Si掺杂对Cu/ZrO2催化CO2加氢制甲醇性能的影响

为了提高Cu/ZrO₂催化剂在二氧化碳加氢制甲醇中的催化活性,制备了一系列不同Si/Zr的Si-ZrO₂载体并负载5%（质量分数）Cu得到了Cu/Si-ZrO₂催化剂。对所制备的催化剂进行了X射线衍射（XRD）、N₂物理吸脱附（BET）、X射线光电子能谱（XPS）、氢气程序升温还原（H₂-TPR）、二氧化碳程序升温脱附（CO₂-TPD）及高分辨透射电子显微镜 （HRTEM） 的表征。结果表明,Si的掺杂使得Cu/ZrO₂体系获得了稳定的晶相,大的比表面积和更多的碱性位点,尤其是中强碱性位点,同时产生了更多的氧空位,促进了CO₂的吸附和转化,因此得到了更高活性的催化剂。当Si与Zr的摩尔比为0.2时,在质量空速为6000 ml·g^-1·h^-1,温度为220℃、压力为3.0 MPa,V（H₂）∶V（CO₂）=3∶1（体积比）条件下,催化剂的CO₂转化率为4.6%,CH₃OH选择性为85%。     

Si掺杂对Cu/ZrO2催化CO2加氢制甲醇性能的影响

为了提高Cu/ZrO₂催化剂在二氧化碳加氢制甲醇中的催化活性,制备了一系列不同Si/Zr的Si-ZrO₂载体并负载5%（质量分数）Cu得到了Cu/Si-ZrO₂催化剂。对所制备的催化剂进行了X射线衍射（XRD）、N₂物理吸脱附（BET）、X射线光电子能谱（XPS）、氢气程序升温还原（H₂-TPR）、二氧化碳程序升温脱附（CO₂-TPD）及高分辨透射电子显微镜 （HRTEM） 的表征。结果表明,Si的掺杂使得Cu/ZrO₂体系获得了稳定的晶相,大的比表面积和更多的碱性位点,尤其是中强碱性位点,同时产生了更多的氧空位,促进了CO₂的吸附和转化,因此得到了更高活性的催化剂。当Si与Zr的摩尔比为0.2时,在质量空速为6000 ml·g^-1·h^-1,温度为220℃、压力为3.0 MPa,V（H₂）∶V（CO₂）=3∶1（体积比）条件下,催化剂的CO₂转化率为4.6%,CH₃OH选择性为85%。     

层状Cu/SiO2催化剂的制备及其草酸二甲酯加氢性能研究

以层状硅酸铜为前驱体制备了不同焙烧温度下的层状Cu/SiO₂催化剂。利用N₂吸脱附、XRD、FT-IR、SEM、TEM、XPS等手段对催化剂的结构性质进行表征。结果表明，500℃下焙烧得到的催化剂比表面积大、Cu物种分散度最高、Cu颗粒尺寸均一，前驱体中层状硅酸铜的质量分数最高，还原后Cu⁺相对含量最高。将该催化剂应用于草酸二甲酯(DMO)选择性加氢制乙醇酸甲酯(MG),在2 MPa、200℃、H₂/DMO物质的量的比为100的反应条件下DMO的转化率为98.5%,MG的选择性为52.1%,并且层状Cu/SiO₂催化剂表现出良好的稳定性。     

Cu2O/TiO2催化甲醛乙炔化反应的载体效应

以不同温度焙烧的TiO₂为载体,CuCl₂·2H₂O为铜源,NaOH为沉淀剂,L-抗坏血酸钠为还原剂,采用液相还原-沉积沉淀法制备了Cu₂O/TiO₂,借助X射线粉末衍射（XRD）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、N₂-物理吸附、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）等手段,研究了TiO₂载体焙烧温度对Cu₂O/TiO₂甲醛乙炔化反应性能的影响。结果表明,低温焙烧得到的TiO₂载体以锐钛矿相存在,与Cu₂O物种间具有弱的相互作用,使得Cu₂O被过度还原为金属Cu,催化活性较低。随着载体焙烧温度的升高,TiO₂中出现金红石相,Cu₂O与载体间相互作用增强,Cu₂O高效转变为乙炔亚铜活性物种,使催化剂表现出最佳的催化性能。     

载体极化率对乙酸甲酯加氢Cu/ZnO催化剂的作用机制研究

采用水热法合成不同极化率的ZnO载体来制备Cu/ZnO催化剂,研究了ZnO极化率对Cu/ZnO催化剂的物理化学性质和催化活性的影响。通过对样品进行N₂-吸附、SEM、TPR、XPS、XRD、ICP-OES和N₂O滴定等表征,发现极化率对催化剂的物理结构性质和铜物种的分散状态影响不大,但强烈影响Cu/ZnO催化剂的催化活性。随着极化率降低,催化活性先上升后下降。高极化率的催化剂由于具有更多的ZnO_x氧缺陷结构和更强的Cu-ZnO相互作用,利于Cu-ZnO_x的形成。     

单分散Co3O4@SiO2核壳催化剂的制备及N2O催化分解性能

N₂O是一种重要的温室气体,且对臭氧层有很大的破坏作用,而直接催化分解法是除去N₂O最经济有效的方法之一。针对目前报道较多的钴氧化物催化剂活性较差的问题,将包覆型Co₃O₄核壳材料引入N₂O直接催化分解反应,利用核壳结构的限域特性与壳层的多孔孔道使Co₃O₄分散性增加,粒径减小,金属载体相互作用与接触反应界面增强,从而提高了催化剂在N₂O直接催化分解反应中的低温活性。此外,还制备了一系列不同金属含量的Co₃O₄@SiO₂球形核壳催化剂来研究包覆结构对催化剂性能的影响,通过X射线荧光光谱（XRF）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、N₂物理吸附、H₂-程序升温还原（H₂-TPR）等表征,证实在保证稳定单分散核壳结构的前提下,活性Co₃O₄位点越多,催化剂反应活性越好。     

CO2加氢制甲醇Cu-Zn-Al水滑石催化剂的改性研究

CO₂加氢制甲醇既能有效缓解温室效应带来的全球气温升高问题,也能促进CO₂的资源化利用,成为研究热点之一。对Cu-Zn-Al水滑石(CZA-LDH)开展改性研究,以Cu(NO₃)₂·3H₂O、Zn(NO₃)₂·6H₂O和Al(NO₃)₃·9H₂O为原料,以NaOH和NaCO₃为沉淀剂,采用共沉淀法制备CZA-LDH,并在制备过程中引入聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和三乙醇胺(TEA),焙烧后得到4组催化剂。XRD、FT-IR、N₂吸附-脱附、SEM表征结果及催化性能测试数据表明,引入TEA的CZA-LDH焙烧后得到的复合金属氧化物催化剂(CZA-LDO-TEA)表现出最优的性能。这是因为TEA 能够破坏表面晶体结构,促进催化剂中CuO组分的还原,提高了 CO₂的化学吸附能力,从而提高了催化剂的CO₂转化率。     

CeO2的形貌对CuO/CeO2催化剂CO2加氢制甲醇性能的影响

采用水热法制备CeO₂纳米颗粒（W-CeO₂）、CeO₂纳米片（S-CeO₂）、CeO₂纳米棒（B-CeO₂）及CeO₂纳米八面体（O-CeO₂）,用浸渍法负载相同质量分数的铜形成CuO/CeO₂催化剂。通过扫描电镜（SEM）、高分辨透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、自动吸附分析仪（BET）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、N₂O滴定等表征技术对催化剂进行表征,并在可控温控压的固定床石英管反应器中对催化剂的催化性能进行评价。研究了不同形貌CuO/CeO₂催化剂对CO₂加氢制备甲醇的影响;结果表明,CuO/CeO₂催化剂的催化活性存在明显的形貌依赖性,催化剂的暴露晶面、比表面积、表面碱性位点、表面氧缺陷的差异均会对CO₂转化率、甲醇选择性和产率产生影响。其中,不同形貌CeO₂优先暴露晶面的活性顺序为S-CeO₂（{100}+{110}）>W-CeO₂{100}>B-CeO₂{111}≈O-CeO₂{111},暴露晶面活性越高,催化剂表面氧缺陷越多,CuO-CeO₂间相互作用越强,则催化活性越好。当为CuO/S-CeO₂时,催化剂表面中碱性位点最多,催化剂比表面积为88.8m²/g,铜分散度为19.2%,CO₂转化率为6.56%,甲醇选择性和收率为96.3%和0.063g/(g_cat·h),催化活性最好,由活性评价试验得转化率由高到低依次为S-CeO₂>B-CeO₂>W-CeO₂>O-CeO₂,可知CeO₂形貌差异会决定CuO/CeO₂催化剂的物化性能和催化活性,从而提升对不同形貌CuO/CeO₂催化剂催化CO₂加氢制甲醇的基础认识。     

不同载体负载Pd催化剂上氢气选择催化还原氮氧化物

将酸碱性不同的载体负载Pd催化剂用于氢气选择催化还原氮氧化物(H₂-SCR)研究。在0.091%NO、0.009%NO₂、0.5%H₂、10%O₂以N₂为平衡气和气体质量流速(W/F)0.06 g·s·cm^-3条件下,碱性载体MgO负载Pd催化剂表现出较好的催化活性,而酸性载体HZSM-5负载Pd催化剂上几乎没有氮氧化物转化。采用BET、CO₂-TPD、Py-FTIR、NOx-TPD和反应红外(IR)对载体及其负载Pd催化剂进行比表面积、表面酸碱性、吸附NOx能力以及NOx吸附生成表面物种进行表征。结果表明,载体酸性越弱,碱性越强,其吸附NOx能力较强,催化剂载体表面吸附生成的含氮物种较多,在Pd表面吸附活化生成的H溢流至载体并将含氮物种还原,这是负载Pd催化剂在H₂-SCR反应中活性较高的原因。     

助剂Zn对PtSn/Al2O3催化剂丙烷脱氢性能的影响

以羰基铂锡化合物为前体,采用浸渍法将其负载于Zn改性Al₂O₃载体上制备了PtSn/xZn-Al₂O₃催化剂,考察了Zn的添加对催化剂丙烷脱氢性能的影响。采用N₂吸附-脱附、X射线衍射（XRD）、吡啶红外吸附（Py-IR）、氨气程序升温脱附（NH₃-TPD）、透射电子显微镜（TEM）等手段对催化剂的孔结构、表面酸性以及积炭行为进行了分析。结果表明,PtSn/xZn-Al₂O₃催化剂孔道以介孔为主,孔径集中分布于8～10nm;Zn助剂的添加,在催化剂表面会形成ZnO物种,可使PtSn/Al₂O₃催化剂上的金属颗粒粒径减小、分散更加均匀;Zn的加入能有效降低催化剂表面酸量,主要表现为L中强/强酸中心的降低,随着Zn含量的增加,催化剂表面酸量先减少后增加。少量Zn的存在可使PtSn/Al₂O₃丙烯选择性和稳定性显著提高,但过量Zn的加入会降低催化剂的脱氢活性,适宜Zn的质量分数为0.75%～1.0%。反应后催化剂表面积炭主要表现为烯烃性质和芳香烃性质,Zn的添加可有效抑制积炭的形成,提高催化剂稳定性。     

助剂对Ni/SiO2催化剂1,4-丁炔二醇加氢性能的影响

通过分步浸渍法在Ni/SiO 2催化剂中分别引入Zn、Cu、La、Mo、Co金属助剂,结合N 2物理吸附-脱附、XRD、H 2-TPR和NH 3-TPD等表征手段研究金属助剂对1,4-丁炔二醇加氢性能的影响。结果发现,Mo的引入使Ni/SiO 2催化剂的初始活性大幅增加,但反应2 h后活性下降,归因于催化剂表面酸中心使催化剂积炭失活;引入Cu、La及Co后的催化剂活性较低,推测是由于催化剂表面产生强吸附氢物种,不利于1,4-丁炔二醇加氢反应进行;与其他样品相比,Zn的引入使催化剂保持了Ni/SiO 2催化剂高的1,4-丁炔二醇加氢活性,同时可有效降低产物中2-羟基四氢呋喃副产物含量,提高目标产物1,4-丁二醇收率。     

Co-Cu-Ce-Fe/γ-Al_2O_3催化剂催化分解N_2O的性能

以等体积浸渍法制备γ-Al_2O_3负载的Co、Cu、Ce和Fe氧化物催化剂,利用正交试验设计实验条件,采用XRD、BET和H_2-TPR等对催化剂进行表征,并考察活性组分对催化剂催化分解N_2O活性的影响。结果表明,催化剂具有尖晶石结构,其BET比表面积随着金属氧化物负载量增加而降低。催化剂中铜的氧化物可以降低还原峰温度,进而明显提高催化活性,Co和Fe的加入对活性有一定的提高,Ce对催化活性没有明显影响。     

磁性CuO-Bi2O3/Fe3O4-SiO2-MgO催化剂的制备及甲醛乙炔化性能

采用浸渍法和共沉淀法制备了一系列不同Cu含量的超顺磁CuO-Bi₂O₃/Fe₃O₄-SiO₂-MgO催化剂。使用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)、低温N₂物理吸-脱附、X射线衍射(XRD)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、振动样品磁强计(VSM)对催化剂的组成、结构、织构及磁性能进行表征, 评价了该催化剂催化甲醛乙炔化合成1, 4-丁炔二醇的催化活性。结果表明, 制备方法对催化剂中活性组分CuO的存在状态及炔化性能有较大影响, 采用共沉淀法较浸渍法制备的催化剂具有更高的比表面积、CuO分散度与较好的还原能力, 表现出较高的炔化性能;Cu含量是影响催化剂炔化性能的另一重要因素, 随Cu含量的增加, 催化剂活性逐渐增加, 在本研究考察范围内, 以共沉淀法制备的Cu质量分数为30%的催化剂表现出最佳的甲醛乙炔化性能。同时, 该催化剂具有良好的超顺磁性, 可以在外加磁场的作用下迅速分离回收, 循环使用6次后, 其催化活性明显高于非磁性催化剂。     

Catalytic decomposition of N2O over CeO2 promoted Co3O4 spinel catalyst

A series of CeO₂ promoted cobalt spinel catalysts were prepared by the co-precipitation method and tested for the decomposition of nitrous oxide (N₂O). Addition of CeO₂ to Co₃O₄ led to an improvement in the catalytic activity for N₂O decomposition. The catalyst was most active when the molar ratio of Ce/Co was around 0.05. Complete N₂O conversion could be attained over the CoCe0.05 catalyst below 400 °C even in the presence of O₂, H₂O or NO. Methods of XRD, FE-SEM, BET, XPS, H₂-TPR and O₂-TPD were used to characterize these catalysts. The analytical results indicated that the addition of CeO₂ could increase the surface area of Co₃O₄, and then improve the reduction of Co³⁺ to Co²⁺ by facilitating the desorption of adsorbed oxygen species, which is the rate-determining step of the N₂O decomposition over cobalt spinel catalyst. We conclude that these effects, caused by the addition of CeO₂, are responsible for the enhancement of catalytic activity of Co₃O₄.     

H2气氛中TiOx的形成及其对Ni/TiO2催化剂顺酐液相加氢性能的影响

采用等体积浸渍法制备了Ni/TiO₂催化剂,利用N₂物理吸附、H₂-TPR、XRD、H₂-TPD及CO-TPSR等表征手段研究H₂气氛中随着热处理温度升高,Ni/TiO₂催化剂结构和织构变化规律,并考察催化剂的顺酐液相加氢性能。研究表明,随着热处理温度的升高,催化剂C-C键加氢活性逐渐增高,而CO加氢活性先增高后降低。产生这一现象的原因与TiO_x物种随H₂气氛中热处理温度的升高而逐渐增多有关。     

有序介孔CuCoZr催化剂的制备及其催化合成气制乙醇及高级醇性能

改性费托合成催化剂(尤其是CuCo催化剂)在合成气制乙醇及高级醇反应中具有高的催化活性和总醇选择性,被认为是潜在的工业催化剂。采用蒸发诱导自组装(EISA)法和共沉淀(CP)法制备了一系列CuCoZr催化剂,考察了制备方法及EISA法制备的催化剂Cu/Co原子比对合成气制乙醇及高级醇性能的影响。采用N₂物理吸附-脱附、小角X射线衍射(XRD)、原位XRD、透射电镜(TEM)、H₂-程序升温还原(TPR)、CO-程序升温脱附(TPD)和原位红外漫反射光谱(DRIFT)对催化剂进行表征,分析了合成气在Cu/Co原子比为3∶1的Cu₃Co₁Zr催化剂表面的反应路径。结果表明,EISA法制备的Cu Co Zr催化剂为有序介孔结构,比表面积随Cu/Co原子比的增加先增大后减小,其中Cu₃Co₁Zr催化剂比表面积和CO吸附量均为最大,分别为143m²/g和0.33mmol/g,催化剂的Cu晶粒尺寸仅为9.1nm。在催化合成气制醇的反应中CO转化率...     

Selective catalytic reduction of N2O in industrial emissions containing O2, H2O and SO2: behavior of Fe/ZSM-5 catalysts

The catalytic behavior in N₂O reduction by propane in the presence of O₂, H₂O and SO₂ of Fe/ZSM-5 catalysts prepared by ion exchange and chemical vapour deposition (CVD) is reported. The catalyst prepared by CVD shows a lower dependence of the rate of selective N₂O reduction on the decrease in C₃H₈ to N₂O ratio in the feed and a higher resistance to deactivation by SO₂ in accelerated durability tests with high SO₂ concentration (500 ppm). This catalyst shows stable catalytic behavior in the presence of SO₂ for more than 600 h of time-on-stream. Characterization of the catalysts by UV–VIS–NIR diffuse reflectance indicates that the poor performances of the sample prepared by ion exchange could be related to the presence of highly clustered Fe³⁺ species, in this catalyst. On the other hand, Fe₂O₃ particles are not present in the sample prepared by CVD while mainly isolated Fe³⁺ ions and iron-oxide nanoclusters are present.     

沉淀剂对Cu-Zn-Al-Mg甲醇合成催化剂性能的影响

采用二步共沉淀法,选取不同沉淀剂Na2 CO3、K2 CO3和NaHCO3制备Cu-Zn-Al-Mg合成甲醇催化剂,考察不同沉淀剂对催化剂性能的影响.采用N2低温吸附、XRD、H2-TPR和TG-DTG等对样品进行分析,结果表明,K2 CO3为沉淀剂时,催化剂前驱体中锌铝水滑石物相多且结晶好,Na2 CO3为沉淀剂时,...     

沉淀温度对Pd-Cu/凹凸棒土结构及其CO常温催化氧化性能的影响

以凹凸棒土(APT)为载体,NH3·H2O为沉淀剂,采用沉积-沉淀法制备Pd-Cu/APT催化剂。在连续流动微反装置上,考察不同沉淀温度对Pd-Cu/APT催化剂CO常温催化氧化性能的影响。利用N2物理吸附-脱附、XRD、FT-IR和H2-TPR等对Pd-Cu/APT催化剂进行表征。结果表明,不同沉淀温度制备的催化剂均含有Cu2Cl(OH)3和CuO两种形式的Cu物种,但与沉淀温度25℃和90℃制备的催化剂相比,沉淀温度70℃制备的催化剂具有更多的活性Cu2Cl(OH)3物种,这有利于Pd2+物种的再生,显著提高其CO常温催化氧化活性。     

动物骨源羟磷灰石负载Co3O4用于N2O催化分解

通过焙烧猪骨和鸡骨获得羟磷灰石(nHAP)载体,并采用浸渍法制备Co3O4/nHAP催化剂。采用XRD、N2物理吸附-脱附、FT-IR和H2-TPR等对催化剂进行表征,在连续流动微反装置上考察催化剂催化分解N2O的性能。结果表明,相比于鸡骨源Co3O4/nHAP催化剂,以猪骨源HAP为载体的催化剂因其较大的比表面积以及较小的Co3O4粒径尺寸,提供了更多的活性位点。特别是猪骨源Co3O4/nHAP催化剂中适量的K、Na等元素促进了Co^3+到Co^2+的还原,削弱了Co-O键,使催化剂的催化活性显著提高。