火焰合成Cu基催化剂在甲烷催化燃烧中的烧结行为

在高温催化燃烧中烧结对催化剂的活性影响巨大,而火焰合成的纳米催化剂的烧结行为鲜有研究.通过火焰喷雾热解合成了以TiO2、ZrO2、Si O2为载体的一系列Cu基负载型纳米催化剂,并将所合成的纳米颗粒用于低浓度CH4催化燃烧以评价其性能.对比反应前后催化剂的BET、XRD及TEM表征,研究了不同催化剂材料在高温催化过程中晶相转变与烧结之间的竞争关系,并发现了CuO-ZrO2的表面扩散主导以及Cu O-TiO2的晶界扩散主导的烧结机制.从催化燃烧测试分析发现,CuO-ZrO2在600℃对甲烷的催化转化率达到了90%,Cu O-TiO2由于其抗烧结性能较差在800℃才达到88%转化率,而Cu O-Si O2反应性最差,在600℃只有30%转化率.结果表明,ZrO2负载型Cu基纳米催化剂活性较高兼具抗烧结性能.     

氧化铝负载不同金属的低温催化脱硝

以氧化铝为载体,通过负载金属Mn、Fe和Zr并改变其负载顺序研究不同金属催化剂、不同负载顺序对氮氧化物脱除的影响.研究在自制的同定床反应器中进行,考察氧化铝负载不同金属制成的催化剂,在不同反应温度、不同模拟烟气流量和不同NO入口体积分数的情况下,选择性催化还原氮氧化物.结果表明,自制催化剂5Zr/5Mn/10Fe/γ-A12O3在120~330℃的较宽温度区间都表现出很高的活性,脱除效率都在90%以上;改变人口NO的体积分数和烟气的流量,此催化剂仍有较高的脱除效率.     

环己烷催化脱氢反应的动力学研究

针对有机液体脱氢技术,研究了以Raney-Ni为催化剂,在"湿-干多相态"反应模式下的环己烷脱氢反应.考察了在不同环己烷用量以及不同温度条件下环己烷脱氢反应的动力学,初步建立了脱氢反应动力学模型.研究表明:理论模型与实验结果吻合较好,Raney-Ni对环己烷脱氢反应具有很好的催化作用;在多相态反应模式下,环己烷的脱氢反应可分为两个阶段,即多相态反应阶段(液-固)和气相反应阶段(气-固);催化剂表面形成的多相态条件与环己烷用量及反应温度密切相关.模型分析得到在多相态条件下,反应温度为280～340℃时,Raney-Ni催化环己烷脱氢反应的活化能为29.11kJ·mol-1.     

多相态条件下环己烷连续脱氢反应研究(I)

对多相态条件下环己烷的连续脱氢反应进行研究,考察盐浴温度、进料速率以及催化剂(Raney-Ni)用量对环己烷连续脱氢反应的影响。研究发现:当盐浴温度370℃,进料速率25mL/h,催化剂用量3g时,环己烷连续脱氢反应系统的综合性能达到最佳,其产氢速率可达27mL/min,生成氢气的纯度为88%,环己烷的脱氢转化率为8.2%。对290～410℃盐浴温度下环己烷连续脱氢表观反应动力学的研究表明,反应的表观活化能约为12.57kJ/mol。     

碳烟催化氧化最优升温速率与颗粒质量分数的试验

通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)对纳米MoO3催化剂的物化特性进行表征.MoO3催化剂主要以均匀球形或类球形颗粒组成,球形形状增加了比表面积且具有较高的分散性,从而大幅提高MoO3的催化性能.以Printex-U碳黑作为发动机尾气中碳烟颗粒的替代物,利用热重分析仪(TGA),基于CoatsRedfern法对不同升温速率、不同碳黑颗粒与催化剂配比下碳黑氧化的动力学参数进行分析.结果表明:当升温速率为20,℃/min时指前因子呈现较高的值,而当颗粒质量分数在15%,时的活化能亦较高,这是由于催化剂与颗粒低效接触以及可能存在非催化氧化而导致的传热和传质限制引起的.故进行颗粒物催化氧化试验时,颗粒物质量分数宜控制在10%,以下,升温速率宜选取在15,℃/min以下,颗粒氧化反应动力学参数只有微小变化,几乎不受扩散控制的影响.     

钾铜铈锆复合金属氧化物催化氧化碳烟颗粒的研究

利用自蔓延高温燃烧合成法(SHS)在商用空白催化型柴油颗粒过滤器(CDPF)载体上涂覆制备了一系列CuCeZrO2-δ及KCuCeZrO_2-δ催化剂,并利用碳烟颗粒快速加载装置对CDPF载体加载,以模拟真实的柴油机碳烟颗粒情况。程序升温氧化活性测试结果显示:Cu CeZrO_2-δ催化剂在通入800×10~(-6)NO/6.5%O_2/N_2混合气时,通过在低温下氧化NO成NO_2来氧化碳烟颗粒;同时在铜(Cu)成分为90%时有最好的氧化活性;加入钾(K)之后,碳烟颗粒的低温氧化活性得到进一步改善,在K取代Cu含量的20%时活性最佳。研究表明:这两种催化剂有望取代贵金属Pt成为新型非贵金属CDPF催化剂。     

碘化氢分解用Pt／活性碳催化剂制备与表征

为了提高碘化氢的分解效率,采用化学镀法制备了系列活性碳(记为AC)负载铂催化剂,利用XRD、BET、ICP和TEM等分析技术对不同铂负载量催化剂的结构、比表面积、组成和金属铂颗粒的大小进行了表征.在固定床反应装置上考察了催化剂的碘化氢分解催化活性,研究了铂负载量和反应温度对催化剂活性的影响.研究结果表明,采用化学镀法成功实现了纳米金属铂粒子在活性碳表面的负载,当负载量为5%时,催化剂的活性最好,500℃时,碘化氢的转化率可达21.4%,接近该条件下的平衡转化率(约23%).     

氟掺杂VOx/TiOy低温选择性催化还原催化剂的制备及其性能

通过溶胶一凝胶法制得氟掺杂氧化钛载体,然后负载活性组分氧化钒,制得了不同氟掺杂量的氧化钒/氧化钛催化剂,并对这些催化剂进行了活性测试和表征.结果表明:氟掺杂能大幅度提高催化剂的低温选择性催化还原(SCR)性能,且氟掺杂量为[F]/[Ti]=1.35×10-2时,催化活性最好;在453 K时,该催化荆对NO的脱除效率为61%,在483 K时,NO的脱除效率为97%;SO2和H2O对氟掺杂催化剂上的低温SCR反应存在协同抑制效应,且该抑制效应是可逆的;催化剂活性得到提高的原因在于,氟掺杂增强了活性组分氧化钒与载体氧化钛之间的相互作用,有利于提高催化剂的氧化还原性能,同时促进了超氧自由基的形成,有利于中间产物NO2和NO3-的生成.     

丁烯氧化脱氢制丁二烯催化剂研究

丁二烯是重要的石油化工基础有机原料和合成橡胶单体,主要用于合成顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯弹性体以及1,2-低分子聚丁二烯。丁烯氧化脱氢是生产丁二烯的主要途径,而钼酸铋是一种广泛研究且简单有效的丁烯氧化脱氢生产丁二烯的催化剂。为了符合工业应用对催化剂耐磨损程度的要求,采用浸渍法制备负载型的钼酸铋催化剂,并对其反应性能进行考察。载体类型包括γ-氧化铝、二氧化硅小球、氧化锆、镁铝尖晶石以及硅溶胶,并选择了效果最好的二氧化硅小球作为载体进行了系统考察,包括粒径、负载量、稳定性。当使用比表面积较大的100~200目的二氧化硅小球作载体、并且活性组分γ-Bi_2MoO_6的负载量为30%时,最利于正丁烯的转化,丁二烯的收率达到54.74%,碳氧化物的收率仅为3.16%,这种催化剂的稳定性也很好。     

不同形貌银负载TiO2的制备及其光催化性能研究

利用液相化学还原法和溶胶-凝胶法同步进行的方法,制备得到不同形貌的银颗粒及银颗粒负载的TiO_2复合材料。银的负载提高了TiO_2的光吸收性能,但对TiO_2的晶体结构影响不大,TiO_2仍然保持锐钛矿相结构;XPS结果显示,负载的银主要以零价态形式存在于TiO_2的表面。在紫外光照下,对染料罗丹明B和亚甲基兰进行光催化降解性能测试,结果表明,负载银后,TiO_2的光催化活性明显提高。其中,球形银负载的Ag@TiO_2复合催化剂活性最好。     

木质素衍生酚类化合物催化加氢脱氧制备液体燃料研究进展

生物质中的木质素衍生酚类化合物具有含氧量高、稳定性差等缺点,通过加氢脱氧反应提质可以制备高品质生物液体燃料,对双碳目标的实现有重要的现实意义。综述了近年来用于木质素衍生酚类化合物反应的金属负载型催化剂,首先从单金属和双金属组分的角度分析金属间协同效应对加氢脱氧反应性能的影响。然后,针对金属位点特性对加氢脱氧反应的影响,讨论金属粒度、金属分散度和单原子金属催化剂的催化活性,阐明金属位点特性的影响因素,及其对加氢脱氧反应机理的影响机制。随后,基于载体对金属位点的影响,探讨载体特性与金属位点特性的关联因素,揭示载体对金属活性位点的影响机制。最后,对金属负载型催化剂的发展方向进行展望。     

碳二加氢精制催化剂研究进展

催化选择加氢工艺技术是提纯裂解烯烃最普遍的方法,而碳二加氢精制催化剂是乙烯分离工艺流程的关键技术之一。介绍了国内外碳二选择性加氢精制催化剂的发展现状,包括催化剂的制备工艺、催化剂的载体、活性组分及助催化剂的进展情况。对碳二馏分选择性加氢反应机理进行了探讨,深入分析了空速、反应温度、一氧化碳浓度及氢炔比等因素对催化剂使用性能的影响。提出了碳二加氢精制催化剂的发展方向,一是加强对蛋壳型催化剂的研究,将活性组分钯分布在载体表面壳层,使钯层更薄,提高钯的利用率,使之表现出更好的碳二加氢反应活性和乙烯选择性;二是通过添加其他组分对钯基催化剂进行改性,发展多组分钯基催化剂,以提高乙烯选择性、减少绿油生成量和延长催化剂运行周期。因此,开发出高活性、高乙烯选择性、高空速、低绿油生成量、再生性能更好的非贵金属催化剂具有现实意义。     

质子交换膜燃料电池催化剂金属氧化物载体研究进展

金属氧化物来源丰富,价格低廉,具有优异的稳定性、耐电化学腐蚀性,并且与贵金属纳米颗粒之间相互作用强,是燃料电池催化剂非碳载体研究的重要方向。本文主要介绍了几种金属氧化物载体在燃料电池催化剂中的研究进展和应用,分析了不同载体的优势与不足。研究表明杂原子掺杂金属氧化物和碳复合金属氧化物作为催化剂载体能有效提高催化剂的综合性能。最后展望了燃料电池催化剂金属氧化物载体的发展趋势。     

柴油氧重整及部分氧化重整制氢

以复合氧化物为载体,稀土元素等为催化剂助剂,采用浸渍法制备了铂镧系列催化剂并探索了还原方法;通过柴油氧重整制氢及柴油部分氧化重整制氢试验,研究了催化剂的抗氧化性、活性及稳定性;研究了温度、水碳比、柴油液空速和氧碳比四因素对柴油部分氧化重整制氢的影响;研究了制氢过程的析碳及除碳方法.     

Pt基催化剂二甲醚催化燃烧性能

利用二甲醚催化燃烧作为二甲醚重整制氢的热源可有效简化系统和提高效率,通过对比不同载体、不同Pt负载量以及不同助剂对Pt催化剂的性能影响,筛选出了最适合二甲醚低温起燃催化燃烧的催化剂.研究发现,HZSM-5型分子筛作为二甲醚催化燃烧载体具有较好的起燃特性,同时加入助剂Ce可以显著提高催化剂活性,起燃温度相对Pt/HZSM-5降低了58℃.Pt-Ce/HZSM-5催化剂的二甲醚起燃特性实验表明,在过量空气系数为1.1时具有最佳的起燃特性.对Pt-Ce/HZSM-5催化剂进行了稳定性实验,100h内催化剂性能稳定.     

生物质碳负载镍基纳米颗粒及其电解水析氢性能

电解水析氢反应(HER)相比于传统制氢方式,研究前景更为广阔,但考虑到其缓慢的动力学过程,开发价格低廉且高效的催化剂是克服HER应用瓶颈的关键。大多数现有的纳米微观结构的电催化剂需要复杂的合成过程,这无疑增加了开发的难度。本工作以生物质棉布为载体,采用施魏策尔试剂变体作为镍源,制备生物质碳负载镍纳米颗粒的HER催化电极,并在此基础上进行了磷化改性,研究了镍负载量、磷化对电催化析氢性能的影响。通过SEM、EDS、XRD、电化学测试对催化剂的形貌、物相及电催化析氢性能进行表征分析。结果表明,碳布上负载金属镍纳米颗粒存在临界值,磷化改性可以在降低析氢过电位的同时提高催化剂的耐久性能,通过浓度优化及磷化改性后的材料(1 mol/L NiP@C)具有优良的电催化析氢性能,在1 mol/L KOH溶液中,电流密度10 mA/cm2下拥有极低的过电位和塔菲尔斜率,同时在100 mA/cm2的大电流密度下,经过IR补偿后的过电势仅为23.5 mV。经过10 h的变电流测试后,电压保持率约为92%,表现出较好的耐久性能。     

热裂解气中模型化合物萘的催化转化

用浸渍法制备了一系列不同载体和不同活性组分的催化剂，研究了催化剂载体、活性组分及镍含量对热裂解气中模型化合物萘反应性能的影响，比较了氧气和水蒸气在有催化剂在无催化剂条件下对萘转化率和CO、H2产率的影响，实验发现，Al2O3和Ni分别是萘催化转化催化剂中较好的载体和活性组分，在适当的反应条件和催化剂存在下，萘的转化率可达90%以上。     

有机液态氢化物可逆储放氢技术的研究现状与展望

以甲基环己烷－甲苯－氢（MTH系统）与环己烷－苯－氢（CBH系统）为例介绍了有机物可逆储放氢技术的特点与研究现状。研究表明，该技术作为大规模、长期性的氢能储存和运输手段，作为随车脱氢为汽车提供氢燃料或为氢燃料电池提供氢源，以及用于化学热泵等在技术上都是可行的，但问题的关键是如何提高过程的释氢效率，特别是低温下的释氢效率，开发低温高效脱氢催化剂和采用膜催化反应分离技术是提高释氢过程效率的可行方法。水电解－有机氢载体电化学加氢－氢载体膜催化脱氢技术路线有望改善系统储氢效能，实现氢的高能量密度储存。     

α-Al_2O_3载体的制备及其在环氧乙烷银催化剂中的应用

银催化剂是工业上乙烯环氧化制备环氧乙烷的唯一催化剂,其性能直接影响装置的产能和产品的质量。银催化剂历经多年的发展,工业催化剂的选择性已经达到90%以上,性能得到了极大提高,载体研究也日趋成熟。对国内外主要商品银催化剂的性能进行了比较,工业上多以块状α-Al_2O_3或片状α-Al_2O_3为载体、块状α-Al_2O_3载体催化剂选择性较高,但活性略低,Ag含量低;片状α-Al_2O_3载体活性较高,但初期选择性略低,Ag含量高。开发活性好、选择性高和稳定性好的银催化剂仍然是业界追求的主题。通过载体后处理工艺改善载体表面结构和催化性能虽有一定效果,但工艺复杂,研究也仅局限于实验室阶段。利用原位改性α-Al_2O_3载体,仍然是银催化剂载体研究的主要方法。提高银催化剂的综合性能,需要从理论上进一步研究乙烯氧化制环氧乙烷反应的机理,从而为改进催化剂载体的结构和性能提供理论依据,并为选择银催化剂的助催化剂提供参考。     

MnCePrO2-δ复合氧化物在O2及NOx气氛中对柴油机颗粒的氧化活性研究

将采用自蔓延高温燃烧合成法(SHS)制备的一系列MnCePrO2-δ复合氧化物催化剂以及贵金属Pt催化剂涂覆于空白的DPF载体上,对其同时去除柴油机尾气中碳烟颗粒物和氮氧化物反应的催化活性进行研究。结果表明: MnCePrO2-δ系列催化剂在氧化碳烟颗粒物和NO的性能上相较于贵金属Pt有明显的优势。其中,Mn0.3Ce0.5Pr0.2具有最好的催化活性,催化去除碳烟颗粒的起燃温度为296 ℃,最大氧化碳烟颗粒速率温度为418 ℃,NO的转化率达到65.6%。利用程序升温反应技术研究了气体流量和加载碳烟质量的变化对Mn0.3Ce0.5Pr0.2催化剂催化活性的影响。研究表明:当气体流量由500(mL· min-1)减小至100(mL· min-¹)时,碳烟颗粒的起燃温度和最大氧化速率温度分别降低了10 ℃和20 ℃,而加载的碳烟质量的改变对碳烟颗粒的起燃温度和最大氧化速率温度没有影响。