Cu-Co-Al复合氧化物在N_2O分解反应中的催化活性

以金属硝酸盐为原料、柠檬酸为络合剂,采用溶胶-凝胶法和高温焙烧法制备了系列CuxCo1-xCo Al O4复合氧化物催化剂,并采用浸渍法制备了相应的K改性催化剂,将这些催化剂用于N2O分解反应,考察了催化剂组成和K负载量对活性的影响。采用N2物理吸附(BET)、XRD和H2-TPR等技术对催化剂的结构进行了表征。实验结果表明,Cu0.1Co0.9Co Al O4催化剂的活性较高。表征结果显示,系列CuxCo1-xCo Al O4复合氧化物均为尖晶石型结构。在550℃下N2O连续进行分解反应600 min,有氧无水气氛中Cu0.1Co0.9Co Al O4和0.03K/Cu0.1Co0.9Co Al O4(K与(Cu+Co)的原子比为0.03)催化剂上的N2O转化率分别为77.0%和92.8%;而在有氧有水气氛中Cu0.1Co0.9Co Al O4和0.03K/Cu0.1Co0.9Co Al O4催化剂上的N2O转化率分别为14.5%和36.2%。与Cu0.1Co0.9Co Al O4催化剂相比,0.03K/Cu0.1Co0.9Co Al O4催化剂具有较高的活性和稳定性。     

γ-Al_2O_3负载钴铜复合氧化物的制备及其催化分解N_2O性能

采用等体积浸渍法制备γ-Al_2O_3负载钴铜复合氧化物催化剂(Co9Cux/γ-Al_2O_3),利用XRD,BET,H_2-TPR等手段对催化剂进行表征。考察了Cu负载量、有无O_2存在等对催化剂活性的影响,研究了催化剂的催化机理及其稳定性。表征结果显示,Co_9Cu_x/γ-Al_2O_3催化剂具有尖晶石结构,随Cu负载量的增加,催化剂的比表面积下降,CuO还原峰向低温区移动,Cu的负载量达15%(w)时,继续增加Cu负载量,催化剂比表面积基本保持不变,钴系氧化物的存在提高了催化剂活性。实验结果表明,Co9Cu15/γ-Al_2O_3催化剂的活性最高,N2O转化率在565℃时达100%;Co9Cu15/γ-Al_2O_3催化剂具有良好的稳定性,在有O_2条件下,560℃连续催化分解N_2O反应24 h,N_2O转化率仍大于97%。     

焙烧温度对镁铝复合氧化物载体性能的影响

采用混合固相反应法制备了一系列不同焙烧温度的镁铝复合氧化物载体,并负载Co-Mo活性组分制备了Co-Mo/MgO-Al2O3催化剂;通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、N2吸附-脱附、X射线衍射、热分析和质量滴定等方法考察了焙烧温度对载体性能的影响,并评价了Co-Mo/MgO-Al2O3催化剂在水煤气变换反应中的活性。实验结果表明,500~800℃焙烧的镁铝复合氧化物载体以MgAl2O4.xMgO.yAl2O3无定形复合氧化物形式存在,900~1 300℃焙烧的镁铝复合氧化物载体转变为MgAl2O4尖晶石;600~800℃焙烧的镁铝复合氧化物载体具有适宜的比表面积和孔结构,有较高的零电荷点,有利于Co-Mo活性组分的吸附和分散,以其为载体制备的Co-Mo/Al2O3-MgO催化剂具有很高的活性。     

Fe-β催化分解N_2O的高温稳定性及其再生性能

考察了铁改性的β分子筛(Fe-β)催化剂用于N2O分解的高温稳定性及其再生性能,在固定床反应器上对高温处理前后的Fe-β催化剂进行了评价,并对其进行了XRD、N2吸附-脱附、FTIR、H2-TPR和XPS等表征。实验结果表明,高温处理使Fe-β催化剂的活性出现不同程度的降低,但分子筛的主要晶型结构没有明显变化,催化剂活性降低的主要原因是催化剂的活性中心三价铁物种转变为活性差的铁的氧化物;另外,部分铁的氧化物向载体表面迁移聚集,活性中心的分散度降低,活性铁物种的比表面积下降,也使催化剂的活性降低。通过H2还原再生,可使Fe-β催化剂的活性基本恢复。     

焙烧温度对MoO3-ZrO2的结构及异构化催化性能的影响

以十六烷基三甲基溴化铵和聚苯乙烯微球乳液为混合模板剂,采用水热法合成MoO3 ZrO2复合型氧化物。采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、N2吸附 脱附、X射线衍射(XRD)和吡啶吸附原位红外光谱（Py IR）对不同焙烧温度制备的MoO3 ZrO2进行表征。以正己烷异构化反应为探针,采用小型固定床反应器评价了MoO3 ZrO2异构化催化活性。结果表明,焙烧温度对MoO3 ZrO2的晶相结构、表观形貌、织构性能及酸中心的影响显著。当焙烧温度为700℃时,催化剂主要以四方晶相ZrO2形式存在,样品表面光滑、孔隙发达,呈现出包含大孔和无序堆积介孔的多孔结构,具有最适宜的比表面积和超强酸量,同时表现出较高的异构化催化活性,其正己烷异构化转化率为48.6%,异构体的选择性为70.2%。     

焙烧温度对新型MnO_x-FeO_y催化剂结构和性能的影响

以Mn(acac)3和Fe(acac)3(质量比1∶1)为原料,采用超临界抗溶剂法制备了Mn-Fe复合氧化物前体,在适宜的温度下焙烧后得到新型Mn Ox-FeOy纳米球形催化剂。通过TG-DTG、N2吸附-脱附、XRD、XPS、NH3-TPD表征和活性评价,考察了焙烧过程对Mn Ox-FeOy催化剂的结构、活性组分的组成及其选择性催化还原(SCR)反应性能的影响。实验结果表明,前体的焙烧过程促进了催化剂晶体结构的转变,对Mn-Fe固溶体的形成具有重要作用。当焙烧温度为500℃时,所制备的Mn Ox-FeOy催化剂表面B酸和L酸中心的数量最多、SCR反应性能最好,在原料气(NO(φ=1×10-3)、NH3(φ=1×10-3)、O2(φ=2%)和Ar(平衡气))空速50 000 h-1、反应温度180~260℃、常压条件下,NO的转化率保持在92%以上,最高达97%,且N2选择性为100%。     

焙烧温度对MnOx催化还原NO性能的影响

以金属有机骨架为牺牲模板制备了一系列MnO_x催化剂,考察了焙烧温度对催化剂脱硝性能的影响,并利用多种手段对催化剂的表面结构和物化性质进行分析表征。结果表明：随着焙烧温度的升高,Mn₃O₄的结晶度变好,但不利于活性组分的分散;MnO_x催化剂的比表面积和孔体积变小,孔径增大;MnO_x催化剂具有的弱酸性位点减少,氧化还原性能变差,进而催化剂的低温脱硝活性变差。活性评价结果表明,300 ℃焙烧的MnO_x催化剂具有最佳的低温活性,在体积空速为20 000 h^-1的条件下,反应温度为120～200 ℃时,NO转化率达90%以上。     

双金属复合氧化物的表面原位合成及其催化性能研究

催化精馏是一种新型的工艺操作,它要求有适合其操作条件的催化活性填料。笔者对率活怀相的载体进行筛选用两种表面原位合成法制备了活性填料,并考察了其在醇醚反应中的催化性能和寿命。进一步探讨用表面铝源原位合成法制备此活性填料,并用ＸＲＤ法对制得的活性填料分别进行了结构表征。     

焙烧温度对CeCu氧化物催化剂上苯基挥发性有机物催化燃烧的影响

采用柠檬酸络合法制得Ce Cu氧化物催化剂,考察焙烧温度对Ce Cu氧化物催化剂性能的影响。采用XRD和H2-TPR方法对Ce Cu氧化物催化剂进行表征,通过对苯基挥发性有机物(PVOCs)催化燃烧活性评价催化剂的性能。实验结果表明,Cu O物种能有效地溶入Ce O2晶格中形成Ce Cu氧化物固溶体,提高了催化剂体系中金属氧化物的低温可还原性;焙烧温度为350℃的Ce Cu氧化物催化剂(Ce Cu(350))对甲苯的催化燃烧活性高于焙烧温度为300℃和400℃的Ce Cu氧化物催化剂;在反应温度225℃下,Ce Cu(350)氧化物催化剂上甲苯的转化率为94.3%;Ce Cu(350)氧化物催化剂对PVOCs有良好的催化燃烧活性,转化率高低的顺序为:乙苯二甲苯甲苯苯。     

焙烧温度对HZSM-5催化剂催化甲醇制汽油反应性能的影响

以NaZSM-5分子筛为原料,采用离子交换法制备HZSM-5催化剂,通过X射线衍射、FT-IR、低温N2吸附-脱附等手段对催化剂的结构和性质进行表征,在固定床微反装置上,考察焙烧温度对催化剂催化甲醇制汽油反应性能的影响。结果表明：焙烧温度对HZSM-5催化剂的催化性能影响显著,在焙烧温度为550 ℃时制备HZSM-5催化剂的比表面积高达351.1 m2/g,孔体积和孔径分别为0.311 cm3/g和3.20 nm,甲醇转化率、汽油收率和芳烃含量最优;随着焙烧温度的升高,HZSM-5催化剂内微孔结构坍塌和部分孔道堵塞,表面总酸量急剧减少,造成催化甲醇反应活性降低。     

甲烷在钙钛矿型催化剂上脱硫脱氮的研究

以溶胶-凝胶法制得了钙钛矿型LaBO3(B=Cr、Mn、Fe、Co、Ni)系列催化剂,以CH4还原SO2到单质硫和NO催化分解反应为模型反应,分别评价了LaBO3系列催化剂对脱硫和脱氮的催化活性,并采用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等实验手段对该系列催化剂进行了表征,结果表明制备的催化剂颗粒大小属于纳米级,催化剂对这两类反应均有较高的活性,其活性高低主要由B位离子决定,其活性中心可能存在于钙钛矿结构的氧空缺位上。     

TPC方法研究催化剂热分解动力学

设计了ＴＰＣ方法研究催化剂前驱体的热分解；对ＴＰＣ方法求取催化剂的热分解动力学方程进行了理论推导；采用ＴＰＣ方法试验求得了Ｎｉ－Ｚｎ／Ｃ催化剂的热分解动力学参数。试验表明，ＴＰＣ方法能直观、灵敏、方便地反映催化剂活性组份前驱体的本征热分解。     

CuMn_2Ti_xO_(4+2x)复合氧化物的制备及其催化甲烷燃烧性能

采用溶胶-凝胶法制备了一系列铜锰钛复合氧化物催化剂Cu Mn2TixO4+2x(x=0,0.5,1,2),通过XRD,H2-TPR,BET,TEM等方法对催化剂的结构进行了表征,并考察了钛掺杂量和焙烧温度对催化剂的结构及其催化甲烷燃烧活性的影响。实验结果表明,掺杂钛提高了催化剂的比表面积和可还原性,使催化剂的活性明显提高;当x=1时,即Cu Mn2Ti O6催化剂的活性最高,在反应气体积组成为CH4 3.0%,O2 20%,N2 77%和气态空速12 000 h-1的条件下,甲烷转化率达10%时的反应温度为320℃,甲烷转化率达90%时的反应温度为445℃;随催化剂焙烧温度的升高,Cu Mn2Ti O6催化剂的活性逐渐降低。     

焙烧温度对甲烷部分氧化反应Ni/SiC催化剂催化行为的影响

考察了不同焙烧温度下的Ni/SiC催化剂在甲烷部分氧化反应中的催化行为。反应结果表明,700℃下焙烧的催化剂具有稳定的高活性,而900℃下焙烧的催化剂活性下降很快。提高焙烧温度可以增强活性组分与载体的相互作用,同时也容易使催化剂活性组份颗粒变大。900℃下焙烧的催化剂在反应中容易积炭,而且积炭的形貌与低温下焙烧的催化剂不同。     

焙烧温度对TiO_2/γ-Al_2O_3催化剂气相酯交换合成碳酸甲丙酯性能的影响

在连续流动气固相反应条件下,考察了焙烧温度对TiO2/γ-Al2O3催化剂催化碳酸二甲酯(DMC)和丙醇气相酯交换合成碳酸甲丙酯(MPC)反应的影响,并采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、氨程序升温脱附、X射线光电子能谱等技术对TiO2/γ-Al2O3催化剂进行了表征。实验结果表明,在500℃下焙烧的Ti质量分数为5%的TiO2/γ-Al2O3催化剂对DMC和丙醇气相酯交换合成MPC反应的活性最好,DMC转化率可达54%,MPC选择性为90%。表征结果显示,Ti主要以Ti4+的形式存在于TiO2/γ-Al2O3催化剂表面;随焙烧温度的升高,TiO2/γ-Al2O3催化剂中的一水软铝石逐渐转化为γ-Al2O3,同时,钛酸四丁酯分解,TiO2含量增加,有利于提高TiO2/γ-Al2O3催化剂的活性;TiO2/γ-Al2O3催化剂的酸强度随焙烧温度的升高而减弱。