新型催化剂改进二氧化碳转化为合成气

<正>美国伊利诺伊大学芝加哥分校(UIC)的研究人已确定二硫化钼为一种很有前途、具有成本效益的用于电化学还原二氧化碳的贵金属催化剂的替代品。UIC的Amin S K教授及其同事开发了一种新型的使用二硫化钼和离子液体的二氧化碳还原两步催化工艺,新型催化剂可将二氧化碳直接转化为合成气,而无需昂贵的二次气化过程,提高了效率、降低了成本。合成气中一氧化碳与氢气的比例也可以很容易地进行     

Co-Ru/γ-Al_2O_3催化剂的F-T合成性能

以NH_4NO_3水溶液预处理的γ-Al_2O_3为载体,采用浸渍法制备了Co/γ-Al_2O_3催化剂,考察了添加少量贵金属Ru对Co/γ-Al_2O_3催化剂F-T合成性能的影响。实验结果表明,添加Ru可作为氢溢流源促进Co物种的还原,另外,Ru与Co相互作用形成易还原的Co-Ru物种,导致催化剂表面Co物种的还原温度降低,Co物种容易还原,反应过程中可利用的表面金属Co原子数增加;Ru可增加Co/γ-Al_2O_3催化剂表面桥式CO吸附的强度,使CO便于离解;添加少量Ru能明显提高Co/γ-Al_2O_3催化剂的活性和重质烃C_5~+的选择性。在原料气n(H_2):n(CO)=2.0、反应温度493K、压力1.5 MPa、气态空速500 h~(-1)下,15.0%Co-0.4% Ru/γ-Al_2O_3催化剂上CO的转化率和C_5~+的选择性分别为85.39%和84.28%。     

二氧化碳甲烷化用镍基催化剂助剂改性研究进展

介绍了贵金属、碱土金属、稀土金属以及过渡金属助剂等对活性镍基催化剂的分散度、还原度、双金属合金协同效应、镍基催化剂结构稳定性及其对CO2甲烷化反应速率和产物选择性的影响研究进展。较系统地分析了这些助剂改性镍基催化剂的作用机制。提出了非贵金属助剂以及复合助剂将是CO2甲烷化用镍基催化剂助剂研发的发展方向。     

生物还原法制备负载型钯催化剂

将微生物可在常温下还原贵金属离子的特性引入催化剂的制备过程中,利用对Pd2+具有较强还原能力的地衣芽孢杆菌(简称R08)制得负载型Pd催化剂(简称催化剂)。采用X射线光电子能谱(XPS)和透射电镜(TEM)对催化剂进行表征。XPS测定结果表明,室温下R08菌体可将γ-A l2O3载体表面上的Pd2+基本还原为Pd0;生物还原法制得的催化剂的Pd微粒的平均粒径约为5nm。将该催化剂用于2%CO-98%空气(体积分数)混合气的催化氧化反应,CO完全氧化的最低反应温度为60℃,在此温度下催化剂的活性可恒定150h,结果优于相同条件下化学浸渍法制得的催化剂。XPS表征和催化活性评价结果说明,用于CO催化氧化反应的催化剂中单原子Pd活性中心的价态为0~+2。     

非贵金属单原子催化剂的研究进展

单原子催化剂最大限度地提高金属利用率,提升催化剂的性能,并促进对多相催化的过程与机理的认识向原子级别层面深入。近年来非贵金属单原子催化剂发展迅猛,在某些特定反应中已达到媲美甚至超越贵金属催化的性能,为贵金属催化剂的替代提供了新的可能,表现出了极大的应用前景。综述了近年来非贵金属单原子催化剂的制备、表征方法及其在电催化、加氢及脱氢反应、液相氧化反应、光催化还原CO2等领域的应用研究进展,同时展望了非金属单原子催化剂的发展趋势。     

一次还原气氛对还原-氧化-还原预处理Co/SiO_2催化剂费托合成反应性能的影响

采用X射线衍射、元素分析、透射电子显微镜、Raman光谱、热重分析和H_2-程序升温还原等方法研究了一次还原气氛(H_2、CO、合成气、先H_2后CO、先CO后H_2)对还原-氧化预处理Co/SiO_2催化剂结构的影响,并考察了再经H_2二次还原后催化剂的费托合成反应性能。表征结果显示,一次还原气氛为H_2或先H_2后CO时,催化剂的活性相主要是面心立方钴,后者积碳严重;一次还原气氛为CO、先CO后H_2或合成气时,催化剂中出现面心立方钴和六方钴的混晶,前两者有积碳生成。费托合成反应结果表明,一次还原气氛分别为H_2、CO和合成气时,催化剂活性相近;一次还原气氛为先CO后H_2时,CO转化率最高(67.55%);一次还原气氛为H_2时,甲烷选择性最低(7.49%)。     

CO氧化贵金属催化剂研究进展

综述了CO氧化贵金属(Pt,Pd,Au,Ag)催化剂的研究进展。重点分析了制备方法、制备条件、载体和颗粒尺寸等对贵金属催化剂催化活性和稳定性的影响,并对CO氧化贵金属催化剂的研究方向进行了展望,指出应兼顾贵金属催化剂与非贵金属催化剂之间的平衡。     

非贵金属CO氧化催化剂的研究进展

综述了非贵金属CO氧化催化剂的研究情况,着重讨论了影响CO氧化非贵金属催化剂活性因素、催化机制、催化剂失活原因。指出了今后的研究方向。     

缓和条件下CO2转化为甲醇的工艺

新加坡生物工程和纳米技术研究院（IBN）的研究人员于2009年4月16日宣布,开发成功在缓和条件（室温）下将CO2转化为甲醇的催化工艺。IBN的研究人员采用稳定的Ⅳ一杂环碳烯（NHC）有机催化剂,利用硅烷使CO2还原。这种有机催化剂与过渡金属催化剂相比,甚至在氧气存在下,用于这一反应也颇为有效并且稳定。为此,CO2还原作用可在干燥空气中在缓和条件下进行。     

CH4-SCR脱硝催化剂研究进展

氮氧化物是主要的大气污染物,可产生酸雨、光化学烟雾,破坏大气环境,危害人体健康.NH3-SCR脱硝技术在工业上NOx的减排中得到广泛应用,但NH3在储存、运输和使用中存在泄漏等二次污染,寻找新型还原剂成为研究热点.CH4廉价易得,是一种良好的还原剂,开发甲烷选择性催化还原(CH4-SCR)氮氧化物催化剂受到国内外学者关注.概述了贵金属类、氧化物类、分子筛类等催化剂在CH4-SCR脱硝中的催化性能.在贵金属催化剂中分子筛负载Pd催化剂和Ag/Al2O3催化剂在CH4-SCR脱硝中表现出较好的催化性能;在氧化物催化剂中Cr改性的In/WO3/ZrO2催化剂活性较好,载体的酸化处理可以改善催化剂性能;钴修饰的分子筛催化剂表现出优良的催化性能;在CH4-SCR脱硝反应中提高NO转化率的关键是提高CH4选择性.     

CeO_2修饰的Pt/SiC催化剂催化CO氧化反应的性能

以SiC为载体,采用等体积浸渍法制备了Pt质量分数为1%的Pt/CeO2/SiC催化剂,采用X射线衍射、程序升温还原和CO化学吸附法对催化剂进行了表征。考察了CeO2添加量、焙烧温度、预还原温度等对Pt/CeO2/SiC催化剂催化CO氧化反应性能的影响。实验结果表明,添加助剂CeO2可显著提高催化剂表面活性组分Pt的分散度,且CeO2与Pt产生一定的相互作用,使催化剂活性显著提高;当Pt/CeO2/SiC催化剂中CeO2的质量分数为8%时,催化剂活性最高,CO的最低完全转化温度比Pt/SiC催化剂约低100℃;Pt/CeO2/SiC催化剂的最佳焙烧温度为500℃,最佳预还原温度为200℃。     

ZrO_2改性对Co-Ru/γ-Al_2O_3催化剂F-T合成性能的影响

采用浸渍法制备Co-Ru双金属F-T合成催化剂,通过对催化剂进行BET、XRD和TPR表征,考察了ZrO2负载量对催化剂性能的影响,并在固定床反应器中研究了对合成重质烃反应性能的影响。结果表明,载体γ-Al2O3 ZrO2改性没有引起催化剂还原温度的降低,但可降低载体与Co间的相互作用;随ZrO2含量的增加,催化剂中易还原Co物种量增加;在623～693K下进行还原,催化剂具有较高的还原程度,呈现出良好的合成重质烃反应性能。同时,载体γ-Al2O3用ZrO2改性,可形成Co-ZrO2界面,使CO容易离解。在原料气n(H2)/n(CO)=2.0、503K、1.5MPa和空速800h-1下,15%Co0.4%Ru8.0%ZrO2/γ-Al2O3催化剂CO的转化率为93.27%,C5+的选择性82.56%,链生长概率0.81。     

Pd对Cu/ZrO_2合成甲醇催化剂的改性作用

考察了贵金属钯的加入对Cu/ZrO2催化剂合成甲醇性能的影响。结果表明,在较温和的条件下(温度280℃,压力8 0MPa),w(Pd)=0 35%可使CO的转化率和合成甲醇的活性显著提高,时空产率从0 31g/(ml·h)提高到0 78g/(ml·h)。程序升温还原(TPR)和程序升温脱附(TPD)的结果表明,贵金属钯的存在促进了氧化铜的还原;同时,添加钯后增强了催化剂对CO的吸附、活化作用。总之,钯改性的Cu/ZrO2催化剂促进了对氢的活化、溢流及催化剂各组分间特别是铜锆间的协同作用;另一方面,钯的添加使催化剂对CO吸附、活化能力增强,有力地削弱了CO分子中碳-氧键,使CO的反应活性增大,从而显著增加了催化剂的加氢速率。     

可将CO_2转化为甲醇的新型高活性催化剂

<正>美国能源部科学家与来自西班牙塞维尔大学和委内瑞拉中央大学的同事发现了一种新的高活性催化剂体系可把CO2转化成甲醇。纯金属和双金属体系用于活化CO2,通常催化活性较低。而所述的新催化剂体系的催化活性要比目前使用的其它催化剂高很多。这种新催化剂转化CO2的速率要比简单的铜颗粒快1 000倍,比目前工业上使用的铜/锌氧化物催化剂快近90倍。由于CO2与大多数催化剂相互作用很弱,参与反应一般不活泼,研究工作很困难。这种研究需要采用新开发的     

二氧化碳加氢合成甲醇催化剂研究进展

综述了CO2加氢合成甲醇催化剂及其反应机理的研究进展。研究的催化剂体系主要分为铅基催化剂、贵金属为主的负载型催化剂和其它催化剂,其中以铜基催化剂研究最多,综合性能最好。     

令人惊奇的电解水制氢新型MoS_2薄膜催化剂

<正>目前电解水制氢常用的铂催化剂,其非常昂贵,因此研究人员一直在寻找替代品。美国北卡罗来纳州立大学的研究人员已经发现了一种新的显著便宜的二硫化钼(MoS2)催化剂。此前,MoS2已被作为铂催化剂的潜在替代品进行研究,但没有成功。该大学开发成功的MoS2新型催化剂是只有一个原子厚的薄膜,具有更好的导电性能,大大提高了其反应性。现在,研究人员正在努力把这一发现组合进太阳能分解     

水合肼实现常温分解制氢

<正>中国科学研究院大连化物所研究团队首次采用廉价的镍催化剂在室温条件下实现了水合肼高效分解制氢。现有高性能催化剂的研究结果主要集中于贵金属合金纳米粒子催化剂,开发非贵金属催化剂、实现常温条件下水合肼高效分解     

特拉华大学开发出二氧化碳高效转化为一氧化碳的电化学新方法

<正>美国特拉华大学一个研究团队开发了一种将二氧化碳电化学转换为一氧化碳的高选择性催化剂,效率达92%。研究人员发现,他们使用的纳米多孔银催化剂,比常用的将二氧化碳转化为有用的化学品的多晶银催化剂活性高3000倍。银被认为是一个用作二氧化碳还原的催化剂的很有前途的材料,因为它提供了高的选择性(~81%),且成本比其他贵金属催化剂少得多。此外,因为它是无机的,在恶劣的催化环     

还原参数对F-T合成Fe-Mn催化剂物相结构的影响

在浆态床反应器中研究了还原气氛和还原压力对微球状FT合成FeMn催化剂织构性质和物相结构变化的影响,结果表明以H2还原后的催化剂比表面积最大,而以合成气或CO还原时,因积炭堵塞孔道,导致催化剂比表面积大幅降低;随还原气氛中CO分压的增大,物相中铁碳化物含量增加,有利于催化剂的还原与碳化;当采用不同还原压力的合成气还原时,催化剂比表面积随还原压力的升高而下降,此外,较高的还原压力使反应器中H2O/H2比增大,导致催化剂中的部分铁碳化物再氧化,因此催化剂中的铁碳化物含量随着还原压力的升高先增加后减少。     

预处理条件对Fe-Mn催化剂催化CO加氢合成低碳烯烃性能的影响

制备了一系列Fe-Mn催化剂,考察了预处理条件对其催化CO加氢合成低碳烯烃性能的影响。实验结果表明,用CO处理的催化剂较用H_2处理的催化剂具有较高的烯烃选择性;在CO气氛、300℃下还原4h的催化剂上,产物C_(2～4)烃中烯烃与烷烃的质量比可达5.88;碳化温度升高,重质烃含量增加;但在CO气氛、400℃下还原4h的催化剂上,产物中重质烃含量有所下降。XRD和XPS表征结果显示,用CO处理的催化剂中有碳化物生成,且高温、CO处理的催化剂表面有大量的碳化物生成;CO_2(CO)-TPD表征结果显示,碳化过程增强了催化剂的表面碱性,增强了CO的吸附能力,相对加氧能力减弱,烯烃选择性提高,促进了链增长。但同时CO吸附能力的增强,促进了CO高温预处理下的碳沉积,进而抑制了重质烃的生成。