CuNi纳米晶的可控合成及Pt/CuNi催化剂催化肉桂醛加氢性能

采用水热法制备了CuNi二元金属纳米晶。以水合肼为还原剂,探究水热合成温度、表面活性剂[乙二胺（EDA）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）]对CuNi纳米晶形貌的影响。随水热合成温度的升高（60℃、90℃、120℃、150℃）,Cu²⁺、Ni²⁺的还原速率加快,有利于形成Cu@Ni核壳结构。以EDA为表面活性剂时,制备的CuNi二元金属纳米晶在120℃和150℃时分别呈现花状和海胆状。此外,以CuNi纳米晶为催化剂载体,采用化学置换法负载贵金属Pt合成了Pt/CuNi三元金属催化剂。X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、扫描电镜X射线能谱（SEM-EDS）、X射线光电子能谱（XPS）、高角度环形暗场扫描透射（HAADF-STEM）和元素面扫（STEM-EDS）表征结果表明,Pt/CuNi催化剂纳米结构为小岛状的Pt纳米团簇负载于CuNi纳米晶。其中,Pt/CuNi-120-EDA（120为水热合成温度,EDA为制备CuNi纳米晶时添加的表面活性剂）催化剂表面具有较丰富的缺陷位和活性位点,使其在肉桂醛加氢反应中表现出最佳的催化性能（80℃下对苯丙醇的产率达100%）。     

炭材料负载Pt催化肉桂醛选择性加氢性能的研究

采用液相还原法分别制备了碳纳米管(MWCNT)、活性炭(AC)、碳纳米纤维(CNF)和炭气凝胶(CA)负载质量分数3%的Pt催化剂,并对催化剂的结构和形貌进行了XRD和TEM等表征。以肉桂醛加氢作为探针反应,研究了其催化肉桂醛加氢的活性和产物选择性。结果表明,炭材料的结构对其催化肉桂醛加氢行为具有重要影响,纳米炭材料催化剂（Pt/MWCNT、Pt/CNF）表现出较高的CO选择性加氢行为,而无定形碳催化剂表现为C=C选择性加氢,同时Pt/MWCNT的催化活性最高。     

晶相对Pt/TiO2催化间硝基苯乙酮加氢性能的影响

分别以Ti(SO₄)₂、TiCl₄为钛源制备锐钛矿和金红石TiO₂,用浸渍还原法制备0.3%Pt/TiO₂催化剂,考察了其催化间硝基苯乙酮加氢制备间氨基苯乙酮性能,并采用N₂物理吸附、XRD、TEM、XPS等技术对其结构进行了表征。结果表明,0.3%Pt/TiO₂-A催化间硝基苯乙酮加氢制备间氨基苯乙酮反应性能明显优于0.3%Pt/TiO₂-R。Pt在锐钛矿相TiO₂载体上分散性更好,Pt与锐钛矿相TiO₂的电子相互作用更强,这可能是0.3%Pt/TiO₂-A对催化间硝基苯乙酮加氢制备间氨基苯乙酮具有优异性能的原因。     

PdAg、PdAu合金纳米晶的制备及其催化性能研究

采用硼氢化钠一步还原法,首先得到PdAg和PdAu双金属合金纳米颗粒.利用XRD、TEM以及紫外可见光光谱技术对其进行了表征分析.结果表明,PdAg和PdAu两种合金都具有纳米颗粒分散均匀且颗粒尺寸小等优点.随后采用胶体沉积法将两种合金均匀地负载到Al2O3上,成功获得PdAg/Al2O3和PdAu/Al2O3两种金属纳米催化剂.在邻氯硝基苯加氢反应中,与Pd/Al2O3纳米催化剂相比,PdAg/Al2O3催化剂显示出95.5％的选择性,而PdAu/AI2O3催化剂的选择性高达98.7％,这可能归因于Pd与Ag或Au金属间的协同效应.     

氮掺杂氧化钛纳米晶的制备及其可见光催化性能研究

以钛酸四丁酯为钛源,与尿素混合制成含氮前驱体,于一定温度的空气气氛下煅烧2小时,制得掺氮TiO2光催化剂。用TEM和XRD等手段对制备的掺氮氧化钛进行了表征,并对其可见光照射下的光催化性能进行了测试。结果表明,400℃￣600℃煅烧温度下的样品为锐钛矿型,700℃煅烧温度下锐钛矿相开始向金红石相转变。掺杂氮是以化学键形式掺入TiO2晶格的,含量约为3%,并随煅烧温度的升高而略有降低,600℃煅烧温度下的样品可见光催化活性最强,在波长不低于400nm的可见光作用下,对亚甲基蓝的4小时降解率超过80%。     

Pd纳米线/Pt纳米粒子复合材料的制备及其氧还原催化性能

利用氧化铝模板法结合恒电位法制备了钯纳米线, 再结合循环伏安法制备了Pd纳米线/Pt纳米粒子复合材料, 用扫描电子显微镜观察了所制备的复合材料的形貌, 用能谱仪确认了复合材料的成分, 利用循环伏安和线性扫描测试了复合材料的氧还原催化性能。研究结果发现, 复合材料表现出优于纯铂和纯钯的催化性能, 氧还原峰电流分别比纯铂纳米颗粒和纯钯纳米线的高了8.1倍和2.1倍, 氧还原的起峰电位比铂纳米粒子的正移了140mV。     

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。     

超支化多级Rh纳米枝晶的合成及其高效催化硝基苯加氢的研究

为提高金属Rh纳米颗粒的催化性能,采用微波辅助加热法,以乙酰丙酮铱[Rh(acac)₃]为前驱体、三缩四乙二醇(TEG)为溶剂和还原剂、KI和正丁胺(BA)为复合形貌控制剂、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂,控制合成Rh纳米颗粒的形貌,并考察其催化硝基苯加氢的性能。结果表明,微波辐照80 s可成功制得形貌单一的超支化多级Rh纳米晶;反应体系中,最适宜n[Rh(acac)₃]∶n(PVP)∶n(KI)∶n(BA)为1∶10∶10∶0. 075;所制备的超支化多级Rh纳米晶催化硝基苯加氢,在50℃、0. 5 MPa的H₂压力下反应4 h,硝基苯转化率为100%,苯胺选择性为99. 9%,重复使用5次催化效率不变。可见,采用微波法可快速合成超支化多级Rh纳米晶,且所合成的超支化多级Rh纳米晶表现出高的催化活性、选择性和良好的重复使用性。     

Pt/C催化加氢法制备DSD酸

以水为反应介质,Pt/C为催化剂,研究了液相催化加氢法制备4,4′-二氨基二苯乙烯-2,2′-二磺酸(DSD酸)。通过一系列条件实验,得到的最佳工艺条件是:原料DNS酸二钠盐60g(湿),水200mL,3%Pt/C催化剂0.3g(干重),反应温度为45～50℃,反应压力为0.5～0.65 MPa,反应体系pH=5～7。在此工艺条件下,得到的DSD酸产品质量分数大于99%,苄基物含量小于0.15%,醛含量小于0.15%。产品收率大于98.5%。并且,通过独有的催化剂再生技术,催化剂可重复利用20次以上,大大降低了其使用成本,为工业化奠定基础。     

Pt/CaO材料催化糠醇加氢制备戊二醇

通过浸渍法制备出一系列氧化钙负载铂金属催化材料,用于生物质基糠醇选择性加氢制备戊二醇研究。研究采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、CO2-程序升温脱附、N2等温吸附-脱附、X射线光电子能谱、热重-差热分析法等一系列表征手段,对合成的催化剂样品物理化学性质进行了系统表征。实验结果表明,Pt/CaO-600催化剂表现出优异的催化活性,在4MPa氢压、210℃反应温度条件下,糠醇转化率为99.8%,1,2-戊二醇和1,5-戊二醇收率分别可达48.6%和21.5%。催化剂的优异性能可归因于作为载体的CaO提供了适宜的碱性位点,有利于糠醇开环反应的发生,进而提高了糠醇转化率与戊二醇选择性。同时,催化剂还表现出了优异的循环使用性能,经重复使用4次后,其催化糠醇转化率可达96.5%,1,2-戊二醇和1,5-戊二醇的收率分别为40.3%和17.0%。     

Pt纳米花的控制合成及其电催化性能

以氯铂酸为前驱体、三缩四乙二醇(TEG)为溶剂和还原剂、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂,在一定量KI和十八胺(ODA)存在下,微波辐照加热100s,制备了形貌单一、大小均匀的花状Pt纳米颗粒,利用透射电子显微镜(TEM)、X-射线粉末衍射(XRD)和X-射线光电子能谱(XPS)等对产物进行了表征。结果表明,制备Pt纳米花的最适宜H2PtCl6∶ODA∶KI∶PVP(物质的量比)为3∶10∶12∶35,所制备的Pt纳米花对甲醇氧化的电催化活性是商业铂黑的2.4倍。     

钛酸盐纳米纤维形貌控制及固体碱催化性能

研究了钛前驱体、碱种类和合成温度对水热法制备钛酸盐纳米纤维形貌的影响。结果显示,以无定形钛凝胶为前驱体和KOH为碱,均有利于形成无孔的钛酸盐纳米纤维,在90℃下得到了形貌均一,长径比为1 000,比表面积为311 m2/g的钛酸盐纳米纤维。以钛酸盐纳米纤维为载体,采用浸渍法负载了碱金属卤化物作为固体碱催化剂。该催化剂在环氧丙烷醇化制备丙二醇单甲醚的反应中,降低了反应温度、缩短了反应时间,表现出良好的碱催化活性。CO2-TPD结果显示,掺杂后的催化剂的碱含量是空白载体的两倍,并出现中强碱活性中心。     

碱改性ZSM-5分子筛制备与催化加氢脱硫芳构化性能

采用0.2 mol/L的NaOH溶液以及浓度均为0.2 mol/L的NaOH和TPAOH的混合溶液,分别对ZSM-5分子筛进行脱硅处理。利用XRD、N_2吸附-脱附、SEM及NH_3-TPD等方法对处理前后样品进行表征。以脱硅处理后的ZSM-5分子筛为载体,采用等体积浸渍法制备了Co-Mo-P/ZSM-5催化剂,以全馏分FCC汽油为原料,考察了该催化剂的加氢脱硫及芳构化性能。结果表明,单纯强碱NaOH溶液处理对ZSM-5分子筛的晶体结构影响较大,造成分子筛骨架结构坍塌,酸性降低;TPAOH的存在保护ZSM-5分子筛骨架结构,提高ZSM-5分子筛的结晶度,并且在生成介孔的同时,最大限度地保留了原微孔结构,并调变了酸性。碱处理后制得的Co-Mo-P/HZSM-5(C-T)催化剂表现出良好的加氢脱硫与芳构化性能。     

碱改性ZSM-5分子筛制备与催化加氢脱硫芳构化性能

采用0.2 mol/L的NaOH溶液以及浓度均为0.2 mol/L的NaOH和TPAOH的混合溶液,分别对ZSM-5分子筛进行脱硅处理。利用XRD、N_2吸附-脱附、SEM及NH_3-TPD等方法对处理前后样品进行表征。以脱硅处理后的ZSM-5分子筛为载体,采用等体积浸渍法制备了Co-Mo-P/ZSM-5催化剂,以全馏分FCC汽油为原料,考察了该催化剂的加氢脱硫及芳构化性能。结果表明,单纯强碱NaOH溶液处理对ZSM-5分子筛的晶体结构影响较大,造成分子筛骨架结构坍塌,酸性降低;TPAOH的存在保护ZSM-5分子筛骨架结构,提高ZSM-5分子筛的结晶度,并且在生成介孔的同时,最大限度地保留了原微孔结构,并调变了酸性。碱处理后制得的Co-Mo-P/HZSM-5(C-T)催化剂表现出良好的加氢脱硫与芳构化性能。     

纳米氧化铈的制备及其催化性能

纳米氧化铈是新兴的催化材料,在化学工业和环境污染控制方面有着广泛的应用前景。对近年来国内外制备纳米氧化铈材料的不同方法进行了阐述和比较。其中溶胶-凝胶法和沉淀法工艺已经较为成熟,而其他方法,如共沸精馏法、冰冻脱水法、水解法、气相法、微乳液法、表面修饰法、液-液两相法、熔融法、固相反应法等,都还需要进一步完善。对纳米氧化铈的催化性能进行了研究,研究表明,纳米氧化铈的催化性能大大优于传统的非纳米氧化铈粉体。     

ZnO晶面对纳米Au催化CO氧化性能的影响

采用水热合成法制备了无择优暴露晶面的盘状ZnO（ZnO-D）和优先暴露（100）非极性面的片花状ZnO（ZnO-F）;通过沉积-沉淀法将Au纳米颗粒负载于所制备的ZnO载体表面;采用ICP、XRD、SEM、TEM、XPS和BET对合成的催化剂进行表征;最后,以CO氧化为探针反应研究载体晶面对金纳米颗粒催化性能的影响。结果表明,ZnO形貌对Au颗粒粒径影响甚微,但Au物种的电子价态表现出显著的载体形貌依赖性。以盘状和片花状ZnO为载体所获得的金催化剂的Au^δ+物种的原子分数分别为34.8%和67.4%,说明Au颗粒与片花状ZnO间具有更强的金属-载体相互作用。Au/ZnO-F催化剂的CO氧化活性明显优于Au/ZnO-D,归因于Au/ZnO-F具有较高的O₂吸附活化能力。本文通过调控载体形貌/晶面进而调变金属-载体间相互作用及Au物种的化学态的方法提高了Au催化性能。     

Pt/C催化生物油加氢制备含氧液体燃料

生物油是很有发展前景的第二代生物燃料,但生物油成分极其复杂,是一种不稳定的混合物,经过改性后才可成为能实际应用的液体燃料。催化加氢是改性的重要方法之一,文章采用Pt/C催化剂两步法加氢提质生物油,得到饱和醇类液体燃料。第一步加氢采用温和的条件(80℃,2 h,2 MPa H2,800 rpm,5 wt.%Pt/C),目的在于饱和醛基和部分碳碳双键,得到稳定油;第二步加氢在260℃、270℃和280℃三个温度的条件(3 h,4 MPa H2,800 rpm,5 wt.%Pt/C)下,分别得到了75.89%、85.38%和80.36%的醇含量,加氢效果明显。     

Pd/CNTs金属纳米催化剂的制备及其催化对氯硝基苯加氢性能

通过硝酸浸渍法对碳纳米管(CNTs)进行预处理改性,并采用乙二醇液相还原法制备Pd/CNTs纳米催化剂,通过XRD、TEM、BET、拉曼光谱、ICP等手段对其进行表征。结果表明,Pd/CNTs催化剂中Pd的负载量为0.9 wt%,Pd纳米颗粒均匀地分散在CNTs表面,粒径平均大小为5 nm。该催化剂用于对氯硝基苯的选择加氢反应,在常压、60℃下反应2 h,转化率为94.7%,选择性为89.2%。     

Pt/Y催化剂催化FCC柴油加氢制备BTX

利用Pt/Y催化剂,在固定床反应器中,温度380℃、压力3 MPa、氢油体积比1000及质量空速1.0 h-1条件下,分别采用加氢处理的全馏分和轻馏分催柴为原料制备苯、甲苯和二甲苯(BTX),获得(C6+C7+C8)芳烃的总选择性分别为9.4%和33.9%。对原料和液体产物进行的气相色谱和质谱分析表明,BTX主要经过重芳烃的加氢饱和、裂解等反应生成,中间物质为烷基苯、四氢萘、茚满及茚类等单环芳烃。通过对反应原料以及对反应前后催化剂的N2吸脱附、NH3-TPD、XRD衍射图谱、TG等物化性质的表征,分析催化剂失活的主要原因。即全馏分催柴原料中高含量的S、N化合物快速吸附造成了催化剂中毒,而轻馏分原料中S、N化合物在催化剂表面的缓慢积累覆盖活性位,造成催化剂逐渐失活。