掺杂碳材料的制备及其负载贵金属在催化加氢反应中的应用研究进展

贵金属加氢催化剂广泛应用于精细化学品、药物和功能材料的合成中,以改进催化剂制备方法来提高其活性、选择性或稳定性一直是该领域研究热点。而采用掺杂碳材料作为催化剂载体是改善贵金属催化剂加氢性能的一种有效途径。文章系统总结了掺氮、掺硫及其它掺杂碳材料的制备方法,介绍了不同制备方法对碳材料中杂原子含量、物化性质的影响;并概述了掺杂碳载体负载贵金属催化剂在硝基苯类化合物、共轭羰基、苯酚催化加氢以及在加氢脱卤等反应中的应用情况,掺杂催化剂均展现出了优异的催化性能。     

制备方法对钯碳催化剂表面性质及其加氢性能影响

钯碳催化剂是一种常用的加氢催化剂，广泛应用于羰基加氢、烯烃加氢、硝基和亚硝基加氢等领域。Pd／C催化剂的制备大多采用浸渍法，一般包括载体预处理，活性金属浸渍、干燥、还原等步骤，还原过程大多采用H2还原。     

贵金属硫化物催化剂的制备及其在催化加氢反应中的应用

贵金属硫化物催化剂对含硫化合物加氢、加氢脱硫、加氢脱氮和卤代硝基化合物加氢等方面有特殊应用,选择性高,不易失活.总结了国内外贵金属硫化物制备方法,综述了各类贵金属硫化物在催化加氢方面的应用,并对贵金属特别是Pd的不同种硫化物种间相互转变条件进行了探讨.     

碳二前加氢催化剂的应用

采用均匀设计方法,进行了碳二前加氢催化剂的制备,确定了催化剂的最佳配方和制备工艺。1000h工业侧线对比评价结果表明,自制催化剂活性稍低于市售催化剂,选择性高于市售催化剂,两种催化剂总体性能相当。X光电子能谱分析表明,自制催化剂钯银合金作用更为明显,X荧光光谱分析表明表面活性组分含量低于市售催化剂。     

非贵金属裂解汽油一段加氢催化剂的制备

讨论了在裂解汽油一段加氢反应中镍基催化剂的制备条件及制备方法,同时还在相同工况下与参比剂进行了活性,选择性的对比。     

碳基材料负载钌催化剂的合成及其在催化加氢反应中的应用

本文综述了不同碳材料载体对负载钌催化剂性能的影响,介绍了常见的碳负载钌催化剂的合成方法及其在芳环加氢反应中的应用,并分析了碳负载钌催化剂在未来发展需要解决的问题及研究方向。     

负载型双贵金属催化剂在催化加氢反应中的研究进展

简述了负载型贵金属催化剂的种类,指出负载型双贵金属催化剂比单贵金属催化剂在催化加氢体系中具有更高的催化活性、选择性和稳定性。针对在催化加氢反应中应用较多的负载型双贵金属Pd-Pt、Pd-Ru、Pd-Rh、Pd-Ag、Pd-Au和Pt-Ru催化剂分别进行了简要介绍与评价。结果表明,这些负载型双贵金属催化剂在各种类型加氢反应中均表现出优异的催化性能。     

新型碳三液相选择加氢催化剂的工业应用

报道了新型碳三选择加氢催化剂在200 kt/a乙烯装置上工业应用24个月的试验结果.工业应用结果表明:BC-H-30A催化剂适用工况范围广,抗波动能力强,催化活性高,选择性好.既有BC-L-83催化剂的高空速、再生周期长等方面的性能,又在催化剂活性、选择性、耐高浓度甲基乙炔和丙二烯入口的能力、控制出口甲基乙炔和丙二烯浓度的能力等方面有显著提升,与同类催化剂相比,处于国际先进水平.两年来,新增利税176.8万元.     

石墨相氮化碳的制备、改性及催化加氢应用

石墨相氮化碳是一种不含金属的半导体聚合物材料,具有独特的物化性质和电子结构,在多相催化加氢等领域具有重要的应用前景。文章主要介绍了目前常用于制备石墨相氮化碳的主要方法(即硬模板法、软模板法和无模板法)以及通过杂原子掺杂(非金属原子/金属原子)和其他材料复合的修饰改性方法。在此基础上,综述了以石墨相氮化碳为载体所制备的负载型金属催化剂及其在精细化学品、C1分子、烯烃、炔烃分子催化加氢反应方面的研究进展,并对相关领域的关键问题和未来发展趋势进行了展望。     

国产碳二选择性加氢除炔催化剂的工业应用

国产BC-1-037型碳二选择性加氢催化荆,在30万t/a乙烯装置应用,其工艺条件为:反应器进料温度17~55℃,空速1500~3000h^-1,单段床加氢,乙炔含量可从1500~7200ppm脱除至＜2ppm。催化剂尚未经再生,已累计运转8000h。工业应用结果表明,国产催化剂活性、选择性和稳定性优 良,适用于乙烯工厂碳二馏份除炔净化,实现了引进装置碳二选择加氢催化荆的国产化。     

钌炭催化剂的制备及其在芳环加氢反应中的应用

芳环加氢反应是最重要的合成反应之一,钌炭催化剂在芳环加氢反应中具有优异的催化性能。综述钌炭催化剂的制备方法和载体性质对钌炭催化剂的影响以及钌炭催化剂在苯、苯甲酸和对苯二甲酸二甲酯等芳环加氢反应中的应用进展。负载型钌炭催化剂的制备方法主要有浸渍法、沉淀法和升华法,超声辅助浸渍法可将大部分钌纳米粒子引入到炭载体的孔道内部,得到限域型负载钌炭催化剂。而镶嵌式钌炭催化剂主要是指通过原位炭化的方法将钌粒子部分镶嵌在炭的孔壁上,一步得到钌炭催化剂,其制备方法主要有软模板剂法和硬模板剂法。除制备方法外,炭的骨架结构、表面性质及氮掺杂对钌炭催化剂的性能影响也较大。镶嵌式钌炭催化剂具有钌纳米粒子和炭载体之间的相互作用强、催化剂抗流失及烧结性能好,在芳环加氢反应中表现出卓越的催化性能和稳定性。随着新制备技术的出现,新型镶嵌式钌炭催化剂将可能实现产业化。     

核壳结构镍基纳米催化剂的制备及其在肉桂醛加氢反应中的性能

分别以硝酸镍和氯化镍为镍源,利用热分解法和水合肼还原法制得镍纳米粒子,再经模板剂造孔法在镍核外部包裹一层介孔壳,通过焙烧和氢气还原制备了核壳结构催化剂Ni@mSiO₂和Ni-N₂H₄@mSiO₂,并以肉桂醛加氢为探针反应考察了核壳结构镍基催化剂与负载型镍基催化剂的加氢性能。结果表明,核壳结构镍基催化剂在肉桂醛加氢反应中比共沉淀法制备的负载型镍基催化剂具有更高的活性,氢化肉桂醛的收率可达90%以上。同时,Ni-N₂H₄@mSiO₂催化剂具有较高的磁饱和度,可实现该催化剂在反应后高效回收并循环套用。采用X射线衍射、比表面及孔分析、透射电子显微镜、H₂-程序升温还原和H₂-化学吸附等表征手段,研究了所制催化剂的结构特征,初步探讨了催化剂结构与性能的构效关系。     

多相手性催化剂的制备及其对不对称加氢反应的催化作用

综述了不对称加氢反应中多相手性催化剂的研究进展,包括将均相手性催化剂固定到有机聚合物、磁性的Fe₃O₄纳米颗粒、功能化修饰的分子筛等载体上;直接利用有机金属配合物中的阳离子和分子筛骨架中的阴离子相互作用实现多相化;采用金鸡纳生物碱等手性小分子为修饰剂和天然高分子为手性源制备多相催化剂。同时对不同途径制备的多相手性催化剂的结构特性、催化性能和立体选择性进行了评价。     

纳米金催化剂的制备及其对肉桂醛选择性加氢的催化性能

以多壁碳纳米管和椰壳活性炭为载体,分别采用溶胶固载法和等体积浸渍法制备负载型纳米金催化剂。采用N_2吸附-脱附、XRD、TEM和XPS等对碳载体和纳米金催化剂样品进行表征,并研究纳米金催化剂在肉桂醛选择性加氢反应中的催化性能。结果表明,HNO_3-H_2SO_4预处理可以增加碳载体表面的含氧基团和含氮基团,在肉桂醛加氢反应中,溶胶固载法得到的更小尺寸的纳米金催化剂对C=C双键加氢选择性高,等体积浸渍法制备的纳米金催化剂对C=O双键加氢选择性高,椰壳活性炭为载体催化剂的C=C加氢催化活性优于多壁碳纳米管。     

非贵金属催化剂用于乳酸乙酯加氢制1，2-丙二醇

在间歇式反应釜考察了非贵金属催化剂对乳酸乙酯液相加氢的催化性能,比较Ni、Cu、Co和Mo负载于γ-Al2O3的催化剂活性,研究添加Cr、Zn、Fe和Sn作为助剂的催化剂加氢效果。结果表明,Cu-Cr催化剂具有较佳的催化性能,n（Cu）∶n（Cr）=2∶1时,催化剂活性最优。考察搅拌速率、催化剂粒径和催化剂用量对乳酸乙酯催化加氢的影响。在乙醇作溶剂、反应温度200 ℃、氢压3 MPa、搅拌速率900 r·min-1、底物浓度5 g·（100mL）-1、催化剂粒径（80～100）目和催化剂用量0.04 g·mL-1条件下,乳酸乙酯转化率和1,2-丙二醇选择性分别达到79.8%和80.1%。     

负载型非晶态合金的结构及催化加氢性能

采用还原法制备了负载型Ni-B、Ni-P体系非晶态合金催化剂，对其结构进行了物化表征。该方法制备的非晶态合金克服了以往制备方法的非晶态合金比表面积小、热稳定性差的缺点。以甲苯、苯乙烯、苯乙炔、硝基苯、环己酮和己二腈为模型化合物，研究了负载型非晶态合金的催化加氢反应性能，并与多晶Ni催化剂进行对比。结果表明，非晶态合金具有更优越的催化加氢性能，并有可能作为含不同不饱和基团化合物的选择加氢催化剂。     

Ni catalysts supported on activated carbon from petcoke and their activity for toluene hydrogenation

Petroleum coke (petcoke) is an abundant resource that can potentially be converted to catalyst support materials through activation to increase the surface area and reduce the sulphur content. In this work, potassium hydroxide (KOH) catalysed activation was employed with petcoke to produce activated carbons, which were characterised with nitrogen physisorption, X‐ray diffraction, scanning electron microscopy and temperature‐programmed reduction. With activation temperatures between 500 and 800°C, the surface area increased from 4 m²/g to between 200 and 2400 m²/g while the sulphur content was reduced from 6.6 wt% to between 1 and 0.2 wt%. Nickel catalysts (nominally 5 wt%) were prepared on the activated carbon supports using wet impregnation. The activities of these catalysts were measured for toluene hydrogenation in a plug‐flow reactor with a toluene liquid hourly space velocity of 2.4/h, a pressure of 1.38 MPa, and a H₂/toluene mole ratio of 90. The catalytic activity varied between zero for nickel supported on petcoke to 98% conversion, with essentially 100% to methylcyclohexane for nickel supported on carbon activated at 750°C. Thus, activated carbon from petcoke was a suitable support for Ni‐based catalysts when used for toluene hydrogenation as a model reaction. © 2011 Canadian Society for Chemical Engineering     

国内油脂加氢催化剂现状及发展趋势

叙述了国内油脂加氢催化剂的研究现状,包括催化剂的制备方法和在油脂加氢方面的应用,指出油脂氢化催化剂的发展趋势是向超细及非晶态催化剂发展。     

二氧化碳加氢合成低碳烯烃的研究进展

大气中逐年升高的二氧化碳浓度对全球环境产生了严重的影响。通过可再生能源得到的H₂与CO₂反应生成低碳烯烃,不但可以使CO₂得到资源化利用,还能减少低碳烯烃的生产对于石油资源的依赖。该技术还有望实现从海水中得到燃油。本文主要对CO₂加氢合成低碳烯烃的热力学、反应机理和催化剂研究进行了综述。目前,该反应中使用的催化剂以Fe系为主。文中简要介绍了直接转化催化剂中的载体、助剂和双金属活性组分对反应性能的影响以及经甲醇路线制低碳烯烃的双功能催化剂在该反应中的应用。高性能催化剂的设计以及反应机理的探索是CO₂加氢合成低碳烯烃未来的发展方向。