负载型Pd-Pt双金属催化剂中活性组分非均匀型分布研究Ⅱ:活性组分非均匀分布对双金属催化剂反应性能的影响

采用饱和浸渍法制备负载于氧化铝载体上活性组分呈非均匀分布的Pd-Pt双金属催化剂,并在脉冲微反上进行了烯烃和芳烃的加氢反应性能考察.结果表明,活性金属在载体中呈现出非均匀分布结构带来催化剂加氢性能上有明显的不同,尤其是对于芳烃的加氢饱和能力.双金属催化剂的加氢性能好于单金属制备得到的催化剂,其中金属Pd催化剂对烯烃的加氢转化能力要优于单金属Pt催化剂;芳烃加氢相对烯烃加氢要难得多,分布在壳层的Pd能很好地发挥烯烃加氢性能,内部的Pt亦能很好地保持芳烃加氢转化能力.此外试验结果还表明,C=C双键加氢和苯环加氢可能发生在相同的活性中心上,二者间存在竞争吸附.     

双重负载双金属催化剂催化的硝基苯氢化还原

制备了易于从反应体系中分离的高活性、高选择性双重负载双金属催化剂［０．８０Ｐｄ－０．２０Ｐｔ／ＰＶＰ］／载体，并用于硝基苯还原反应。其中以Ａｌ２Ｏ３为载体的催化剂具有最高活性。考察了钯负载量、乙酸钠用量、溶剂等因素对催化剂活性和稳定性的影响。     

介孔载体离子交换方式对其负载Pd-Pt催化剂加氢性能的影响

 制备了含有Y沸石次级结构单元的Y-MCM-41，并对其进行离子交换处理。以处理后的Y-MCM-41为载体，制备了Pd-Pt负载型加氢催化剂。采用XRD、FT-IR、程序升温还原(TPR)、NH3的程序升温脱附(NH3-TPD)、偏振塞曼原子吸收光谱(AAS)对催化剂进行表征，并以30 %四氢萘的十三烷溶液为加氢模型反应物，考察了载体的离子交换方式对其负载的Pd-Pt催化剂加氢性能的影响。结果表明,采用不同离子交换处理的载体所制备的催化剂，其金属的负载量、金属与载体间的相互作用存在差别，从而影响催化剂的加氢活性和选择性。在金属中心与载体酸中心基本匹配的情况下，较大的酸量对加氢活性有利。     

水蒸汽对负载金属催化剂的影响

为了考察水蒸汽对金属/载体催化剂的影响,把氧化铝担载的Ni,Co或Fe催化剂在700℃的水蒸汽中进行加热。透射电镜图象证明,对这些催化剂,膜状斑点都从微晶粒向外扩展,延长加热时间导致金属斑点的消失,这些斑点状的金属可能扩展成为相互连接的薄膜铺展在整个基质表面上。铺展的程度有以下的顺序:Co>Ni>Fe。随后在H_2中加热,小的金属晶粒得到再生,这可能使相连的薄膜重新断开。桥结两个或若干个金属颗粒的块状膜的收缩引起颗粒的聚结。这个在H_2中的加热过程。只有当加热时间很短时才有助于金属的再分散。如果在H_2中延长加热时间则将导致小的颗粒消失。     

负载镍、铜双金属催化剂的表征及催化性能

采用活性炭、α-Al_2O_3、硅胶和ZSM-5为载体,制备了负载镍、铜双金属催化剂.用SEM、XRD、XPS测示仪对反应前后的催化剂结构进行了表征.考察了所制备的催化剂在乙醇羰基化反应中的活性,提出了催化剂失活的原因.     

乙二胺四乙酸对镍-钼双金属催化剂性能的影响

将钼(Mo)盐、镍(Ni)盐、氨水、乙二胺四乙酸(EDTA)等混合制备出Ni-Mo双金属催化剂(目标催化剂),研究了EDTA对目标催化剂孔结构的影响,并以十氢萘-苯并噻吩(DBT)为原料,利用永磁旋转搅拌高压反应釜,在反应压力为2 MPa,反应温度为340℃的条件下,考察了目标催化剂的加氢脱硫(HDS)性能。结果表明:目标催化剂符合介孔结构特征,其中存在黑色条纹状Mo S2片晶,片晶长度主要集中在5~10 nm,片晶的堆积层数主要集中在2~9层; 当HDS反应达到终点时,目标催化剂的脱硫率为48.9%,比参比催化剂(与目标催化剂金属负载量相同,仅不含EDTA)高出12.9个百分点。     

金属负载型催化剂抗积炭性能的研究

引起催化剂失活的众多原因中,积炭是主要因素之一。本文总结了近年来的四十余篇文献,以金属负载型催化剂为例,介绍了积炭的影响。     

Pd－Cu／Al_2O_3双金属及其单金属催化剂的TPR特性

采用程序升温还原技术研究Ｐｄ－Ｃｕ／Ａｌ＿２Ｏ＿３双金属及其单金属催化剂的还原特性以及热处理气氛和温度对Ｐｄ－Ｃｕ／Ａｌ＿２Ｏ＿３双金属催化剂还原性能的影响。发现不同金属负载量的Ｐｄ／Ａｌ＿２Ｏ＿３和Ｃｕ／Ａｌ＿２Ｏ＿３催化剂的还原性能有明显的差异，Ｐｄ－Ｃｕ／Ａｌ＿２Ｏ＿３催化剂的ＴＰＲ峰形和峰位与相应的单金属催化剂的ＴＰＲ曲线亦有明显的差异，其还原峰位发生位移。同时还发现热处理气氛对Ｐｄ－Ｃｕ／Ａｌ＿２Ｏ＿３催化剂的还原性能有明显的影响。讨论了负载于Ａｌ＿２Ｏ＿３载体上的Ｐｄ－Ｃｕ双金属及其单金属催化剂在还原过程中金属与载体、金属与金属间的相互作用以及热处理条件对其还原性能的影响。     

负载型Pd-CuO/γ-Al_2O_3双金属催化剂上O_2-TPD-MS的特性

运用ＸＲＤ、ＴＰＤ－ＭＳ及色谱－微反流动法等手段，研究了Ｐｄ－ＣｕＯ／γ－Ａｌ２Ｏ３双金属催化剂物相结构、表面氧性能及对催化活性的影响。结果表明，双金属催化剂中由于Ｐｄ－ＣｕＯ间的相互作用，使催化剂活性组份的表面分散状态发生了变化。研究还表明不同的Ｐｄ／ＣｕＯ比对ＣＯ和ＣＨ４的氧化具有不同的活性，可通过调变活性组份含量比，改善催化剂上氧的吸、脱附行为，从而起到提高活性的作用。     

焙烧温度对Al2O3载体及Pd／Al2O3催化剂性能的影响

采用CO2气体成胶制备了Al2O3载体,考察了载体焙烧温度对载体和相应Pd／Al2O3催化剂物理化学性质及催化性能的影响,并采用X射线衍射、BET等技术对载体及催化剂性能进行了表征。结果表明,随焙烧温度的升高,载体的比表面积、孔容减小,平均孔径逐渐增大,孔分布较集中。所制得的拟薄水铝石较纯净。400—800℃焙烧时,Al2O3载体只有γ—Al2O3晶型;1050℃时,主要以θ-Al2O3为主;到1250℃已完全转变为α—Al2O3。Pd／Al2O3催化剂均具有较高的双烯加氢活性和选择性,其中以970℃和1050℃焙烧载体制备的催化剂为最优。     

添加助剂对高分散负载催化剂Pt/Al_2O_3、Pt-Sn/Al_2O_3抗积炭性能的影响

利用程序升温氧化(TPO)、程序升温还原(TPR)、NH_3-TPD,结合正丁烷脱氢反应,考察了添加碱金属元素锂以及不同的稀土元素 Y、La、Pr、Nd、Sm、Yb 后,对 Pt/Al_2O_3、Pt-Sn/Al_2O_3高分散负载型催化剂抗积炭性能的影响,发现锂可以明显地调变载体表面的强酸中心,减少载体表面积炭。同时,通过与金属铂的相互作用,也减少了金属表面的积炭。而这几种稀土元素在本实验条件下对催化剂的抗积炭性能影响不大。     

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。     

原位红外研究Pd／Al_2O_3催化CO氧化反应

用原位红外技术研究了Ｐｄ／Ａｌ２Ｏ３催化ＣＯ氧化反应，对ＣＯ吸附态的特征以及ＣＯ氧化反应中ＣＯ和Ｏ２的配比进行了试验，获得Ｐｄ／Ａｌ２Ｏ３吸附多重谱带和它在２８５～３７３Ｋ温区范围内的变化情况。由此证明，Ｐｄ与Ａｌ２Ｏ３发生了相互作用。根据桥型谱带在ＣＯ和Ｏ２共吸附于不同温度时的变化，确定了转化反应较快的ＣＯ和Ｏ２配比为２：１。     

Pd、Pt及其双金属催化剂的表面特性和催化活性

发现由ESCA技术测得的Pd-Pt/Al_2O_3催化剂的表相Pt原子浓度低于体相浓度,Pd/Pt比低者其表相Pd原子浓度高于体相浓度,EPMA测定结果表明,表相Pd和Pt原子浓度均高于体相浓度。经CO处理后其表相Pd原子浓度降低,而Pt原子浓度却有所增高,可见Pt原子向催化剂表相的富集作用更为明显。从吸附的CO红外光谱也可证明,金属向催化剂表相的富集作用以CO在Pd-Pt/Al_2O_3上与Pt的键合能力比与Pd的键合能力强。H_2的低温和中温TPD峰面积与催化剂的Pd/Pt比和除H_2活性有着密切关系。     

Pd/Al2O3催化过氧化氢异丙苯的液相加氢反应

 分别以K₂[PdCl₄]和K₂[PdCl₄]与草酸的混合液为Pd前驱体,采用浸渍沉淀法制备了Pd/Al₂O₃催化剂。采用等离子体耦合发射原子吸收光谱(ICP-AES)、透射电镜(TEM)、程序升温还原(TPR)等手段对Pd/Al₂O₃催化剂进行了表征。考察了Pd/Al₂O₃催化剂在过氧化氢异丙苯(CHP)固定床加氢反应中的催化活性。结果表明,金属Pd在载体Al₂O₃上呈不均匀分布,并发生团聚,其颗粒直径为5～10nm;催化剂在煅烧及还原过程中,活性金属Pd与载体Al₂O₃发生强烈相互作用,产生了Pd-Al合金。以K₂[PdCl₄]为前驱体制备的Al₂O₃催化剂在过氧化氢异丙苯(CHP)固定床加氢反应中显示了较高的二甲基苄醇(CA)选择性,而且在240 h 连续反应过程中,CHP的转化率始终维持在100%,目标产物CA的平均选择性也达到了97.7%。通过对比反应前后反应体系的组成,探讨了CHP液相催化加氢制备CA的反应途径。     

Al_2O_3载体对丙烷脱氢制丙烯Pt-Sn-Na/Al_2O_3催化剂性能的影响

以七种拟薄水铝石为原料得到不同Al_2O_3载体,一步制备了Pt-Sn-Na/Al_2O_3催化剂并应用于丙烷脱氢制丙烯反应。借助XRD、N2吸附-脱附、NH3-TPD和热分析等表征手段研究了Al_2O_3载体的物理结构、Pt-Sn-Na/Al_2O_3催化剂的表面酸性特征及催化剂的积碳行为。实验结果表明,与γ-Al_2O_3相比,θ-Al_2O_3的比表面积和孔体积较小,平均孔径较大,表面酸中心数量较少,酸强度较弱;氧化铝载体的孔道特征能够直接影响到丙烷脱氢催化剂的性能,只有使用平均孔径较大且孔体积较大的氧化铝载体制备的Pt-Sn-Na/Al_2O_3催化剂才能在丙烷脱氢制丙烯反应中表现出优异的催化性能。     

挤出成型过程中的各种因素对氧化铝载体物性的影响

为提高小颗粒、异形(三叶形)或圆柱形氧化铝载体的机械强度,改善孔结构,本文系统地研究了在挤出成型过程中的各种因素(原料粉的颗粒度,物料中的水粉比,胶溶剂以及助挤剂等)对氧化铝载体物理性能的影响,并综合各因素之间的关系,在此基础上制备出强度高、表面致密、孔径分布集中的工业氧化铝载体。