富氢重整气中微量CO的有效方法。介绍了近年来在CO甲烷化Ni基催化剂组成、制备方法和催化机理等方面的研究进展。阐述了载体的性质、稀土和贵金属助剂以及制备方法对CO甲烷化Ni基催化剂性能的影响。研究重点通过优化载体、组成和制备方法制备新型Ni基催化剂,使其在低温下对CO甲烷化反应有着很好的催化活性、选择性和稳定性,同时抑制高温下CO2甲烷化反应和逆水煤气反应的发生。     

Ni基重整催化剂失活机理研究进展

H₂是一种清洁、绿色的燃料和能源载体。目前工业上应用较为成熟的生产工艺是重整反应制氢。其中，Ni基重整催化剂由于其高储量、高活性和低成本的优点而受到研究人员的广泛关注，但在反应过程中存在易因烧结、积炭和中毒等原因而失活的问题。因此，如何提高Ni基重整催化剂的反应稳定性是一个急需解决的问题。本文介绍了上述三种引起Ni基重整催化剂失活的主要原因，并从调控金属Ni粒子粒径、增强金属-载体相互作用、形成晶格氧或表面氧物种以及Ni粒子纳米结构调控四个方面阐述了近年来在抑制失活并提高Ni基重整催化剂反应性能和稳定性领域所取得的研究进展，并且提出优化反应条件、调变化学组成和调控Ni粒子纳米结构将是提高Ni基催化剂在重整反应过程中的稳定性的有效方法。     

A review on catalyst development for conventional thermal dry reforming of methane at low temperature

Carbon dioxide (CO₂) utilization and conversion, as one of the main parts of carbon capture, utilization, and storage (CCUS), is not only considered an important way to mitigate global warming but also an attractive industrial route to produce valuable fuels and chemical feedstocks. Catalytic dry reforming of methane (DRM) is a promising technology for carbon dioxide utilization and conversion as it can produce syngas, carbon monoxide (CO), and hydrogen (H₂) for widespread industrial production processes. In most studies of the DRM reaction, a relatively high operational temperature (i.e., >700°C) has been applied since the reactivity limitation of widely used Ni-based catalysts at low temperatures and the extremely endothermic property of the DRM reaction. However, high cost and high requirement of thermal stability for catalysts have become a severe problem impeding the further commercialization of DRM technology. Decreasing the operational temperature (i.e., <700°C) is considered a promising way for further application of the DRM route to convert CO₂ and produce syngas. However, traditional Ni-based catalysts suffered from unsatisfied reactivity and severe coke formation, leading to quick deactivation at low temperatures. Developing a catalyst with excellent catalytic activity, coke resistance, and improved thermal stability is necessary for low-temperature DRM reactions. In recent years, with significant development in materials, catalyst design, and computational simulation, some synthesized catalysts have achieved considerable improvement in catalytic performance in low-temperature DRM. Hence, a review of recent development on low-temperature DRM catalysts is provided here to further guide and profoundly understand catalyst design for low-temperature DRM.     

二氧化碳甲烷化催化剂的研究进展

CO₂催化加氢甲烷化反应是温室气体CO₂资源化利用的有效途径之一。本文回顾了CO₂催化加氢甲烷化催化剂的研究现状, 其中Ni基催化剂是研究最为广泛的CO₂甲烷化催化剂。重点介绍了Al₂O₃、SiO₂和La₂O₃载体及CeO₂和La₂O₃助剂等对Ni基催化剂CO₂甲烷化性能的影响, 阐述了载体的结构、电子性能、化学性能和助剂等对Ni基催化剂CO₂甲烷化性能的影响。结合几种非Ni基CO₂甲烷化催化剂的对比研究发现, 具有有序介孔结构的Co基催化剂也表现出了优越的CO₂甲烷化性能。由此表明, 催化剂新颖的结构也是影响CO₂甲烷化性能的重要因素, 通过催化剂结构、组成等的调变, 能实现CO₂低温高效甲烷化, 为CO₂甲烷化工业化进程奠定基础。     

非晶态Ni-B/MCM-22催化剂上二氧化碳甲烷化的研究

本文采用固定床反应装置考察了非晶态镍基催化剂CO2甲烷化催化反应活性。研究结果表明:以化学还原法制备的非晶态镍基催化剂的二氧化碳甲烷化活性较高;由XRD及TEM结果可知,非晶态镍基催化剂中镍的分散度较高;以MCM-22分子筛为催化剂载体的非晶态镍基催化剂CO2的转化率高于以γ-Al2O3为载体的非晶态催化剂。     

UiO-66基催化剂的制备及其在CO甲烷化中的应用

煤制天然气技术具有良好的经济和环境效益,其中CO甲烷化是煤制天然气过程的重要环节之一。本研究以UiO-66材料为载体制备了一系列具有不同Ni负载量的Ni/UiO-66催化剂,采用XRD, BET, TG, SEM, TEM, XPS等表征方法对载体和催化剂的物相结构、织构性质、热稳定性和元素分布情况进行考察,并对各催化剂上CO加氢性能进行了考察。研究结果表明,Ni金属高度分散于UiO-66载体上,且对金属有机骨架材料的物相结构和晶体形貌无显著影响。在CO甲烷化反应过程中,随Ni负载量逐渐增加,各Ni/UiO-66催化剂的起活温度逐渐降低;在相同反应温度(320℃)下,不同催化剂上Ni负载量由10%增加到30%,其CO转化率由10.7%提升到89.7%;当Ni含量为20%时,催化剂在反应过程中具有良好的稳定性。同时,Ni基催化剂上CO转化率远高于具有相同金属负载量的Fe基和Co基催化剂,表明Ni作为活性金属在合成气制甲烷反应过程中具有优异的催化性能。     

CeO2助剂对Ni基催化剂甲烷化性能的影响

甲烷化工艺是煤制天然气的关键技术,甲烷化催化剂则是甲烷化技术的核心。Ni基催化剂具有活性高、选择性好和价格低廉等优点,但易积炭,积炭堵塞催化剂孔道,覆盖表面金属活性位,导致催化剂失活。稀土类金属氧化物（如CeO₂、La₂O₃等）对Ni基催化剂的活性、稳定性、抗积炭性能以及活性组分的分散有明显的促进作用。采用共沉淀法制备了CeO₂-La₂O₃复合氧化物载体,负载Ni后用于CO甲烷化反应,利用N2物理吸附、XRD、H₂-TPR、XPS和TG等对催化剂结构进行表征。结果表明,Ni/CeO₂-La₂O₃中CeO₂的添加主要发挥了电子助剂的作用,CeO₂的存在提高了催化剂表面Ni0周围的电子密度,促进Ni物种的还原,同时还能提高催化剂的抗积炭能力,使催化剂表现出更好的甲烷化活性与稳定性。在V（H₂）∶V（CO）=1、反应温度450 ℃、空速24 000 h^-1和常压下,Ni/CeO₂-La₂O₃催化剂的CO转化率达82.7%。     

Ir基催化剂用于CO选择性催化还原NO的研究进展

针对具有烟温低、氧含量高和CO浓度大等特征的固定源烟气（钢铁烧结/球团烟气和焦化烟气等）脱硝领域,CO选择性催化还原NO _x （CO-SCR）技术具有良好的发展前景。Ir基贵金属催化剂因其在CO-SCR反应体系中表现出了良好的抗氧能力和较高的催化活性成为催化脱硝领域研究的热点之一。本文重点总结了单一载体、复合载体与复合活性组分三类Ir基催化剂在CO-SCR脱除NO _x 中的催化性能,同时从制备条件和反应条件两大方面归纳了其对Ir基催化剂的CO-SCR脱硝性能的影响,简要阐述了Ir基催化剂表面反应机理,并对未来研究工作进行了展望,指出采用多种手段对催化剂进行改性,并通过降低Ir负载量、反应温度窗口以及提升其催化活性等方式来降低成本,为实现Ir基催化剂CO-SCR工业化应用提供借鉴。