新型CuO/ZnO催化剂的制备及其在水煤气变换反应中的应用

首次采用沉积沉淀法,以Cu（OH）₂为前驱体制备不同CuO负载质量分数的CuO/ZnO水煤气变换（WGS）催化剂,并运用XRD、N₂物理吸附和TPR等方法对催化剂进行结构表征。结果表明,活性组分CuO在载体ZnO表面的分散程度、颗粒大小及CuO和ZnO之间相互作用对催化剂的活性均有影响。CuO的适宜负载质量分数为20％,所得CuO/ZnO催化剂样品WGS反应活性较好,在350 ℃,CO转化率可达95.5％。     

含［N,O］配体的镍配合物/烷基铝催化甲基丙烯酸甲酯的聚合

制备了两种镍配合物二［N-(2-氧基-1-萘甲醛)缩-2,6-二异丙基苯胺］合镍［Ni(L₁)₂］和二［N-(2-氧基-1-萘甲醛)缩-邻甲基苯胺］合镍［Ni(L₂)₂］。研究了它们以普通烷基铝为助催化剂催化甲基丙烯酸甲酯(MMA)的聚合。结果表明,镍配合物的结构、聚合条件如单体浓度、Al与Ni物质的量比、聚合温度和聚合时间等对甲基丙烯酸甲酯聚合反应活性有很大的影响，当甲基丙烯酸甲酯浓度为0.8 mol·L^-1、n(Al)∶n(Ni)=400、温度为0 ℃时,催化活性达到110.7 kg-PMMA·(mol-Ni·h)^-1。随着聚合时间的延长，催化活性下降，而转化率则随着聚合时间的延长而缓慢增加。     

CuO助剂对铁铬系CO高温变换催化剂性能的影响

考察了CuO的不同前驱体对铁铬系CO高温变换催化剂反应性能的影响，研究发现，CuO助剂可改善催化剂的低温活性，以硝酸铜的加入形式效果较为显著。对样品进行了XRD、BET、H_2- TPR和XPS表征，结果表明， CuO助剂进入了Fe₃O₄的反尖晶石结构的八面体空隙，置换Fe²⁺与Fe₃O₄发生相互作用，改变了催化剂的还原特性，使^_Fe2O3还原为Fe₃O₄的还原温度降低了100 ℃左右。铜在催化剂的表面以Cu(OH)₂、CuO和Cu₂O三种形态存在，因Cu²⁺取代Fe²⁺的八面体配位单元，致使配位场稳定化能降低，催化剂表面容易产生O^2－缺位，所产生的新的活性中心极易吸附OH^－，使催化剂在低汽气比条件下参与CO变换反应，具有高活性且遏制烃类副产物的生成。     

纳米Cu-Zr-O催化剂催化乙醇脱氢合成乙酸乙酯

以纳米ZrO₂为载体,采用浸渍法制备负载型CuO/ZrO₂催化剂;以凝胶Zr(OH)₄粉末为前驱物,制备掺杂型CuO-ZrO₂催化剂;采用共沉淀法制备共沉淀型催化剂CuO·ZrO₂。通过XRD、N₂吸附、TEM和SEM对催化剂进行表征。以乙醇氧化脱氢合成乙酸乙酯为探针反应,考察Cu-Zr-O催化剂的催化性能。结果表明,3种催化剂均为纳米级颗粒,并对乙醇脱氢合成乙酸乙酯反应均有催化活性。共沉淀型CuO·ZrO₂催化活性较好,在反应温度473 K,乙醇转化率为49%,乙酸乙酯选择性达88%。     

Cu-Zn-Ti催化剂上顺酐气相催化加氢制备γ-丁内酯

通过共沉淀法制备了Cu-Zn-Ti系列催化剂,并对还原前后的样品进行了XRD、XPS、TPR以及BET等表征分析。结果表明,Cu-Zn-Ti催化剂催化顺酐加氢制备γ-丁内酯的活性与选择性和催化剂的原子配比有关。铜含量较低时,CuO与ZnO及TiO₂之间存在强的相互作用。铜含量较高时,存在游离的CuO。催化剂还原后,铜以Cu0形式存在。当CuO以表面结合形态存在时,还原得到的Cu0有利于顺酐深加氢反应的进行。     

镍掺杂对二氧化钛光催化性能影响的研究

采用溶胶-凝胶法制备了纳米二氧化钛以及不同掺镍量的TiO₂纳米粒子(原料中Ni∶TiO₂的摩尔分数为1%、3%、5%、7%、9%)。用紫外光照射甲基橙溶液的光催化降解实验研究了掺镍对二氧化钛光催化剂催化效率的影响，试验结果表明,当用n（Ni）∶n（TiO₂）＝5%的Ni(NO₃)₂溶液进行镍掺杂时，制得的TiO₂催化剂光催化效率最高，但与纯TiO₂相比，镍掺杂会减弱TiO₂的光催化效率。X射线衍射分析表明，未掺杂的TiO₂以锐钛矿和金红石两种晶型混合存在，镍掺杂后TiO₂的晶型几乎全为锐钛矿。镍掺杂后会减小TiO₂粒子的尺寸，增大其比表面积。     

氧化镧助剂对镍/二氧化硅催化剂结构和加氢性能的影响

采用等体积浸渍法制备了La₂O₃改性的Ni/SiO₂催化剂,考察了La₂O₃的引入方法对Ni/SiO₂催化剂催化间二硝基苯加氢制间苯二胺反应性能的影响,并采用XRD、TPR和XPS等表征技术对催化剂的物化性质进行了研究.结果表明,La₂O₃的添加顺序对Ni/SiO₂催化剂的物化性质和加氢性能影响非常明显.当镧以先于镍浸渍方式引入时,将大大削弱载体与镍物种之间的相互作用,镍晶粒度变小,分散度增加,催化剂的活性显著提高,间二硝基苯转化率和间苯二胺收率分别达到97.1%和93.5%.在以镍和镧共浸方式制备的催化剂中,La₂O₃的存在也使Ni/SiO₂催化剂的反应性能有所改善,但效果没有镧先于镍浸渍方式突出.当以先浸镍后浸镧的方式加入助剂时,催化剂中的镍晶粒增大,分散性变差,催化剂的活性大幅度下降.     

孔形羟基磷灰石负载锶化合物催化剂的制备与表征

通过在873 K焙烧Sr(NO₃)₂/孔形羟基磷灰石，成功地制备了一种新型的固体碱催化剂，并对其进行TG-DTA、XRD、IR、SEM、BET和碱强度表征。结果表明，在873 K，发生固相离子交换反应——Ca₅［PO₄］_3-y(CO₃·OH)_y］(OH)+SrOCa_5-xSr_x［PO₄］_3-y(CO₃·OH)_y］(OH)+ Ca_xSr_1-xO，孔形羟基磷灰石表面上的新相Ca_xSr_1-xO能抑制羟基磷灰石的分解，并能阻止羟基磷灰石的重结晶，使羟基磷灰石在高温下保持孔形结构。用此固体碱催化剂催化大豆油与甲醇的酯交换反应，可使豆油的转化率达到85%。     

Ni/SiO2催化剂的制备条件对催化间二硝基苯加氢反应性能的影响

将Ni/SiO₂催化剂应用于间二硝基苯加氢反应中,考察了该催化剂制备过程中焙烧温度和还原温度对其催化性能的影响,并通过BET、XRD、TEM、TPR等方法对催化剂进行了表征.结果表明,在实验研究范围内,随着焙烧温度的提高,Ni/SiO₂催化剂比表面积降低,NiO与载体SiO₂之间的相互作用逐渐增强,催化剂的还原温度明显提高,活性组分Ni的晶粒度增大,焙烧温度为773 K时催化剂具有最佳的催化反应性能,此时活性组分Ni以高分散状态存在.催化剂的还原温度对Ni/SiO₂催化剂的结构和催化性能影响显著,当还原温度较低时,活性组分还原不完全,催化剂活性较低;而还原温度太高会使活性组分烧结,导致催化剂活性明显降低;还原温度为723 K时催化剂表现出最佳的活性和选择性.     

铜含量对Cu/CeO2水煤气变换催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备了不同铜含量的Cu/CeO₂水煤气变换催化剂，考察了铜含量对催化活性的影响。结果表明，Cu/CeO₂催化剂呈现出良好的水煤气变换活性。铜含量对催化活性有显著影响，铜摩尔分数为50%时，催化剂的低温活性最高，在200 ℃时CO转化率达到66.1%。Cu/CeO₂与FBD型铁基高温变换催化剂相比，具有低温活性好、活性温区宽的特点。用XRD、N2吸附法、H₂-TPR和CO-TPD对催化剂进行了表征，结果表明,无定形CuO、纳米颗粒CuO等可能是催化反应的活性物种，晶粒CuO对催化活性影响不大。铜含量的催化剂在不同温度下呈现出不同的活性。     

铁、钴、镍、铜和锌催化剂催化氨硼烷水解产氢性能研究

采用浸渍-还原法制备了铁、钴、镍、铜和锌催化剂,考察了其催化氨硼烷水解产氢性能,并优化了钴催化剂的制备条件和反应条件。结果发现,铁催化剂中铁以Fe₂B合金相存在,钴催化剂中钴以金属钴存在,镍催化剂中镍以金属镍和Ni（OH）₂·2H₂O存在,铜催化剂中铜以金属铜和氧化亚铜存在,锌催化剂中锌以Zn₄SO₄（OH）₆·4H₂O存在。铁、钴、镍、铜和锌催化剂催化氨硼烷水解产氢活性由大到小顺序为钴催化剂、镍催化剂、铜催化剂、铁催化剂、锌催化剂。显然,具有金属钴相的钴催化剂、金属镍相的镍催化剂和金属铜相的铜催化剂催化氨硼烷产氢活性高于具有Fe₂B合金相的铁催化剂。锌催化剂在制备条件下不能被还原为金属相,它几乎没有催化氨硼烷产氢活性。氯化钴与还原剂硼氢化钠的物质的量比为1∶1.3、还原温度为303 K时制备的钴催化剂催化BH₃NH₃水解产氢性能最佳。反应动力学计算表明钴催化剂催化BH₃NH₃水解产氢反应对氨硼烷浓度的反应级数为零级,对钴催化剂浓度的反应级数为一级,活化能为58 kJ/mol。     

MOx/Y催化剂常温催化臭氧氧化甲苯的性能

以Y分子筛为载体,采用等体积浸渍法制备了MO_x/Y催化剂,并用于常温催化臭氧氧化甲苯反应。采用XRD、BET、H_2-TPR、甲苯吸附对催化剂进行表征,以甲苯转化率维持95%以上的时间(t_(95))为指标对催化性能进行评价。结果表明:10%MnO_2/Y催化剂〔m(MnO_2)/m(Y)=0.1〕具有较大的比表面积(538.6m~2/g)和孔容积(0.440 cm~3/g),较好的催化臭氧氧化甲苯活性(t95=210 min);CuO的加入提高了催化活性,5%MnO_2-5%CuO/Y〔m(MnO_2)/m(Y)=0.05且m(CuO)/m(Y)=0.05〕催化剂上t95=240min,CO_x选择性为80.6%,CO_2与CO摩尔比为4.970。由表征结果可知,较大的比表面积和孔容积有利于甲苯吸附,CuO与Mn O_2之间的相互作用促进了氧化还原性能的提高,进而有利于催化活性的提高。GC-MS结果表明:反应副产物堵塞催化剂孔道,占据催化剂表面活性位,导致催化剂失活。5%MnO_2-5%CuO/Y催化剂失活-再生4次后t_(95)可达220 min。     

多孔碳负载Cu2O/Cu双相催化剂的制备及其在对硝基苯酚还原中的应用

采用溶剂热合成和气氛焙烧后处理方法制备了多孔碳负载的Cu2O/Cu双相纳米晶,并系统探究了该催化剂在对硝基苯酚催化还原中的催化活性。XRD表征表明在空气中焙烧金属有机框架材料Cu-BTC可以得到CuO纳米材料,而在氮气气氛中焙烧Cu-BTC则可以得到多孔碳负载的Cu2O/Cu双相纳米晶材料。论文通过扫描电镜和透射电镜对比了不同条件下制备的铜基催化剂的微观形貌,相对于空气气氛中制备的CuO催化剂,氮气气氛中制备的Cu2O/Cu双相催化剂具有更小的粒径、分散度和高比表面积。对硝基苯酚催化还原实验结果表明, 相对于空气气氛中制备的CuO催化剂,氮气气氛中制备的Cu2O/Cu双相催化剂在对硝基苯酚的还原中具有更高的催化活性。     

Comparative Study on Catalytic Properties for Low-Temperature CO Oxidation of Cu/CeO2 and CuO/CeO2 Prepared via Solvated Metal Atom Impregnation and Conventional Impregnation

Cu/CeO₂ and CuO/CeO₂ catalysts were prepared by solvated metal atom impregnation (SMAI) and conventional impregnation (CI) and used for carbon monoxide oxidation in CO and air. The catalysts were characterized by means of XRD, XPS, AES and H₂-TPR techniques. The Cu/CeO₂ catalyst prepared via SMAI exhibits higher catalytic activity in CO oxidation than that prepared via CI with the same Cu content due to the smaller Cu particles. The CuO/CeO₂ catalyst prepared via SMAI also shows higher catalytic activity than that prepared via CI because the CuO particles of the former are smaller than the latter and can be reduced by CO more easily. The Cu/CeO₂ catalysts display higher catalytic activities than CuO/CeO₂ catalysts with the same Cu content and prepared by the same method. The TPR profile for CuO/CeO₂ catalyst prepared via SMAI has a single peak, indicating a one-step reduction, whereas the TPR profile for CuO/CeO₂ catalyst prepared via CI has two peaks, indicating a two-step reduction due to the existence of two kinds of CuO species.     

小球藻热解油在Ni-Cu/ZrO2催化剂上的加氢脱氧

在小型固定床反应器中以Ni-Cu/ZrO₂为催化剂,对小球藻热解油进行催化加氢脱氧,以改善生物油性能。利用XRD、H₂-TPR、TG、NH₃-TPD等技术对催化剂进行了结构表征。结果表明,Cu的加入有效促进了Ni-Cu/ZrO₂催化剂活性相的表面分散,提高了该催化剂对小球藻热解油加氢脱氧反应的催化活性。在2 MPa、350 ℃反应条件下,随Cu/Ni的增大,Ni-Cu/ZrO₂的催化活性先升高后降低,Cu/Ni质量比为0.40时的催化性能最好,连续运行3 h后所得精制生物油脱氧率达82.0%。Ni-Cu/ZrO₂催化剂在反应过程中,表面结焦少,活性粒子及催化剂性能稳定,连续运行24 h后所得精制生物油脱氧率依然维持在77.0%以上。小球藻热解油经催化加氢脱氧所得的精制生物油,低位热值由31.5 MJ·kg^-1提高至35.0 MJ·kg^-1,40℃运动黏度由20.5 mm²·s^-1降至9.5 mm²·s^-1,且油品中水分更易于脱除。精制生物油中高级脂肪酸的含量减少,油品稳定性大幅提高。     

CO2对CuO/ZnO/Al2O3催化剂前体老化及催化性能的影响

采用并流共沉淀法制备CuO/ZnO/Al2O3甲醇合成催化剂前体,在通入CO2条件下老化,采用XRD、FT-IR、DTG、H2-TPR、XPS等表征手段对制备的前体及焙烧后的催化剂进行表征,研究不同CO2通入量对前体晶相转变、微观结构及其焙烧后催化性能的影响。研究结果表明,老化阶段通入CO2后,沉淀母液的pH值趋于7,产生CO32?离子,进而影响Zn2+的沉淀,促进Cu2+进入Zn5(CO3)2(OH)6晶格中取代Zn2+形成绿铜锌矿(Zn,Cu)5(CO3)2(OH)6物相,有助于增强焙烧后催化剂的Cu-Zn之间协同作用,增加活性组分Cu分散度。CO2通入量为40 mL/min时,制备的催化剂在浆态床合成甲醇过程中表现出良好的催化活性和稳定性,甲醇时空收率（STY）达到301.78 g/(kg?h),失活率仅为0.15%/d,与未通入CO2辅助老化制备的催化剂相比,时空收率提高了9.72%,平均失活率降低了33.33%。     

Ce掺杂的蛋壳型CuO/ZnO/SiO2颗粒催化剂的制备和表征

用添加表面活性剂的两步沉淀法制备了以蛋壳型纳米空心SiO2为载体的CuO/ZnO催化剂和掺杂Ce的CuO/ZnO催化剂,初步考察了两组催化剂用于一氧化碳加氢合成甲醇的催化性能,并采用TEM, BET, XRD, XPS等方法对催化剂的结构进行了表征. 结果表明,以纳米空心SiO2为载体的CuO/ZnO催化剂具有较大的比表面积,活性成分在载体表面分散均匀,粒径在13 nm左右. 加入掺杂剂Ce能有效提高催化剂的活性和选择性：一方面,Ce可以降低Cu 2p3/2和Zn 2p3/2的表面结合能, 使氧化铜更容易被氢气还原成铜;另一方面,Ce也能增强铜锌之间的相互作用,抑制铜粒子的烧结,改善活性成分的分散.     

CeO2掺杂对CuO/沸石催化剂催化氧化VOCs活性的影响

研究CeO2改性得到的CuO/CeO2/沸石催化剂,进行催化氧化（燃烧）销毁乙醇、丙酮、甲苯和苯的实验,并用TPR和XPS对所制备的催化剂进行表征.研究结果表明：使用CuO/CeO2/沸石作为催化剂时,四种VOCs（挥发性有机物）催化燃烧的起燃和完全燃烧温度都明显低于当使用CuO /沸石作为催化剂时四种VOCs催化燃烧的起燃和完全燃烧温度,这表明CuO/CeO2/沸石催化剂的活性明显高于CuO/沸石催化剂的活性.TPR分析表明CeO2的添加有助于增强催化剂中Cu的还原性;XPS表征分析显示,CeO2的添加增加了铜在表面的分布,并且引起Cu 2p3/2的结合能由933.8eV 变到932.8eV 和 933.4eV, 在催化剂表面呈现出Cu2＋和Cu＋的形式.此外,在VOCs催化燃烧过程中,稀土Ce存在有部分还原变价过程（Ce^4 ＋ →Ce^3 ＋ ） ,也使催化剂的活性得到提高.