Pd-Cu负载型催化剂催化还原水中硝酸盐的研究进展

综述了Pd-Cu负载型催化剂催化还原水中硝酸盐的研究进展。总结了Pd-Cu负载型催化剂的催化特征及其催化活性。重点介绍了Pd-Cu/陶瓷膜催化剂催化还原水中硝酸盐的活性及其作用机理。提供了一种新的方法用来提高催化还原硝酸盐过程中的催化性能。     

Carbon monoxide hydrogenation on Fe2O3/ZrO2 catalysts

Fe₂O₃/ZrO₂ catalysts prepared by impregnation and coprecipitation methods were used for catalytic hydrogenation of CO. It was shown that the structure, reduction behavior of iron species, and catalytic properties of the catalysts were obviously affected by the preparation methods. For the Fe₂O₃/ZrO₂ catalyst prepared by the impregnation method, the Fischer-Tropsch catalytic activity and the selectivity to light olefins were much higher than those of the corresponding catalyst prepared by the coprecipitation method, the formation of methane was suppressed and the selectivity to light olefins was enhanced. Various intermediates formed during the successive steps of reduction of the catalysts were studied by using temperature-programmed reduction combined with in situ Mössbauer spectroscopy. The role of zirconia in the catalysts was discussed.     

共沉淀法制备氧化铝负载铜催化剂及其在肉桂醛选择性加氢反应中的应用

采用共沉淀法制备了Al2O3负载Cu催化剂,表征了其晶相、孔结构、表面形貌,考察了制备条件对催化肉桂醛加氢性能的影响. 结果表明,与浸渍法所制催化剂相比,共沉淀法所制催化剂具有更高的肉桂醛加氢活性;随焙烧温度升高,催化剂活性组分粒径增大,肉桂醛的转化率先升高后下降,873 K还原的催化剂的活性最高;随反应温度升高,反应速率迅速上升,肉桂醇的选择性则下降. 在2 MPa和363 K条件下,反应4 h后肉桂醛的转化率为14.7%,肉桂醇的选择性为56.5%.     

微乳法制备Pd-Cu双金属催化剂

选择Cu为助剂,采用微乳法分别优选具有较好稳定性的Cu和Pd微乳液体系,并将Cu和Pd依次负载于Al_2O_3载体上,经干燥、活化和还原制备了Pd-Cu/Al_2O_3催化剂。采用原位IR、CO化学吸附和HRTEM等对催化剂进行表征,结果表明,与常规溶液负载法制备的Pd-Ag/Al_2O_3催化剂相比,采用微乳法降低了催化剂表面酸性,提高了活性组分Pd分散度,Pd粒径分布更为均匀。在750 mL加氢反应器中,采用C_2后加氢原料对催化剂性能进行评价,结果表明,与常规溶液负载法相比,微乳法制备的催化剂在反应温度低4℃条件下,乙炔转化率相当,选择性高9.9个百分点,绿油生成量较低。微乳法制备Pd-Cu双金属催化剂具有良好的工业应用前景。     

助剂对Pd/AC催化剂催化三氟氯乙烯加氢脱氯的影响

采用等体积浸渍法制备了Cu-Pd/AC和K-Pd/AC催化剂,分别考察了Cu和K助剂添加量对三氟氯乙烯加氢脱氯生成三氟乙烯的反应性能的影响,并采用N_2-物理吸附、X射线粉末衍射(XRD)测试、透射电镜(TEM)和H_2-程序升温还原(TPR)等对催化剂进行表征。结果表明:加入助剂Cu,其与Pd形成Pd-Cu合金,抑制催化剂的加氢性能,从而降低催化剂反应活性;加入助剂K,其改变了Pd的电子结构,增强了Pd的电子云密度,使Pd活化H的能力增强,从而提高催化剂的活性。助剂K质量分数为3%的催化剂,在250℃下,具有较好的催化活性,三氟氯乙烯的转化率可达90%左右,三氟乙烯的选择性可达85%左右。     

基于CuAl-LDH载体制备高分散Cu/ZnO/Al2O3催化剂及其催化性能

通过沉积沉淀法制备了以层状CuAl-LDH为载体负载不同Cu/Zn比例的前体,经热处理得到CuZnAl-LDO复合催化剂,应用于合成气制甲醇反应。采用电感耦合等离子体发射光谱（ICP）、X射线衍射（XRD）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、N₂O化学吸附、N₂吸脱附、透射电镜（TEM）和X射线光电子能谱技术（XPS）等手段对前体及催化剂进行表征,考察了水滑石的限域效应和金属-载体相互作用对催化剂活性及稳定性的影响。结果发现：由于水滑石特殊的层状结构,具有较大比表面积和丰富孔道结构,促进了Cu物种的分散,有利于催化剂表面对CO和H₂的吸附,增加了Cu、Zn之间的相互作用,提高了催化剂的催化活性。在水滑石前体拓扑转变过程中,层板羟基和水脱除后形成的粗糙表面对所负载的Cu活性物种起到限域作用,抑制了Cu的迁移和团聚。其中,Cu_0.6Zn_0.3Al_0.1-LDO催化剂催化合成甲醇的时空收率达到883mg/(g?h),且反应120h后仅下降2.8%,较共沉淀制备催化剂失活速率降低了81%,表现出较好的催化活性及稳定性。     

Ga改性对Cu-Co低碳醇催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备CuCoGaAl催化剂,考察Ga含量对催化剂织构及低碳醇合成性能的影响。结果表明,加入Ga可提高催化剂的比表面积,改变催化剂的表面性质。Ga改性促进CO的线式吸附能力,同时降低CO的桥式吸附能力,从而提高产物醇选择性,但过量Ga会大幅降低CO加氢反应活性。Ga含量对总醇收率的影响呈火山型变化规律,最佳Ga与Co物质的量比为0.3。     

磁性水滑石负载纳米钯催化剂的制备及催化Suzuki反应的研究

采用化学沉淀法将磁性基质与二维层状水滑石组装制备了磁性的水滑石,再利用浸渍法和滴加吸附的负载方法制备了磁性水滑石负载纳米钯催化剂。通过XRD、ICP—AES、TG、氢气脉冲吸附等分析手段对磁性催化剂晶型结构、形貌及金属分散度进行了表征,考察了用磁性水滑石负载纳米钯催化剂对不同碱、溶剂、溶剂与水比例、时间、温度、催化剂用量等条件对Suzuki反应的影响。实验结果表明,水滑石赋予磁性后结构并没有改变,仍然具有较高的催化活性。反应的最佳条件为：碳酸钾作碱、溶剂为乙醇、与水比例为1：5、反应温度为60℃、反应1h、催化剂用量分别为3．6×10^-3mmol和4．8×10^-3mmol,催化剂重复三次产物收率仍可保持在90％以上。     

沉淀温度对Pd-Cu/凹凸棒土结构及其CO常温催化氧化性能的影响

以凹凸棒土(APT)为载体,NH3·H2O为沉淀剂,采用沉积-沉淀法制备Pd-Cu/APT催化剂。在连续流动微反装置上,考察不同沉淀温度对Pd-Cu/APT催化剂CO常温催化氧化性能的影响。利用N2物理吸附-脱附、XRD、FT-IR和H2-TPR等对Pd-Cu/APT催化剂进行表征。结果表明,不同沉淀温度制备的催化剂均含有Cu2Cl(OH)3和CuO两种形式的Cu物种,但与沉淀温度25℃和90℃制备的催化剂相比,沉淀温度70℃制备的催化剂具有更多的活性Cu2Cl(OH)3物种,这有利于Pd2+物种的再生,显著提高其CO常温催化氧化活性。     

铬形态及使用条件对糠醛催化加氢反应产物分布的影响

采用共沉淀法制备系列Cu-Cr糠醛加氢催化剂,考察不同铬形态对催化剂反应性能的影响。采用管式连续流动固定床积分反应器, 研究糠醛在Cu-Cr催化剂上的气-液相加氢反应规律。结果表明,制备催化剂时的铬原料不同,将极大地影响催化剂的加氢活性和产物选择性,以硝酸铬形式加入制备的催化剂对糠醇的生成较为有利,而以醋酸铬形式加入制备的催化剂对甲基呋喃的形成有利;在(70～110) ℃,随着温度升高,糠醛转化率和糠醇选择性增加,2-甲基呋喃选择性降低;糠醛流速为(0.01～0.06) mL·min^-1时,随着流速的增加,糠醛转化率下降,0.03 mL·min^-1时糠醇选择性出现极大值,而副产物2-甲基呋喃和呋喃类则在此处出现极小值。副产物戊二醇和四氢康醇的选择性则随着糠醛流速的增大上升。     

CO2 Hydrogenation to Methanol Over Cu/ZnO/Al2O3 Catalysts Prepared by a Novel Gel-Network-Coprecipitation Method

A novel gel-network-coprecipitation process has been developed to prepare ultrafine Cu/ZnO/Al₂O₃ catalysts for methanol synthesis from CO₂ hydrogenation. It is demonstrated that the gel-network-coprecipitation method can allow the preparation of the ultrafine Cu/ZnO/Al₂O₃ catalysts by homogeneous coprecipitation of the metal nitrate salts in the gel network formed by gelatin solution, which makes the metallic copper in the reduced catalyst exist in much smaller crystallite size and exhibit a much higher metallic copper-specific surface area. The effect of the gel concentration of gelatin on the structure, morphology and catalytic properties of the Cu/ZnO/Al₂O₃ catalysts for methanol synthesis from hydrogenation of carbon dioxide was investigated. The Cu/ZnO/Al₂O₃ catalysts prepared by the gel-network-coprecipitation method exhibit a high catalytic activity and selectivity in CO₂ hydrogenation to methanol.     

H2气氛中TiOx的形成及其对Ni/TiO2催化剂顺酐液相加氢性能的影响

采用等体积浸渍法制备了Ni/TiO₂催化剂,利用N₂物理吸附、H₂-TPR、XRD、H₂-TPD及CO-TPSR等表征手段研究H₂气氛中随着热处理温度升高,Ni/TiO₂催化剂结构和织构变化规律,并考察催化剂的顺酐液相加氢性能。研究表明,随着热处理温度的升高,催化剂C-C键加氢活性逐渐增高,而CO加氢活性先增高后降低。产生这一现象的原因与TiO_x物种随H₂气氛中热处理温度的升高而逐渐增多有关。     

加料方式对共沉淀法制备的Cu/MnO/Al2O3催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备Cu/MnO/Al₂O₃催化剂,运用N₂吸附-脱附、XRD、XRF和H₂-TPR等对其进行表征,并用于乙酸甲酯加氢制乙醇反应,考察共沉淀加料方式对催化剂结构及其催化性能的影响。结果表明,共沉淀时采用的加料方式显著影响制备的Cu/MnO/Al₂O₃催化剂的织构性质、CuO晶粒大小、还原性能和化学组成,这些因素共同作用决定了催化剂在乙酸甲酯加氢反应中的催化性能。其中,反加法制得的催化剂Cu和Mn组分含量相对比值接近理论值,且具有较高的比表面积和较佳的还原性能,因而表现出最佳的催化性能,在反应温度200 ℃、压力6.5 MPa、空速0.6 h^-1和氢酯物质的量比50条件下,乙酸甲酯转化率和乙醇选择性分别达98.9%和98.1%。     

Hydrodenitrification with PdCu Catalysts: Catalyst Optimization by Experimental and Quantum Chemical Approaches

A continuous process for nitrate and nitrite abatement from drinking water by catalytic hydrogenation has been developed in our lab. We describe the experimental process development procedure, and support it with semiempirical quantum chemical methods. Comparisons of activated carbon (ACC) and silica glass fiber (GFC) cloths as supports for mono- and bimetallic Pd-Cu catalysts show the former to be 45-fold and 15-fold more active for nitrite and nitrate hydrogenation, respectively, than the latter. Catalysts prepared by selective deposition of Cu on Pd/ACC led to better activity for nitrate hydrogenation than catalysts prepared by co-impregnation or ion exchange methods. The optimal Cu:Pd atomic ratio was found to be 1:2. The computational results show the following: (i) The dispersion of Pd catalysts supported on ACC is much higher than that on GFC due to the larger surface area and higher density of adsorption sites, and that accounts for the higher activity of PdCu/ACC; (ii) Nanosized Pd particles supported on ACC have a semispherical shape and possess preferentially close-packed triangular surfaces, while Pd/GFC particles are extended in the direction parallel to the support surface and show both fcc (100) and (111) planes; (iii) The interaction of Cu atoms with both supports is stronger than that of Pd; adsorbed Cu atoms show a greater ability to form monometallic than bimetallic bonds and that should result in poor mixing of the metal upon co-impregnation, as was observed experimentally; (iv) Cu atoms in bimetallic PdCu particles admit a significant positive charge; the experimentally measured solubility of metal atoms correlates with their calculated charges. The best catalyst (2 wt%Pd-0.6 wt%Cu/ACC) was employed in a novel continuous flow reactor for nitrate hydrogenation in distilled and tap water. The advantages of the reactor investigated over a conventional packed bed reactor are discussed, suggesting a potential for further process intensification.     

机械研磨燃烧法制备Cu/ZnO/Al2O3甲醇合成催化剂

引言Cu/ZnO/Al2O3催化剂近年来广泛应用于低压甲醇合成、二甲醚合成和水煤气变换等领域[1-2],该催化体系具有活性高、使用寿命长、反应温度及     

制备方法对高CuO含量的Cuo/CeO_2催化剂水煤气变换性能的影响

采用机械混合法、固相合成法、水热法、沉积-沉淀法和共沉淀法制备系列CuO/CeO_2水煤气变换催化剂,采用XRD、N_2物理吸附和H_2-TPR等方法对样品进行表征,研究制备方法对CuO/CeO_2催化剂结构的影响以及催化剂结构与其催化性能的关系。结果表明,共沉淀法有利于获得较小的CuO和CeO_2晶粒、较大的比表面积、孔容和孔径以及较好的还原性能,制得的催化剂活性和稳定性较好。     

溶胶-凝胶法制备草酸二甲酯加氢Cu/SiO2催化剂及性能

以正硅酸乙酯为硅源,采用溶胶-凝胶法制备草酸二甲酯加氢合成乙二醇的Cu/SiO₂催化剂,并考察老化时间对Cu/SiO₂催化剂活性与结构的影响。用N2物理吸附、XRD、FT-IR和H₂-TPR等技术对Cu/SiO₂催化剂性能与结构进行表征。结果表明,溶胶-凝胶法制备的Cu/SiO₂催化剂中有层状硅酸铜形成,铜物种均匀分布在载体SiO₂上,易被还原,活性较高。合理的老化时间可抑制SiO₂对催化剂表面活性位的包覆,提高活性。在200 ℃、2.0 MPa、氢酯物质的量比60∶1、草酸二甲酯空速1.0 h^-1和老化时间1.5 h的条件下,草酸二甲酯转化率达99.51%,乙二醇选择性93.60%。
     

CO2加氢合成甲醇用Cu基催化剂的制备及性能研究

分别采用共沉淀法、聚乙二醇（PEG）辅助沉淀法和PEG辅助沉淀一浸渍法制备了3种Cu基催化剂,并于固定床反应器中分别评价了3种催化剂在CO2加氢合成甲醇反应中的催化性能,考察了催化剂的热稳定性和加氢反应温度对催化剂性能的影响,并进行了催化稳定性试验及催化剂的表征。实验结果表明：PEG辅助沉淀-浸渍法制备的cu—zn—Al—La催化剂具有较好的催化性能、热稳定性和催化稳定性。在沉淀过程中引入PEG能够提高还原态催化剂表面cu的比表面积,再通过表面浸渍La后,使催化剂表面有利于CO2吸附,并使表面参与反应的碱性位数量增加、吸附能力增强,进而提高了催化剂的催化性能。     

表面活性剂插层水滑石负载纳米钯催化剂的制备及催化Suzuki偶联反应的研究

采用沉淀-水热法制备了表面活性剂（十二烷基硫酸根）插层的水滑石负载纳米钯催化剂,通过XRD、ICP-AES、XPS、TG、氢气脉冲吸附等分析手段对催化剂晶型结构、形貌及金属分散度进行了表征,考察了用十二烷基硫酸根插层水滑石后负载钯制备的催化剂在不同碱、溶剂、溶剂与水比例、时间、温度、催化剂用量等条件下对Suzuki偶联反应的影响。实验结果表明,插层后的水滑石结构并没有改变,催化剂催化活性显著提高。反应的最佳条件为：碱为氢氧化钾、溶剂为甲醇、与水比例为1：1、温度为50℃、时间为60min、催化剂用量为1.75×10-3mmol,催化剂在重复使用第三次时,产物收率仍可保持在95%以上。     

改进共沉淀法制Cu基甲醇催化剂

采用传统共沉淀法和加表面活性剂改进共沉淀法制备了两种超细 Cu/ Zn O/ Al2 O3 催化剂 ,并应用 XRD,TEM对催化剂的结构和形貌进行了表征 ,同时用流动固定床微型反应器在3.0 MPa和体积空速 760 0 h-1下考察了其催化合成气合成甲醇的活性 .结果表明 ,改进共沉淀法制备的超细 Cu/ Zn O/ Al2 O3 催化剂具有比传统共沉淀法制备的催化剂更细的粒径和更高的催化活性 .同时从理论上对表面活性剂的作用机制进行了讨论 .