低压合成甲醇Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂的表面表征与二氧化碳作用的研究

采用电子能谱分析仪(ESCA)、高温高压原位红外池和动力学装置,对低压合成甲醇Cu/Zno/Al_2O_3催化剂进行了表面吸附态、反应中间物和催化剂活性组分的检测。实验证明,Cu/Zno/Al_2O_3催化剂在低压合成甲醇反应中,Cu~·为活性组分。实验检测到反应物分子在催化剂表面上的吸附态M—CO、M—CO_2和M—H;检测到的反应中间物为和。本文把动力学实验结果与活性组分、中间物联系起来,讨论了二氧化碳在低压合成甲醇反应中的作用,提出了由合成气合成甲醇的反应机理。     

ZnO对合成甲醇Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂性能的影响

用高速碰撞共沉淀法制备m(CuO) /m(ZnO) /m(Al2 O3 )比分别为 60 /3 0 /1 0和 3 0 /60 /1 0的 1 #和 2 #催化剂 ,结果表明高ZnO的 2 #催化剂活性较好 ,分散度较大。XPS测试表明 2 #催化剂表面ZnO吸附的中间体 (CHx 或CHxO)较多且表面的Cu+1浓度较高 ,从而促进CO加氢合成甲醇的活性。     

Mn改性Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂上甲醇水蒸气重整制氢研究

研究了Mn改性Cu/ZnO/Al2O3催化剂上的甲醇水蒸气重整制氢反应。考察了催化剂组成、反应温度和水醇比对反应的影响。研究结果表明,当催化剂的组成为Cu45Zn45Al5Mn5,反应温度为220～240℃,n(H2O)/n(CH3OH)=1～1 2,液体空速为3 0h-1左右时,反应具有较好的甲醇转化率、氢气产率和较低的出口CO含量,同时催化剂表现出较好的稳定性。     

Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂上仲丁醇脱氢反应动力学研究

采用管式连续流动固定床反应器,对仲丁醇在Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂上的脱氢反应本征动力学进行了研究,通过双曲线动力学模型和幂函数动力学模型两种模型计算了该反应的各项参数以及反应的表观活化能,将实验数据用SPSS统计分析软件对动力学模型进行非线性最小二乘法参数拟合,确定了反应机理并求出了表观活化能。实验结果表明,采用双曲线动力学模型时,仲丁醇在催化剂表面的脱氢反应为速率控制步骤,表观活化能为64.75 kJ/mol;采用幂函数动力学模型时表观活化能为81.89 kJ/mol。用相关指数R~2和F分布对两个速率方程进行了检验,两个速率方程的R~2均接近于1,F>10F_α,且用双曲线动力学模型时结果的相关度较高。     

草酸盐胶体法超细Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂的性能

考察了草酸盐胶体共沉淀法超细Ｃｕ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３合成甲醇催化剂的催化性能,并在相同条件下与国外的ＩＣＩ－５１－３合成甲醇催化剂作了比较。结果表明,在２．０ＭＰａ、２３０℃、空速６０００ｈ－１条件下,超细催化剂的甲醇时空产率为０．４９ｇ／（ｇｈ）,高于ＩＣＩ－５１－３催化剂;同时对催化剂进行了表征。     

CO_2加氢合成甲醇催化剂中Al_2O_3的作用

研究了ＣＯ２加氢合成甲醇催化剂中载体Ａｌ２Ｏ３的作用。活性评价、ＴＰＲ、ＴＰＤ、ＴＰＳＲ等实验表明，Ａｌ２Ｏ３不但起骨架作用，而且能分散催化剂的活性组分，使ＣＯ２的吸附和转化率提高。铜基催化剂掺中入适量的Ａｌ２Ｏ３能提高ＣＯ２加氢合成甲醇的选择性，过量的Ａｌ２Ｏ３会降低甲醇的收率。     

ZnO对合成甲醇Cu/ZnO/Al2O3催化剂性能的影响

用高速碰撞共沉淀法制备ｎ（ＣｕＯ）／ｍ（ＺｎＯ）／ｍ（Ａｌ２Ｏ３）比分别为６０／３０／１０和３０／６０／１０的１＾＃和２＾＃催化剂,结果表明高ＺｎＯ的２＾＃催化剂活性较好,分散度较大。ＸＰＳ测试表明２＾＃催化剂表面ＺｎＯ吸附的中间体（ＣＨｘ或ＣＨｘＯ）较多且表面的Ｃｕ＾＋１浓度较高,从而促进ＣＯ加氢合成甲醇的活性。     

用于蓖麻油甲醇解催化剂KF-MgO/Al_2O_3的制备和表征

为了提高蓖麻油甲醇解反应速率,分别以MgAc_2水溶液、KF水溶液作为浸渍液,Al_2O_3作为载体,采用二次浸渍、二次焙烧的方法制备了KF-MgO/Al_2O_3催化剂。将其用于蓖麻油甲醇解反应,通过正交实验优化的催化剂制备条件为:一次焙烧温度500℃,一次焙烧时间3h,二次焙烧温度450℃,二次焙烧时间5h。利用哈密特指示剂滴定法、TG-DTG(热重-微分热重)、XRD(X射线衍射)、SEM(扫描电镜)、低温N_2吸附-脱附技术对催化剂及其前驱体进行了表征。结果显示:催化剂碱强度在7.2～18.4;催化剂由负载于Al_2O_3载体表面的MgO、KF及反应产物构成;其比表面积为20.40m~2/g、孔体积为0.048 9cm~3/g。该催化剂能有效提高蓖麻油甲醇解反应速率,使蓖麻油转化率在3h内达到98.79%。     

试论Cu－ZnO／A1_2O_3合成甲醇催化剂的活性中心

：分析论述了Ｃｕ－ＺｎＯ／Ａ１２Ｏ３合成甲醇催化剂的活性中心的四种观点：反应活性位是零价金属铜表面，溶解在氧化锌中的一价铜离子是活性中心，ＣＵ＋一ＣＵ°对可构成活性中心和氧空穴活性中心理论。     

Ni-K/Al_2O_3催化剂对甲醇分解性能的研究

用程序升温表面反应(TPSR)、微反-色谱和正丁胺非水溶剂回滴法对 Ni-K/Al_2O_3催化剂的性能进行了研究。考察了组份 Ni 和 K 对催化剂表面酸性和甲醇分解反应性能的影响,讨论了甲醇在 Ni-K/Al_2O_3催化剂上可能发生的反应以及组份 Ni 和 K 对这些反应的影响。     

复合载体TiO_2/Al_2O_3的合成与表征

采用改进的溶胶-凝胶法制备了纳米级TiO_2/Al_2O_3复合载体,研究了模板剂十二烷基胺的用量对TiO_2/Al_2O_3复合载体孔结构的影响,通过XRD,TEM和BET等对TiO_2/Al_2O_3复合载体进行了表征。实验结果表明,随着模板剂十二烷基胺用量的增加,复合载体的比表面积和孔容/孔径均有不同程度的增加,模板剂的最佳用量(以硝酸铝的质量计)为0.5%。XRD分析结果表明,复合载体中的TiO_2和Al_2O_3分别以锐钛矿和γ-Al_2O_3晶型存在,为没有痕量的金红石相,表明TiO_2高度分散在Al_2O_3表面。     

Pd/Al_2O_3催化剂贵金属分散性质的表征

采用水合肼还原Pd/Al_2O_3催化剂增强Pd壳层与载体间的对比度后,使用光学显微镜即可简单地表征催化剂的Pd壳层厚度。利用超薄切片技术与TEM联用的方法测定了催化剂的Pd分散度,并与传统氢氧滴定法进行了对比。表征结果显示,该方法克服了化学吸附法及普通TEM表征贵金属分散度的不足,可获得幅面更大且厚度可控的试样薄区;Pd/Al_2O_3催化剂切片厚度选择10 nm较适宜;可选择统计600~900个纳米颗粒的样本作为计算分散度的依据。超薄切片与TEM联用及定量方法不仅可得到贵金属原子表面分散度,同时可更直观和全面地评价贵金属在载体上的分散性质。尤其对于不适合使用氢氧滴定法及常规TEM衬度成像难以区分的金属纳米粒子和载体的体系,有较高的应用价值。     

Pd/Nb_2O_5—Al_2O_3催化剂合成MIBK的研究

研究了Pd/Nb_2O_5—Al_2O_3催化剂的制备方法及用于丙酮加氢合成MIBK的催化性能。实验结果表明,在反应温度160℃,反应压力4 MPa条件下,丙酮单程转化率为40％,MIBK选择性为92％。     

添加组分对Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂顺酐加氢合成γ-丁内酯活性的影响

在常压固定床反应装置上研究了不同添加组分对顺酐加氢催化剂催化性能的影响 ,在反应温度 2 70℃ ,氢气与顺酐摩尔比 5 5 ,顺酐空速 0 16h- 1 的条件下 ,考察了添加碱金属、碱土金属、ⅥB族、ⅦB族和Ⅷ族金属元素对顺酐加氢催化剂活性的影响 ,并探讨了引起活性变化的原因。结果表明 ,在所有添加组分中 ,Cr是唯一既不影响催化剂活性又能提高γ -丁内酯选择性的助剂 ,但其添加量应不超过 5 % (摩尔分数 ) ;碱金属元素和Mo、Mg对催化剂有毒害作用 ;Ba对催化剂加氢活性影响不大 ;添加其它金属元素时催化剂的加氢活性虽下降不大 ,但γ -丁内酯的选择性却大幅度降低     

NiO/Al_2O_3催化剂结构

对浸渍型NiO/Al_2O_3催化剂还原处理前后的结构进行了广泛研究。TPR方法在催化剂原始还原研究中得以成功地应用。研究发现,在催化剂中,NiO的存在形式为“游离态”和“结合态”两种。结合态的NiO在催化剂中以铝酸镣形式存在。游离态NiO还原生成较大的镍晶粒,结合态NiO还原生成较小的镍晶粒。因此催化剂中存在双分散结构。较大和较小的NiO晶粒在还原过程中能很容易地看出来。对于负载型催化剂,由于NiO和载体之间发生了化学相互作用,所以还原较困难。     

铜锌原子比对CuO-ZnO/Al_2O_3催化剂合成甲醇性能的影响

以铝乳液的形式引入Al,采用反加共沉淀法制备了一系列Cu与Zn的原子比(简称Cu/Zn原子比)不同的CuO-ZnO/Al2O3催化剂;以合成气为原料,在固定床微型连续流动反应器中评价了CuO-ZnO/Al2O3催化剂合成甲醇的性能;采用XRD、H2-TPR和BET等方法对催化剂进行了表征,考察了Cu/Zn原子比对CuO-ZnO/Al2O3催化剂合成甲醇性能的影响。实验结果表明,Cu/Zn原子比的变化对催化剂前体的物相组成和催化剂的活性有明显影响;当Cu/Zn原子比为3时,催化剂的初活性和耐热后活性最高,其前体中含有较多的锌-孔雀石相((Cu,Zn)2CO3(OH)2),该物相分解时生成还原温度较低的CuO-ZnO固溶体,使Cu与Zn的相互作用增强,提高了催化剂的活性。     

稀土镧、铈对Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂水汽变换性能的影响

以稀土镧和铈为助剂、聚氧乙烯十二烷基醚为表面活性剂采用共沉淀法制备催化剂Cu/ZnO/Al2O3,利用微型反应装置评价了催化剂的活性,并应用TPD、TPR等技术对催化剂吸附性能、还原性能进行表征。结果表明,镧添加剂的促进效果比铈好。助剂的添加使催化剂表面活性中心增多,活性组分电荷密度增大,从而提高了催化剂的活性。     

Co-Mo/Al_2O_3-MgO耐硫变换催化剂的表征研究

使用色谱微反、TPS和原位IR等实验手段对Co/Al2 O3-MgO、Mo/Al2 O3-MgO和Co -Mo/Al2 O3-MgO进行了研究。结果表明 :Co、Mo在Al2 O3-MgO载体上都能处于高分散状态 ,处于高分散状态的Co、Mo容易发生协同作用 ,从而促进催化剂的变换活性     

加氢脱硫CoMo/Al_2O_3催化剂的原位FTIR表征

采用等体积浸渍法制备了Mo/γ-Al2O3和CoMo/γ-Al2O3硫化态催化剂,利用原位FTIR方法对催化剂吸附CO前后的结构进行了表征,分析了催化剂活性中心的变化规律。表征结果显示,Mo/γ-Al2O3催化剂中存在未改性的MoS2吸附相;CoMo/γ-Al2O3催化剂中由于加入了助剂Co,可使部分MoS2相转变为CoMoS相,且分散度较高;CoMoS相的形成可增加催化剂活性位的数量、提高催化剂的加氢脱硫(HDS)活性。当CoO含量为3.1%(w)时,CoMo/γ-Al2O3催化剂对4,6-二甲基二苯并噻吩的HDS活性最高,达到56%。     

Cr_2O_3/Al_2O_3催化剂中的载体效应

利用XRD、TEM和活性评价等手段,研究了具有不同孔结构和比表面的γ-Al_2O_3表面上Cr_2O_3的集聚状态和晶粒大小,及它们对临氢脱烷基催化活性和选择性的影响。结果表明,具有双孔结构、大比表面γ-Al_2O_3制备的Cr_2O_3/Al_2O_3催化剂,其活性和选择性均呈现最佳值。