前驱体结构对多环芳烃选择性开环Pt/Beta催化剂的影响

以海绵铂为原料合成出［Pt（NH₃）₆］Cl₄络合物,采用热重分析（TG）、扫描电镜-能谱（SEM-EDS）、紫外-可见分光光度计（UV-Vis）、质谱（MS）、X射线光电子能谱（XPS）等手段确定了［Pt（NH₃）₆］Cl₄的结构组成;以H₂PtCl₆、Pt（NH₃）₄Cl₂和［Pt（NH₃）₆］Cl₄为前驱体,采用等体积浸渍法制得Pt/Beta催化剂,采用X射线衍射（XRD）、X射线荧光光谱（XRF）、氨程序升温脱附（NH₃-TPD）、氢氧滴定（H₂-O₂）、透射电镜（TEM）、氢气程序升温脱附（H₂-TPD）等表征了Pt/Beta催化剂的物化性质,并考察了Pt/Beta催化剂的多环芳烃选择性开环性能。结果表明,［Pt（NH₃）₆］Cl₄络合物具有更高的“抗自还原”能力,可从前驱体结构上降低铂氨前驱体受热分解时的自还原现象。前驱体结构对铂纳米颗粒的几何尺寸及分布有较大影响,一方面络合物的价态显著影响前驱体与分子筛间的静电作用,进而影响铂纳米颗粒的落位与尺寸;另一方面络合物的空间结构影响前驱体在分子筛微孔中的分布,影响铂纳米颗粒的Ostwald熟化速率。前驱体结构可调变Pt/Beta催化剂的双功能匹配关系,显著影响Pt/Beta催化剂转化甲基萘的活性、稳定性,采用［Pt（NH₃）₆］Cl₄前驱体制备的Pt/Beta催化剂具有更优的活性及长周期稳定性。     

镍对Pt/γ-Al2O3催化剂稠环芳烃选择性加氢性能的影响

分别以氯铂酸和硝酸镍为铂和镍前驱体,通过等体积浸渍法制备了系列镍修饰的Pt/γ-Al₂O₃催化剂,并采用电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）、氨程序升温脱附（NH₃-TPD）、氢气程序升温还原（H₂-TPR）、氢气程序升温脱附（H₂-TPD）及氢氧滴定法（H₂-O₂）等手段进行表征。以重整C₁₀⁺重芳烃为原料,在30 mL固定床装置上考察镍引入对Pt/γ-Al₂O₃催化剂稠环芳烃（PAHs）选择性加氢性能的影响。固定床评价结果表明,随镍含量增加,稠环芳烃加氢活性和单环芳烃选择性呈现先增加后降低的趋势,当0.1Pt/γ-Al₂O₃催化剂中引入0.5%（质量分数）的镍时,催化剂稠环芳烃加氢活性和选择性最佳,此时稠环芳烃转化率为75%左右,单环芳烃选择性为98%以上。结合H₂-TPR、H₂-TPD及H₂-O₂滴定等表征结果,分析主要原因在于一定量镍的引入提高了铂的分散度,同时由于铂的加氢活化能较低,铂通过溢流活化的氢迁移至非贵金属镍上,提高了金属镍的加氢性能。此外,铂的存在还可避免镍形成尖晶石结构等非活性相,促进镍氧化物的还原,进而提高了催化剂的稠环芳烃加氢活性、选择性和稳定性。     

Sn和Zn对重芳烃轻质化NiMo/β催化剂性能的影响

以β分子筛为载体,采用等体积浸渍法制备了三种催化剂NiMo/β、SnNiMo/β和ZnNiMo/β,采用XRD、NH₃-TPD、H₂-TPR、H₂-TPD和TG-DTG对催化剂进行表征。结果表明,第三金属Sn和Zn的加入减弱了催化剂的酸性质,促进了Mo与载体之间的相互作用,提高了催化剂吸附H₂的能力,降低了反应过程的积炭量。采用某炼厂重整C₁₀₊重芳烃对三种催化剂进行评价,结果表明第三金属Sn和Zn的加入均显著提高了催化剂的稳定性和液收,且含Zn的催化剂具有最优的轻质化性能。     

不同晶粒尺寸HZSM-5载Pt催化剂上氢气选择催化还原氮氧化物的研究

将微晶和纳晶HZSM-5分子筛作为催化剂载体应用于富氧条件下氢气选择催化还原氮氧化物(H₂-SCR)反应。研究发现,微晶HZSM-5载Pt催化剂表现出较好的H₂-SCR反应活性,100℃时NO_x转化率高达90%,N₂选择性也明显高于纳晶HZSM-5载Pt催化剂。利用XRD、SEM、NH₃-TPD、XPS和IR对纳晶和微晶HZSM-5及其载Pt催化剂晶型结构、表面形态、表面酸性以及原位反应表面物种进行表征。结果表明,Pt在纳晶和微晶HZSM-5载体上均高度分散,微晶HZSM-5载体上的总酸量多、酸强度强,有利于催化剂上Pt保持活性金属位,使得催化剂上活性金属Pt位数目较多,进而促进了还原剂H₂的活化及重要活性中间物种氨物种的生成和稳定,从而提高了NO_x转化率和N₂选择性。     

酸改性CoPd/TiO2催化CH4-CO2直接合成C2含氧化合物

采用酸处理方法对CoPd/TiO₂催化剂进行改性,并将酸改性催化剂用于温和条件下CH₄-CO₂梯阶转化直接合成C₂含氧化合物（乙酸和乙醇）的反应。在150～300℃考察了浸酸方式和不同种类酸处理对催化剂活性和选择性的影响。采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）和N₂吸附对催化剂进行了表征。结果表明,酸改性明显提高了CoPd/TiO₂上C₂含氧化合物的生成速率和选择性。浸酸方式对催化剂性能和结构有显著影响,先用酸浸渍载体然后再浸渍活性金属所得催化剂具有更高的活性。在H₃PO₄、HNO₃和HCl中,H₃PO₄浸渍的催化剂活性最佳,在150℃时C₂含氧化合物（乙酸和乙醇）的生成速率为3365 μg/(g·h),选择性达到91%。     

Pt/USY催化剂上FCC柴油加氢改质反应性能

制备了加氢改质催化剂Pt/USY、Pt/1.0K-USY和Pt/2.0K-USY,并借助XRD、N₂等温吸附-脱附、NH₃-TPD和Py-FT-IR表征了这3种催化剂的结构和酸性,同时以预精制FCC柴油为原料,采用固定床反应器研究了上述催化剂的加氢改质反应性能.结果表明,在金属Pt负载量相同和催化剂孔道结构相似的情况下,催化剂的反应活性和选择性主要取决于催化剂的酸量和酸强度以及酸分布,相对而言,具有适宜酸性的Pt/1.0K-USY催化剂更有利于芳烃饱和与选择性开环反应,其加氢改质柴油满足国V标准要求.     

柠檬酸复合改性对多环芳烃选择性开环铂/Beta催化剂性能的影响

通过水热处理、柠檬酸处理及其复合处理对Beta分子筛进行后改性,并以改性后的载体制得铂/Beta催化剂。采用X射线衍射（XRD）、X射线荧光光谱仪（XRF）、程序升温脱附（NH₃-TPD）、红外吡啶吸附（Py-IR）、骨架铝核磁共振技术（²⁷Al MAS NMR）及骨架硅核磁共振技术（²⁹Si MAS NMR）等表征了改性前后Beta分子筛的物化性质,并考察了改性前后铂/Beta的多环芳烃选择性开环性能。结果表明,Beta分子筛在柠檬酸处理过程中可同时发生络合脱铝与骨架补铝,实现骨架铝的再分布;Beta分子筛在水热处理过程中优先脱除稳定性相对较低的Si（2 Al）处骨架铝,产生骨架缺陷的同时生成一定比例的二次介孔结构;水热-柠檬酸复合处理影响Beta分子筛骨架补铝及骨架铝再分布的效果,水热处理后Beta分子筛中存在更多的骨架缺陷,促进活性Al（OH）₂⁺物种的骨架补铝作用。当Beta分子筛采用水热-柠檬酸复合处理顺序时,骨架补铝及骨架铝再分布效果显著,样品以中强酸为主,且具有较高的B酸量与L酸量的比值,所制备催化剂的多环芳烃选择性开环活性及稳定性最优。     

磷酸改性CeO2纳米棒负载Pt催化剂催化丙烷燃烧性能的研究

机动车和石油化工等污染源排放造成的环境污染日益严重，其中以丙烷为代表的低碳烷烃结构稳定，难以实现低温完全氧化，亟需开发高效低碳烷烃低温催化氧化催化剂。以氧化铈纳米棒为载体，通过酸改性合成不同量磷酸改性的1%Pt/CeO₂-y PO_x催化剂，发现磷酸改性之后丙烷催化燃烧T₅₀降低了60℃。通过XRD、TEM、EDS mapping等表征发现Pt和P均匀分布在氧化铈表面，且在磷酸改性和Pt负载过程后，氧化铈结构保持稳定。XPS和原位CO-DRIFTs表征结果表明磷酸改性之后，Pt在催化剂表面颗粒大小随磷酸改性程度增加而逐渐变大，并存在最优的Pt²⁺和Pt⁴⁺比，有利于丙烷在催化剂表面吸附和反应。H₂-TPR和NH₃-TPD表征结果表明，磷酸改性之后，催化剂表面产生了大量的酸性位，而磷酸改性并未大幅降低催化剂的氧化还原能力，从而提高了铈基催化剂的丙烷燃烧活性。     

Pt/TiO2/ZSM-5催化剂的制备及其催化转化正丁烷

采用溶胶-凝胶法和等体积浸渍法,分别对ZSM-5分子筛进行TiO₂改性和Pt负载,获得了具有脱氢-裂解双功能的Pt/TiO₂/ZSM-5催化剂,采用XRD、N₂吸附-脱附、TEM、XPS和NH₃-TPD对样品的晶体结构,孔结构、形貌、活性金属价态和酸性质等进行了表征,并研究了正丁烷在此催化剂上催化转化制备低碳烯烃的反应规律。研究结果表明,TiO₂的引入,一方面使得改性后的ZSM-5分子筛获得了额外的酸性中心,特别是强酸性位含量的增加,有助于促进正丁烷的活化;另一方面Pt与TiO₂之间存在“金属-载体”强相互作用（SMSI）,在H₂还原气氛下,Pt能够促进TiO₂的还原,生成Ti³⁺物种,而Ti³⁺的存在增加了Pt周围的电荷密度,降低了Pt对低碳烯烃（C₂⁼～C₃⁼）的吸附能力,抑制了深度脱氢和生焦反应,从而提高双功能催化剂对烯烃的选择性。当H₂还原温度为450℃时,Pt/10TiO₂/ZSM-5催化剂在625℃下的正丁烷转化率为76.1%,低碳烯烃（C₂⁼～C₃⁼）收率为50.9%,分别比Pt/ZSM-5催化剂提高了16.7%和12.6%。     

Zr改性Y分子筛中油型加氢裂化催化剂设计制备

采用等体积浸渍法对Y分子筛进行了Zr修饰改性,系统考察了不同用量Zr对改性Y分子筛的结构、催化剂的理化性质和加氢裂化反应性能的影响规律。通过XRD、NH₃-TPD、H₂-TPR和TEM等方法对改性分子筛和催化剂进行表征分析。结果表明：Zr改性降低了Y分子筛的酸量,随着改性Zr用量的增加,这种变化趋势不断增大。同时,Zr改性有效地削弱了分子筛催化剂中金属活性组分与载体间的作用,提高了W物种在催化剂表面的分散程度。加氢裂化反应结果表明：与Y分子筛催化剂相比,Zr改性Y分子筛催化剂的减压馏分油(VGO)转化率降低,中间馏分油选择性提高约20%,随着改性Zr用量的增加,VGO的转化率不断降低,中间馏分油选择性略有增加。     

Ce助剂对Pt-Sn/Ce-γ-Al2O3催化剂长链烷烃（n-C16~20）脱氢反应性能的影响

采用真空浸渍法制备了不同Ce含量的Pt-Sn/Ce-γ-Al₂O₃催化剂,采用X射线衍射、CO脉冲吸附、程序升温还原、热重及氨程序升温脱附等手段对催化剂进行表征,研究Ce助剂对Pt-Sn/Ce-γ-Al₂O₃催化剂结构及其催化长链烷烃(n-C_16~20)临氢脱氢反应性能的影响。结果表明,Ce的引入可以调变催化剂酸性,改变催化剂的还原性能;Pt、Sn和Ce以及载体之间产生较强的相互作用能够促进氧化铂的还原,提高铂粒子的热稳定性,抑制锡物种还原,降低催化剂积炭,有利于提高催化剂的脱氢活性及稳定性。     

Density functional theory and kinetic Monte Carlo simulation study the strong metal–support interaction of dry reforming of methane reaction over Ni based catalysts

Oxide supports modify electronic structures of supported metal nanoparticles,and then affect the catalytic activity associated with the so-called strong metal-support interaction(SMSI).We herein report the strong influence of SMSI employing Ni_4/α-MoC(111) and defective Ni_4/MgO(100) catalysts used for dry reforming of methane(DRM,CO_2+CH_4→2 CO+2 H_2) by using density functional theory(DFT) and kinetic Monte Carlo simulation(KMC).The results show that α-MoC(111) and MgO(100) surface have converse electron and structural effect for Ni_4 cluster.The electrons transfer from a-MoC(111) surface to Ni atoms,but electrons transfer from Ni atoms to MgO(100) surface;an extensive tensile strain is greatly released in the Ni lattice by MgO,but the extensive tensile strain is introduced in the Ni lattice by α-MoC.As a result,although both catalysts show good stability,H_2/CO ratio on Ni_4/α-MoC(111) is obviously larger than that on Ni_4/MgO(100).The result shows that Ni/α-MoC is a good catalyst for DRM reaction comparing with Ni/MgO catalyst.     

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.     

制备方法对Ni-Al_2O_3催化剂乙酰丙酸加氢性能的影响

分别采用浸渍法、沉积-沉淀法和共沉淀法制备了Ni-Al_2O_3催化剂,采用H2-TPR/TPD、XRD、NH3-TPD等对催化剂进行表征,并研究其催化乙酰丙酸加氢性能。结果表明,共沉淀法制备的催化剂中存在强的金属-载体相互作用、活性金属分散度高以及丰富的酸性中心。该催化剂表现出优异的催化乙酰丙酸加氢合成%-戊内酯性能以及高的使用稳定性。在160℃和4 MPa氢气压力反应条件下,乙酰丙酸转化率与%-戊内酯选择性可分别达85.0%和78.0%,催化剂循环使用3次时活性仍基本保持恒定。     

Ni-Mg-Al催化剂M2+/M3+比对CH4-CO2重整制合成气的影响

考察了Ni-Mg-Al催化剂中M²⁺/M³⁺比的不同对CH₄-CO₂重整制合成气反应性能的影响。在质量空速12000mL/(g_cat·h)、800℃条件下进行催化反应,并用X射线衍射、电子透射电镜等手段对催化剂进行了表征和分析。分析结果表明催化剂中单质与载体有很强的相互作用力并且在载体上均匀分布,同时反应过程中催化剂从单一的固溶体结构转变为固溶体-尖晶石共存结构,这有利于催化性能的提升。催化剂孔结构在反应前后也稳定存在,未发生坍塌。实验发现随着M²⁺/M³⁺比的不同,催化剂碱性强弱对其催化稳定性起着决定性作用,M²⁺/M³⁺比为3时,催化剂碱性最强,同时具有优良的抗积炭和抗烧结能力,是最佳M²⁺/M³⁺比。     

丙烷脱氢用高稳定性Pt基催化剂研究进展

丙烯作为重要的有机化工原料,国内外对其需求量持续增长,造成供不应求。丙烷脱氢(PDH)工艺是以丙烷为原料定向生产丙烯的技术,具有原料来源广泛、丙烯选择性高、产物简单易分离等优势,备受人们关注。本文主要阐述了近十年PDH反应中高稳定Pt基催化剂结构调控和工艺方面的研究进展。总结发现,Pt基催化剂具有最高的反应活性和丙烯选择性,然而,Pt基催化剂在反应中易积炭失活,且在高温下容易烧结团聚,造成稳定性下降。为提高Pt基催化剂的稳定性,研究者主要从催化剂结构设计和操作工艺条件优化两个角度出发。在Pt活性中心的调控方面：(1)调节Pt位点的结构特性,如分散度、粒径尺寸等;(2)加入金属助剂,如Sn、Cu、Ga、Zn等;(3)调控载体的酸性、比表面积、孔结构、金属-载体的相互作用等,能有效改善Pt基催化剂的抗烧结稳定性与抗积炭性能。在操作工艺条件优化方面,通过向丙烷原料中引入CO₂、H₂、水蒸气或者其他烷烃可增强Pt基催化剂的抗积炭稳定性、提高丙烯的收率。最后,文章指出有效耦合Pt基催化剂结构与操作条件是进一步提高PDH反应中Pt基催化剂稳定性和丙烯收率...     

Performance and characterization of supported metal catalysts for complete oxidation of formaldehyde at low temperatures

Activities of a series of metals (Pt, Pd, Rh, Cu, Mn) supported on TiO₂ were investigated for the catalytic oxidation of formaldehyde. Among them, Pt/TiO₂ was found to be the most promising catalyst. Nitrogen adsorption, hydrogen chemisorption, X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM) and temperature programmed reduction (TPR) by H₂ were used to characterize the platinum catalysts. Using Ce_0.8Zr_0.2O₂, Ce_0.2Zr_0.8O₂, SiO₂ as supports instead of TiO₂, the activity sequence of 0.6 wt.% platinum with respect to the supports is TiO₂ > SiO₂ > Ce_0.8Zr_0.2O₂ > Ce_0.2Zr_0.8O₂, and this appears to be correlated with the dispersion of platinum on supports rather than the specific surface areas of the catalysts. Platinum loading on TiO₂ has a great effect on the catalytic activity, and 0.6 wt.% Pt/TiO₂ catalyst was observed to be the most active, which could be attributed to the well-dispersed platinum surface phase. The reduction temperature greatly affects the particle size and, consequently, the catalytic activity. The smaller particle size of platinum, due to its high dispersion on support, has a positive effect on catalytic performance. Increasing formaldehyde concentration and space velocity exhibits an inhibiting effect on the catalytic activity.