Ce-Rh/γ-Al2O3催化剂Rh-CeO2相互作用对抗积碳性能的影响

采用脉冲反应方法研究了Ce-Rh/γ-Al2O3催化剂上CH4裂解积碳和CO2消炭反应性能,并采用TPR、TPD、CO2-TPSR对催化剂进行表征.结果表明,Rh-CeO2间存在相互作用,此相互作用影响催化剂的抗积碳性能,并且Rh负载量的变化影响Rh-CeO2相互作用的强弱,Rh负载量较低时,Rh-CeO2间相互作用较强,有利于提高催化剂的抗积碳性能.     

助剂CeO2对Co／Al2O3催化剂上F-T合成反应性能的影响

在用于F-T合成的Co/Al2O3催化剂中加入少量助剂,能够提高CO转化率和C5 烃选择性。主要考察了助剂CeO2添加量和催化剂焙烧温度等因素对F-T合成反应的影响,并通过程序升温还原(TPR)、程序升温氧化(TPO)及X射线衍射(XRD)等手段对催化剂进行了表征。反应结果表明,在Co/Al2O3催化剂中加入少量CeO2(n(Ce)/n(Co)=0.1-0.14),能够有效提高催化剂的催化活性和C5 烃选择性;焙烧温度则以相反的趋势控制F-T反应活性和链增长几率;助剂的加入降低了催化剂的起始还原温度,改善了催化剂的还原性能。但是,催化剂的积碳量有所增加,经10h反应后,催化剂上存在两种类型的积碳。     

镍镧钾催化剂用于煤油蒸汽转化制氢

以堇青石为载体、La_2O_3和 K_2O 为助剂,制备了负载型 Ni 催化剂;采用热重-微商热重、X 射线衍射和扫描电子显微镜等方法对催化剂进行了表征,在固定床反应器内对催化剂催化煤油蒸汽转化制氰的性能进行了评价,研究了添加 K_2O 助剂、催化剂的焙烧温度和反应温度对催化剂活性和稳定性的影响。实验结果表明,添加 K_2O 助剂后,催化剂的活性、产物选择性和抗积碳性能都有所提高;焙烧温度影响催化剂的性能,在773 K 下焙烧的催化剂活性最佳,该催化剂在873 K、气态空速2300 h~(-1)、常压、煤油流量1 mL/h、n(H_2O):n(C)约为3.5的反应条件下,具有最佳的反应性能,并且催化剂的抗积碳性能良好。     

甲烷二氧化碳转化钴催化剂及贵金属助剂的研究Ⅰ.Pt-Co/Al2O3催化剂的制备与性能

研究了焙烧温度、钴及助剂含量、原料气组成、预处理及反应条件对Co/Al2 O3催化剂上CH4 /CO2 转化制合成气的反应活性、抗积炭性能及稳定性的影响。结果表明 ,在 1 2 0 0℃焙烧的Co的质量分数为 9%的Co/Al2 O3催化剂中添加少量贵金属Pt,催化活性显著增加 ,且有优良的抗积炭性能及稳定性。     

负载型贵金属催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应机理的原位红外和喇曼光谱表征

采用原位时间分辨红外光谱和原位显微喇曼光谱技术,对CH4/O2/Ar(2/1/45)混合气在SiO2和Al2O3负载的Rh、Ru、Ir等催化剂上反应的初级产物和催化剂表面物种进行了研究.在此基础上,辅之以改变催化剂预处理条件,脉冲反应-质谱和TPR等实验方法,对相应催化剂上的O2-和积碳物种浓度及其与甲烷部分氧化(POM)制合成气反应机理的关系进行了系统研究.实验结果表明,燃烧-重整机理是Ru/Al2O3和Ru/SiO2上CO和H2生成的主要途径,而由CH4的直接氧化生成CO和H2是Rh/SiO2上POM反应的主要途径;在新还原的Ir/SiO2上,CO是POM反应的初级产物,而在稳态条件下,催化剂表面积碳与CO2和/或H2O的反应以及未积碳表面的CH4燃烧-重整反应可能是CO生成的主要途径之一.造成Ru/SiO2、Ru/Al2O3、Rh/SiO2和Ir/SiO2等催化剂上POM反应机理差异的原因主要源于反应条件下催化剂表面氧物种(O2-)和积碳物种浓度的差异,而造成反应条件下催化剂表面氧物种浓度差异的本质可能与Ru、Rh和Ir等对氧亲合力及M-O键能的高低等因素有关.对Rh/Al2O3催化剂,POM反应的初级产物与催化剂的焙烧温度有关.在600℃焙烧的催化剂上,CO是POM反应的初级产物,而在900℃焙烧的催化剂上,CO2是反应的初级产物,造成两催化剂上POM反应机理差异的本质可能与不同温度焙烧的催化剂上Rh物种的可还原性不同并进而影响POM反应条件下催化剂表面氧物种的浓度有关.     

改性的Ni基催化剂上CO甲烷化性能的研究

采用浸渍法制备了NiO/Al2O3,NiO/TiO2-Al2O3,NiO-La2O3/Al2O3,NiO-La2O3/TiO2-Al2O3催化剂,考察了4种催化剂的CO甲烷化性能,并利用TG-DTG方法表征催化剂表面的积碳量。实验结果表明,NiO/TiO2-Al2O3,NiO-La2O3/Al2O3,NiO-La2O3/TiO2-Al2O3催化剂,即TiO2和La2O3改性的NiO/Al2O3催化剂的CO甲烷化反应活性均有所提高,其中NiO-La2O3/TiO2-Al2O3催化剂的活性、稳定性和抗积碳能力最好;采用NiO-La2O3/TiO2-Al2O3催化剂,CO甲烷化反应的适宜条件为:反应温度450℃、反应压力1.5 MPa、GHSV=10 000 h-1,在此条件下,CO转化率为99.5%,CH4收率和选择性均为98.1%。     

CH_4/C_3H_8部分氧化-CO_2重整反应的积碳研究

研究了Ni基催化剂在CH4/C3H8部分氧化-CO2重整反应中的催化性能和抗积碳性能。采用程序升温表面反应-质谱示踪、透射电子显微镜、热重-差热分析和Raman光谱等方法研究了反应后Ni基催化剂上的积碳物种和形态;采用程序升温氧化和程序升温加氢方法研究了Ni基催化剂上CH4裂解所形成的积碳。研究结果表明,O2可消除不与CO2反应的积碳;降低催化剂表面酸性有利于提高催化剂的抗积碳性能;CH4在Ni基催化剂上裂解形成3种氢含量不同的积碳Cα,Cβ,Cγ,800℃时H2只能消除反应活性较高的C,而O可消除全部积碳;C可形成类石墨碳,导致催化剂失活。     

Ni-Co双金属催化剂上沼气重整制氢焙烧温度的影响

在前期研制出的Ni-Co/La2O3-Al2O3双金属催化剂上考察了焙烧温度对该催化剂结构与沼气重整制氢性能的影响。在常压、800℃的条件下,用V(CH4)/V(CO2)=1的混合气模拟沼气,对不同温度焙烧的催化剂进行了活性测试。采用X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、BET比表面积与孔结构分析(BET)、透射电镜(TEM)、热重-差示扫描量热(TG-DSC)等手段对催化剂进行了表征。结果表明,催化剂的比表面积和孔结构与焙烧温度关系密切,且随着焙烧温度的升高,金属与载体的相互作用增强,催化活性得以改善。750℃焙烧的催化剂具有较优的孔结构特征、较小的金属颗粒、较好的还原性能、活性及抗积碳性能。     

镍/覆炭氧化铝催化剂积碳行为和积碳动力学的热重研究

用恒温热重法 ,以正己烷脱氢为指示反应 ,研究了以环烷烃为覆炭原料的不同覆炭量的γ -Al2 O3覆炭载体(CCA)、γ -Al2 O3、Ni/Al2 O3及Ni/CCA催化剂的抗结焦性能 ;研究了正己烷在Ni/Al2 O3、Ni/CCA催化剂上的积碳动力学。结果表明 :CCA的抗结焦性能优于γ -Al2 O3,Ni/CCA催化剂的抗结焦性能优于Ni/Al2 O3,覆炭量对CCA和Ni/CCA催化剂的抗结焦性能影响较大 ;求得了正己烷在Ni/Al2 O3、Ni/CCA催化剂上的积碳表观活化能 ,分别为 2 6kJ/mol和 3 8kJ/mol,积碳反应级数分别为 0 5和 0 8,并依此建立了积碳动力学方程     

CO_2/CH_4干重整转化催化剂的积碳控制研究

采用浸渍法制备了一系列Ni负载量和焙烧温度不同的Ni/MgO催化剂,通过干重整反应对催化剂的性能进行评价,采用O_2-TPO与CO_2脉冲相结合的方法分析了反应后催化剂上积碳的含量,并利用XRD,SEM,H_2-TPR,CO_2-TPSR等分析方法对反应后催化剂上的积碳进行表征。实验结果表明,反应温度为600℃时催化剂上的积碳最严重,积碳主要为不规则的纳米尺度的石墨结构丝状碳,此温度下反应生成的积碳具有较高的反应活性;降低催化剂Ni负载量和提高焙烧温度均有利于形成NiO-MgO固溶体,增强Ni的分散及其与MgO载体的强相互作用,从而显著削弱Ni中心上CH4解离的反应速率,实现干重整反应过程的积碳控制。     

PtSnZn/ZSM-5-ZSM-11-Al_2O_3催化剂上FCC汽油制苯、甲苯和二甲苯

以全馏分流化催化裂化(FCC)汽油为原料,在小型固定床反应装置上考察了添加ZSM-5-ZSM-11共晶分子筛(简称CDM分子筛)对PtSnZn/Al2O3催化剂催化FCC汽油芳构化制苯、甲苯和二甲苯(BTX)的性能、抗积碳和反复再生性能的影响,并与工业重整催化剂PS-Ⅵ进行了对比。实验结果表明,添加CDM分子筛可有效提高PtSnZn/Al2O3催化剂的芳构化活性和稳定性;在460～560℃、0.4MPa、重时空速0.3h-1、H2与原料油的体积比100的条件下连续运行72h,随运行时间的延长和反应温度的升高,PtSnZn/CDM-Al2O3催化剂上液体产物中BTX的质量分数从47.1%逐渐增至63.1%。NH3-TPD表征结果显示,CDM共晶分子筛为催化剂提供了较稳定的酸性中心。PtSnZn/CDM-Al2O3催化剂反复再生10次后,活性无明显下降,且再生过程中无需补氯。TG和程序升温氧化分析结果显示,PtSnZn/CDM-Al2O3催化剂上的积碳量明显低于PS-Ⅵ催化剂,且高温区积碳量很少,使催化剂具有良好的稳定性。     

催化剂焙烧温度及反应条件对MoOx/Al2O3丙烷氧化脱氢性能的影响

以Al2O3为载体,钼酸铵[（NH4）6Mo7O（24）·4H2O]为前驱体,采用浸渍法制备了MoO3负载质量分数为18%的18MoOx/Al2O3催化剂,并考察了催化剂焙烧温度及反应条件对丙烷氧化脱氢性能的影响。结果表明,当焙烧温度为600℃时出现MoO3晶相,焙烧温度为550℃时催化剂的反应性能最佳,丙烯选择性及收率均最大,分别为63.16%（摩尔分数,下同）,14.01%;较高的反应温度更有利于氧化脱氢反应,一定程度上抑制CO2与CO的生成,当反应温度由400℃升高到600℃时,CO2与CO的总选择性由66.77%降到24.02%;氧气的存在能抑制裂解反应的发生;一定范围内减少反应物与催化剂的接触时间并不能有效抑制深度氧化反应的发生,但是可以通过降低裂解反应的发生来提高丙烯选择性;催化剂再生实验表明积炭是催化剂失活的重要原因。     

焙烧条件对B2O3/TiO2-ZrO2催化环己酮肟气相Beckmann重排反应的影响

考察了催化剂焙烧条件对B2O3/TiO2-ZrO2催化环己酮肟气相Beckmann重排反应性能的影响,确定了其最佳的焙烧条件为温度600℃、时间12 h.反应5 h内环己酮肟转化率和己内酰胺选择性的平均值分别高达99.7%和97.0%.采用N2吸附、XRD和NH3-TPD等方法,研究了焙烧温度对B2O3/TiO2-ZrO2催化剂结构和酸性的影响.结果表明,适当提高焙烧温度有利于B2O3与TiO2-ZrO2的相互作用,生成更多的Beckmann重排反应所需的中等强度酸中心,从而使催化剂的活性和选择性增大;但过高的焙烧温度又造成催化剂中大量的B2O3晶粒析出,使比表面积、酸中心数量和催化活性均明显下降.     

MgO改性Ni/γ-Al_2O_3催化剂用于甲烷重整制取合成气研究

采用分步浸渍法制备了不同MgO含量改性的γ-Al2O3载体Ni基催化剂,并利用XRD、H2-TPR对催化剂进行表征。在γ-Al2O3中添加适量的MgO,使得γ-Al2O3表面形成MgAl2O4尖晶石,改善催化剂的反应性能。考察了催化剂MgO添加量,反应温度和压力对甲烷蒸汽重整以及甲烷二氧化碳重整反应的影响,以及原料气CO2/CH4比对甲烷-二氧化碳-水蒸汽三重整制得的合成气的H2/CO比的影响。催化剂最佳的MgO添加量为10%质量分数。在甲烷-水蒸汽-二氧化碳混合重整反应中,当n(H2O)/n(CH4)为1时,n(CO2)/n(CH4)在0.4~0.5之间能得到n(H2)/n(CO)约为2的合成气。     

锆助剂对F-T合成Co/Al2O3催化剂的影响

考察了助剂ZrO2添加量对Co/Al2O3催化剂F-T合成反应性能的影响,并通过程序升温还原和程序升温脱附等技术对催化剂进行了表征.结果表明,助剂锆的加入对Co的分散度影响不大;添加一定量的ZrO2可以改善催化剂的还原性能,使催化活性显著提高,但ZrO2的加入对CH4、CO2和C5+烃的选择性影响不大.在一定反应温度区内,CO转化率随反应温度的增加而显著增加,但CH4和C5+烃的选择性变化不大.     

制备方法对B2O3/ZrO2催化剂织构及其催化性能的影响

通过N2吸附-脱附技术研究了载体预焙烧温度、催化剂活化焙烧温度和B2O3含量对B2O3/ZrO2催化剂织构的影响，考察了不同制备方法的催化剂在环己酮肟气相Beckmann重排反应中的催化性能。结果表明，随着载体预焙烧温度升高，催化剂滞后回线逐渐由E型向A型转变，比表面积急剧下降，且小于相应的预焙烧温度下载体的比表面积；采用未晶化的Zr(OH）4直接作催化剂载体比采用已晶化的ZrO2作载体制备的B2O3/ZrO2催化剂的比表面积将高出1～4倍，若在负载B2O3之前，载体预先在大于350℃温度下焙烧，载体的结构基本形成，催化剂活化焙烧温度对其织构影响将较小；B2O3含量对催化剂的比表面也有一定影响，载体的预焙烧温度、催化剂活化焙烧温度和B2O3含量对催化剂在气相Beckmann重排反应中的催化性能具有重要影响。     

预处理及反应条件对负载型钌催化剂甲烷化性能的影响

采用浸渍法制备了w(Ru)=0 5%的Ru/Al2O3催化剂,研究了催化剂在不同的焙烧温度及还原温度下的甲烷化性能。结果表明,还原温度和焙烧温度能明显改变甲烷化的性能。同时,也考察了Cl-对甲烷化性能的影响,并求得在0 5%Ru/Al2O3催化剂作用下CO和CO2甲烷化反应的表观活化能分别为125 4kJ/mol和89 8kJ/mol。     

沉淀型Ni-La_2O_3/ZrO_2催化剂上CO_2甲烷化性能的研究

采用并流共沉淀法将不同量的稀土氧化物La2O3添加到Ni/ZrO2催化剂中,进行了XRD、TPR分析测试。结果表明,添加一定量的La2O3使催化剂的晶体结构发生变化,产生了新的物种,从而使催化剂表面改性,提高了NiO的分散度,有利于活性中心的形成,并且降低了催化剂的还原温度,当n(La)∶n(Ni)∶n(ZrO2)=0 4∶1∶1时效果最好;考察了反应温度和空速对CO2转化率的影响,在反应温度较低时,由于受到反应动力学的限制,CO2的转化率较低。     

焙烧条件对镍基甲烷化催化剂性能的影响

考察了焙烧条件对工业甲烷合成催化剂Ni-MgO-Al2O3的性能的影响,采用X射线衍射、低温氮物理吸附、程序升温还原、CO脉冲吸附等手段对反应后的催化剂进行了表征。结果表明,随着焙烧温度的升高和焙烧时间的延长,催化剂活性金属组分分散效果更好,与载体的结合作用更强,催化剂还原的耗氢量变小。焙烧后有MgAl2O4和NiAl2O4等晶相结构形成,加强了催化剂的机械强度,同时提高了催化剂热稳定性能。在温度750℃、压力2 MPa、空速8 000h-1条件下,950℃焙烧3h的催化剂的活性最好。     

制备方法对镍催化剂重整活性的影响

利用XRD ,TPR和活性评价等手段 ,研究了NiO/γ Al2 O3 催化剂的制备方法对CH4与CO2 转化制合成气催化活性的影响。在本实验条件下 ,采用浸渍法和焙烧温度为 4 0 0℃制备的NiO/γ Al2 O3 (NiO质量分数w =0 113)催化剂 ,在反应温度为 75 0℃和空速为 2 5 0 0h 1下 ,对CH4和CO2 重整反应会显示良好的催化活性。本文还对催化剂抗积炭性能作了初步讨论。