氨分解制氢镍基催化剂研究进展

氨分解制氢清洁高效,易于工业化使用,是一种极具前景的便携式制氢方法。镍作为氨分解非贵金属催化剂中性能最好、应用最广的催化剂,但仍存在低温活性低、易烧结等问题亟需改进。本文概括了氨分解反应的反应机理、动力学和热力学,综述了近年来国内外氨分解镍基催化剂的研究现状。研究者从镍金属活性中心调控出发进行研究,发现调节镍粒子尺寸、加入第二金属(Fe、Co、Mo等)、载体(Al₂O₃、SiO₂、分子筛等)、助剂(碱土金属、稀土金属等)以及设计核壳结构进行调控,可提高镍金属的分散性和抗烧结能力。本文在以上基础上提出了镍基催化剂的改进措施和未来发展方向,以期为进一步设计出低温高活性镍基催化剂提供依据。     

改性镍基催化剂催化增强次氯酸钠氧化性的性能研究

次氯酸钠具有强氧化性，但因性能极不稳定，大大降低了其氧化性能的利用率。采用混捏法制备改性的镍基催化剂催化氧化次氯酸钠，生成的原子氧具有极强的活性，特别是在次氯酸钠浓度不高时，可大大提高次氯酸钠的氧化性能和利用率。采用混捏法制备的改性镍基催化剂用于催化分解次氯酸钠产生活性氧。通过FT-IR、SEM和BET等方法对催化剂的物化性能及催化性能进行了研究，考察了改性镍基催化剂催化分解次氯酸钠溶液反应动力学和活性氯的变化情况。结果表明，添加Fe₂O₃的镍基催化剂具有较高的活性，在改性镍基催化剂作用下，反应活化能大大降低，次氯酸钠活性氯的转化率达到90％以上。在初步处理有机废水的实验中，COD的去除率达到92.5。     

镍基催化剂调控的炔烃选择性加氢研究进展

炔烃选择性催化加氢反应对生产聚合级乙烯、苯乙烯和多种精细化学品具有重要意义。由于价格低廉和活性好等优点，近10年镍基催化剂在炔烃选择性催化加氢反应中展现出良好的应用前景。该文总结了国内外镍基催化剂调控的炔烃选择性加氢反应研究进展。结合反应历程和机理，指出了影响镍基催化剂催化活性、选择性和稳定性的主要因素。归纳了调控镍基催化剂性能的基本途径，包括单原子化、与金属/非金属合金化、有机配体修饰、构筑核壳和金属-载体相互作用结构。并讨论了炔烃选择性加氢中镍基催化剂存在的问题及解决策略。     

氨分解制氢催化剂研究进展

随着环保法规日趋严格,清洁氢能的生产和应用引起关注,氨分解制氢是其中重要途径之一。综述Ru、Ni和Fe等氨分解催化剂的研究进展,Ru催化剂具有较高的催化活性,但由于资源有限和价格昂贵等因素使其在工业应用方面受到限制。以Fe和Ni为代表的非贵金属催化剂资源丰富,价格低廉,氨分解反应转化率高,具有潜在的工业应用前景。我国独创的新一代Fe_(1-x)O基新型熔铁催化剂是目前世界上活性最高的氨合成催化剂,根据微观可逆性原理,新型熔铁催化剂也是氨分解反应活性最好的制氢催化剂。     

助催化剂对Fe1-xO基氨合成催化剂性能的影响

利用高温熔融法制备系列Fe_1-xO基催化剂,考察助催化剂对氨合成熔铁催化剂性能的影响。采用阶梯升温还原实验、H₂热重实验、低温N₂物理吸附和SEM-EDS等表征催化剂活性、还原性、耐热性和物理结构。结果表明,助催化剂M₁的掺杂能够提高催化剂活性和耐热性,助催化剂M₂的掺杂显著提高催化剂的还原性能。     

铁基费托合成催化剂研究进展

综述了近十年来铁基催化剂在费托合成反应中的研究进展,探讨了铁基催化剂活性组分的确定及影响铁基催化剂活性组分的因素,对比了3种催化剂制备方法（熔融法、沉淀法、负载法）和5种催化剂载体（氧化物、分子筛、碳材料、双孔材料和核壳材料）对费托合成反应性能的影响,从反应活性、选择性和反应稳定性3个方面阐述了助催化剂在费托合成反应中的作用。分析认为：碳化铁是铁基费托合成催化剂的活性组分;在铁基催化剂的制备过程中,选择适宜的制备方法、载体、助催化剂,可以达到提高费托合成反应活性、目的产物选择性和反应稳定性的效果。提出合成特定结构碳化铁、进一步研究铁基催化剂反应机理仍是未来研究的重点。     

改进氨分解工艺 延长催化剂寿命

我厂的氨分解装置采用的是热催化技术，即在还原氛围下，氨和氰化氢经高温催化分解成氮、氢和一氧化碳。因氨分解炉是核心设备，仅炉内所装填催化剂的价值就高达１００万元，在保证氨分解效率的前提下，如何延长催化剂的使用寿命，则是我们日常工作的重点。１氨分解催化剂的损耗原因我们所用的氨分解催化剂是以氧化镁为载体，镍是主要活性成分。生产实践表明，在氨分解过程中造成催化剂损耗的原因有如下几方面。（１）虽然氨的分解需在高温下进行，但当温度超过１２００℃时，会使镍蒸汽压过高而加快镍的流失。当炉温低于９００℃时，则易发…     

镍基催化剂的研究进展

镍基催化剂是一种由多孔结构的镍铝合金的细小晶粒组成的固态异相催化剂。镍基催化剂因具有机械强度高、催化活性好、制备简单、价格低廉等优点,被广泛地应用到石油、化工、制药、油脂、香料、双氧水、合成纤维等方面的加氢、脱氢、脱卤、脱硫等转化反应过程中。随着催化工业的逐步发展,对催化剂性能的要求也越来越高,原始的镍基催化剂利用率低、抗酸性差等缺点限制了该催化材料的进一步应用。因此,近年来,许多研究者一直在尝试对镍基催化剂进行改性,以改善其使用寿命、催化活性、抗酸性等性能。着重介绍了镍基催化剂的强化措施以及镍基催化剂的应用,并对镍基催化剂在各类催化反应中的应用情况进行了详细概述,在此基础上展望了镍基催化剂的未来发展。     

载体制备方法对Ni催化剂催化间二硝基苯加氢反应的影响

以正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法,分别经乙醇超临界干燥和常规干燥制得SiO2气凝胶和干凝胶载体,并以La2O3为助剂,通过浸渍法制备了用于间二硝基苯液相加氢制间苯二胺反应的镍基催化剂,通过BET、XRD、TPR、H2-TPD和活性评价等方法对催化剂的物化性质和催化性能进行了研究.结果表明,虽然以SiO2气凝胶为载体制备的二元镍基催化剂的镍晶粒的粒度较小,但由于金属镍烧结导致它表面存在的活性位相对较少,对反应组分的吸附强度较弱,致使其活性低于SiO2干凝胶负载的二元镍基催化剂.添加La2O3助剂的三元镍基催化剂的活性总体上比二元催化剂要高,其中以SiO2干凝胶为载体制备的三元催化剂具有较高的活性比表面积和适宜的吸附强度,对间二硝基苯加氢反应表现出很高的催化活性,在2.6 MPa、373 K下反应1 h后,间二硝基苯转化率可达97.0%、间苯二胺产率达93.1%.     

氨分解制氢催化剂改性研究进展

在氨分解制氢技术中催化剂的选取尤为重要,其组成、形貌结构、载体、助剂等均能影响催化剂活性发挥。本文综述了近几年国内外氨分解制氢催化剂的改性研究现状,对催化剂的形貌结构变化、不同载体的影响、助剂的添加、矿石及工业废品在氨分解中的应用进行了详细的介绍,指出有效发挥催化剂和载体、助剂等之间的协同作用,改善外部条件,对于实现氨分解制氢具有很好的潜在实用价值,进一步设计出低压、低温、高活性氨分解的新型催化剂,降低能量消耗是未来氨分解催化剂的研究方向。     

延长氨分解器催化剂使用寿命的措施

目前,不少焦化厂的煤气净化工艺中,用催化分解炉在１０００～１２００℃下将氨分解成氮气和水,催化剂是由氧化镁作载体的负载活性镍构成的固体催化剂,氨分解炉内一般需充填８～１０ｔ催化剂,而价值高达上百万元。为此,如何延长催化剂的使用寿命,就成为降低生产成本重要环节。１影响催化剂寿命的因素氨气进入氨分解炉后,在空速一定时,氨的分解率与催化剂所含的活性镍有关,一般国产催化剂使用一年左右后,就会因活性镍减少,难以达到要求的氨分解率而更换新催化剂。催化剂失活的原因有以下两个方面：(1)镍损耗。主要是升华损耗,由…     

镍基乙醇水汽重整催化剂:机理、失活与构效关系

为了应对潜在的氢能利用需求,乙醇水汽重整反应受到了越来越多的关注。镍基催化剂因其高活性、高选择性以及成本优势而极具应用前景,同时在提高催化剂稳定性、降低反应温度、提高氢气收率等方面仍然有进一步发展的空间。更深入认识反应机理、失活机制和催化剂的构效关系是开发高效催化剂的关键。本文对近年来镍基乙醇重整催化剂的研究进展进行了整理总结,首先介绍了通过原位光谱、动力学以及理论计算等手段取得对反应中间物种与反应机理的新认识,分析了催化剂失活的主要原因,并且讨论了镍基催化剂的活性相、尺寸效应、助剂效应,双金属效应等问题,最后简单介绍了得益于基础研究进展的催化剂合成方面的成果,并提出对镍基乙醇水蒸气重整（ESR）剂未来发展的看法：在线/原位表征技术和理论计算将有助于真正理解镍基ESR催化剂的构效关系和反应机理,而新材料,如碳化钼的应用可能在提高催化剂反应性能方面起到作用。     

氯化氢氧化反应催化剂研究进展

大量副产氯化氢的资源化高效利用是涉氯行业亟需解决的共性难题。氯化氢催化氧化循环制氯气是一个低能耗、可持续发展的有效途径，而催化剂的设计与制备是该过程的核心。本文重点介绍了铜基、钌基和铈基等催化剂，并对各类催化剂的作用机理及其活性、稳定性等性能进行了归纳。不同于铜基催化剂，钌基和铈基等催化剂主要按照Langmuir-Hinshelwood路径催化反应，具有更佳的反应活性及稳定性。基于该反应为放热过程，指出降低反应温度是增强氯化氢转化的关键。此外，活性组分烧结导致分散性变差是钌基和铈基催化剂的主要失活因素。高低温活性、高稳定性的复合氧化物催化剂将是未来本领域重点研究的方向。     

助剂对煤基合成气甲烷化反应用镍基催化剂的促进作用

助剂促进的合成气甲烷化反应用镍基催化剂具有反应活性高、使用寿命长以及甲烷选择性高等优点,被广泛应用于煤基合成气甲烷化制替代天然气反应中。本文重点介绍了贵金属、碱土金属、稀土金属以及过渡金属助剂等对活性镍基催化剂的分散度、还原度、双金属合金协同效应、镍基催化剂结构稳定性及其对合成气甲烷化反应速率和产物选择性的影响。较系统地分析了这些助剂改性镍基催化剂的作用机制。提出了非贵金属助剂以及复合助剂将是合成气甲烷化用镍基催化剂助剂研发的发展方向,旨在为煤基合成气制替代天然气甲烷化催化剂的研发提供借鉴和参考。     

氨催化分解制备无COx的氢气催化剂研究进展

介绍了国内外氨催化分解催化剂的研究进展,评述了理想的活性组分、载体和助剂及其具有的一些规律;总结了氨催化分解的反应机理、氨催化分解的动力学模型,认为氨N—H断裂和催化剂表面吸附的氮原子的再结合是氨催化分解的速率控制步骤;讨论了该催化剂体系的改进途径。     

钌基氨合成催化剂作用机理及氧化物负载钌催化体系研究

介绍了钌基氨合成催化剂的最新研究进展,结合密度泛函理论计算综述了钌基氨合成催化剂的作用机理,包括钌表面对氮分子的吸附活化以及钌基氨合成催化剂上的氨合成反应动力学模型方面的研究成果。对氧化物载体的制备方法、修饰和复合手段、助剂种类及其在催化反应中的作用机理等进行了总结,探讨了钌基氨合成催化剂理论研究以及氧化物催化剂体系目前存在的问题。     

钴镍双金属催化剂的制备及氨分解制氢性能研究

采用水热法制备Co(OH)_2、Ni(OH)_2及不同比例Co-Ni基纳米片,经高温热解后获得Co-Ni双金属纳米催化剂。以氨分解制氢为模型反应,并结合X射线物相分析、扫描电镜以及红外等考察Co-Ni双金属催化剂的结构-性能关系。结果表明,双金属催化剂的氨解性能随着Co含量的提高而提高;基于Co(OH)_2的纳米片的钴基催化剂活性最高,在873 K下的氨分解转化率为98.2%,活化能Ea为40.68 k J/mol。     

钌基氨合成催化剂的研究进展

钌基氨合成催化剂是一种在低温和较低压力下仍具有较高活性的负载型催化剂。综述了新型钌基氨合成催化剂的催化机理、国内外研究进展和工业应用情况,分析了催化剂中母体化合物、载体和促进剂等因素对催化剂活性的影响。钌基催化剂虽性能优良,但成本昂贵,因此探索新的活性组分、新的助剂与载体,研制出性能优良的钌基或非钌基催化剂是发展方向。     

硼基催化剂丙烷氧化脱氢制丙烯

自2016年Hermans课题组发现六方氮化硼（h-BN）在丙烷氧化脱氢制丙烯（ODHP）反应中优异的烯烃选择性,各类硼基材料引起了研究者强烈的研究兴趣并广泛地用于ODHP反应。与传统金属与金属氧化物基催化剂不同,非金属硼基催化体系能够有效抑制CO _x 等过度氧化产物,提高烯烃产率,具有较广阔的工业应用前景。本综述对硼基丙烷氧化脱氢催化剂从催化剂的设计、合成策略和反应性能等方面进行了系统地讨论,阐明了催化剂的构效关系;总结了反应路线、关键中间体、决速步以及催化动力学行为,加深了硼基催化剂催化丙烷氧化脱氢活性位点和机理的理解。指出三配位B—O/B—OH活性位点的有效构建及实现表面与气相自由基反应的协同催化是提高硼基催化剂丙烷脱氢性能的关键。基于目前的研究现状和存在的问题,对硼基催化剂体系研发前景和未来工业化应用进行了展望。     

己二腈部分加氢合成氨基己腈镍基催化剂的研究

考察了MgO.K_2O和La_2O_3助剂对己二腈部分加氢合成氨基己腈负载型镍基催化剂的影响,并考察了反应温度、反应压力、反应物浓度及催化剂与己二腈质量比对催化剂反应性能的影响.结果表明.所研制的负载型镍基催化剂具有较好的活性和选择性.在氢分压2.6MPa,氨分压1.8MPa,反应温度377K和催化剂与己二腈质量比为0.140.16的条件下,己二腈转化率和氨基己腈选择性分别可达70%左右和78%左右。