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.     

全无机体系干胶自转晶合成大孔高硅丝光沸石

报道了一种新颖的无机无氟体系干胶自转晶合成大孔高硅丝光沸石的方法.对合成产物进行X射线粉末衍射(XRD)表征,发现干胶的硅/铝比(n(SiO2)/n(Al2O3))与碱度对合成结果有显著影响.在优化条件下,可直接合成n(SiO2)/n(Al2O3)大于30的高硅丝光沸石.该产物的扫描电镜(SEM)、铝核磁共振和吸附测试结果表明,产物结构完美,孔道开放,为(1～3)μm×(0.2～0.5)μm棒状单晶,比表面积378 m2/g,微孔容积0.18 cm3/g,苯吸附量9.0%(质量分数).所合成的高硅丝光沸石比低硅丝光沸石具有更为优良的水热稳定性.     

γ-Al2O3表面吸附SO2、NOx的机理分析

利用分子力学计算确定了γ-Al2O3的晶体结构及其（100）面和（110）面的结构数据;建立了吸附质在（100）面和（110）面吸附的物理模型,采用B3lyp/6-31G密度泛函方法考察了两个晶面中的6配位八面体Al位对SO2、NOX（NO2及NO）吸附的构象特征,综合得到2个表面对SO2 、NO2、NO吸附能的强弱顺序为SO2 、NO2、NO。脱硫脱氮吸附实验结果与理论预测基本吻合。借助实验结果可以推断:γ-Al2O3表面存在6配位Al位和O位2类缺陷活性点,在SO2吸附穿透时间前,Al位对SO2、NOX吸附起最要作用;在SO2吸附穿透时间后,O位发挥主要作用。     

超低硅/铝比EU-1沸石的合成及烃类催化裂化活性

在极浓体系下,按照投料硅/铝比n(SiO2)/n(Al2O3)分别为20和35,采用不同原料合成EU-1沸石.当投料n(SiO2)/n(Al2O3)为20时,以硅溶胶为原料合成出较高结晶度的EU-1沸石.采用X射线荧光(XRF)测定产物的n(SiO2)/n(Al2O3)和反应初始凝胶基本一致.利用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)及低温氮气吸附等手段对样品的物相、晶体形貌以及表面积和孔体积进行表征,并将样品作为活性组分制备烃类裂化催化剂,对其催化性能进行了评价.结果表明,与高n(SiO2)/n(Al2O3)的EU-1沸石相比,超低n(SiO2)/n(Al2O3)的EU-1沸石具有较大的比表面积和孔体积,因此具有最高的裂化活性,且裂化气体产率也最大.     

内蒙古煤系硬质高岭土酸处理研究

研究了不同n（SiO2）／n（Al2O3）的酸处理内蒙古煤系高岭土。对酸处理高岭土进行吡啶-TPD实验、BET测试及裂化活性测试，并存小型固定床上以酸处理高岭土为催化剂对大港轻柴油进行催化裂化反应，考察了n（SiO2）／n（Al2O3）对高岭土表面酸性、裂化活性和选择性的影响。结果表明，随着酸处理高岭土中n（SiO2）／n（Al2O3）的增加，高岭土的表面酸量增加，汽油收率提高。当n（SiO2）／n（Al2O3）大于20时，其孔径集中在3～10nm之间，表面吡啶吸附总量大于4．1μl／g，柴油转化率大于64％，汽油收率大于42％。将n（SiO2）／n（Al2O3）调节到20以上，能够得到催化性能较好的酸处理高岭土。     

高负载Ir/Al2O3催化剂上H2和O2吸附量热研究

应用微量吸附量热技术研究了H2和O2在高负载Ir/Al2O3催化剂上的吸附行为.H2在Ir/Al2O3上吸附热随覆盖度的增加不断下降,而O2在Ir/Al2O3催化剂上吸附热随覆盖度的变化却呈现一个平台.通过测量H2-O2滴定的反应热,并结合热化学计算,解释了O2在Ir/Al2O3上的吸附行为,并给出了O2在催化剂上吸附的真实能量信息.     

SO_2和NO在载体-γAl_2O_3上的吸附性能

利用固定床连续反应器研究了载体-γAl2O3在不同气氛、V(SO2)/V(NO)(3.5~7)、吸附温度(373~448K)下SO2和NO的吸附性能。研究认为,低温下-γAl2O3具有吸附SO2和NO的能力,SO2和NO在-γAl2O3表面上相互作用。NO促进SO2吸附,同时SO2也促进NO氧化和吸附。O2提高了-γAl2O3吸附(或同时吸附)SO2和NO的能力。原料气SO2/NO比适宜,则-γAl2O3同时吸附NO和SO2的能力最大,温度过高或过低都不利于-γAl2O3吸附SO2,温度低有利于NO吸附。     

由苯一步制备环己醇的催化过程

在釜式反应器中,考察了采用机械混合催化剂Ru-Zn/SiO2+HZSM-5催化由苯一步合成环己醇的过程.结果发现,HZSM-5的加入并没有得到目的产物环己醇,但是苯的转化率显著增加,且大部分产物为环己烷.分析认为是溢流氢作用的结果.由于HZSM-5表面酸中心和Ru加氢中心的共同存在,使得苯加氢反应存在2条路径,因此反应速率增加,苯的转化率增加;由于HZSM-5表面酸中心有利于中间物环己烯的吸附,从而易发生深度加氢,得到产物大部分为环己烷.当HZSM-5加入量较少(或n(SiO2)/n(Al2O3)较大)时,由于酸中心数量较少,其促进苯加氢反应的能力有限,且稀释了Ru-Zn/SiO2催化剂,造成反应速率减慢,苯的转化率降低.     

干粉法合成丝光沸石及性能表征

 首次采用干粉法在Na2O-SiO2-Al2O3-NaCl体系中合成出高硅/铝比丝光沸石。采用XRD 和吡啶吸附红外光谱等物理分析手段对产物结构、酸性分布等物性进行了表征，考察了合成条件对丝光沸石晶化的影响，以及丝光沸石应用于二甲苯异构化反应的催化性能。结果表明，n(SiO2)/n(Al2O3)、n(OH─)/n(SiO2)及 n(H2O)/n(SiO2)(摩尔比)对结晶的影响很大；较理想的初始凝胶配比为n(SiO2)/n(Al2O3)＝8～20、n(OH─)/n(SiO2)＝0.22～0.46、n(H2O)/n(SiO2)＝2～6。XRD谱图中200、202晶面衍射峰强度之比值（I9.6/I25.6）与丝光沸石的硅/铝比呈现很好的线性关系； n(SiO2)/n(Al2O3) =13.53的丝光沸石样品具有适当的酸量及酸性分布，在较高空速下，其C8芳烃异构化反应活性与对二甲苯选择性较高。     

二苯并噻吩在γ-Al2O3上分散状态及吸附状态的研究

二苯并噻吩 (DBT)在较缓和的条件下即可在γ Al2 O3 表面发生自发单层分散 ,通过XRD分析测定其分散阈值为 0 2 8g/g (γ Al2 O3 ) ,大于经计算得出的 0 19g/g (γ Al2 O3 )的平躺吸附密置单层分散容量 ,推测DBT在γ Al2 O3 表面存在两种吸附状态 :除通过π电子的平躺吸附外 ,还存在通过硫原子的端连吸附。FT IR分析结果与上述推测相一致 ,萘的对比试验更进一步证实了上述推测 ,认为DBT可能通过硫原子吸附在γ Al2 O3 表面的酸中心上。     

丝光沸石晶化过程硅源的影响机制

摘要:通过设计一系列实验,探讨了硅源(硅溶胶和固体硅胶)对丝光沸石晶化过程的影响机制.结果表明,对于组成相同的合成体系(n(Na2O)/n(SiO2)=0.2、n(SiO2)/n(Al2O3)=30、n(H2O)/n(SiO2)=26),分别采用硅溶胶和固体硅胶为硅源时,在相同的水热条件下.所得产物组成相差很大:180℃下水热晶化24～72 h,硅溶胶为硅源时,产物均为硬块,主要成分为无定形物质;固体硅胶为硅源时,根据晶化时间的不同,产物为硬块和粉末的混合物或全部都是粉末,粉末的主要成分为丝光沸石.不同硅源使丝光沸石晶化过程产生不同水热晶化产物,主要是由于不同硅源与铝酸钠所形成的凝胶硅/铝比(n(SiO2)/n(Al2O3))不同(尽管体系的表观硅/铝比相同)所致.     

Na2SiO3/Al2O3催化合成生物柴油

以Na2SiO3为活性组分、Al2O3为载体,采用浸渍法制备Na2SiO3/Al2O3负载型固体碱催化剂。以Na2SiO3/Al2O3为催化剂、以餐饮废油和甲醇为原料合成生物柴油脂肪酸甲酯,考察原料配比、催化剂用量、反应时间等因素对反应过程的影响,确定最佳反应工艺条件为：醇油摩尔比7.0、Na2SiO3/Al2O3催化剂用量为餐饮废油和甲醇总质量的9.0%、反应时间4 h,在该条件下餐饮废油的平均转化率达到95.3%。     

4-甲基联苯与甲醇择形甲基化合成4,4′-二甲基联苯Ⅱ.沸石类型、n(SiO2)/n(Al2O3)及磷改性的影响

以4-甲基联苯(4-MBP)与甲醇的烷基化反应为探针,在固定床反应器上考察了不同类型的沸石及不同n(SiO2)/n(Al2O3)的HZSM-5的催化性能.以氢型ZSM-5(n(SiO2)/n(Al2O3)=80)为母体,分别用磷酸氢二铵(AHP)和三苯基膦(TPP)为改性剂,采用浸渍法制备了一系列不同磷担载量的HZSM-5,用XRD、TPD和氮气低温物理吸附等手段对其进行了表征,考察磷担载量对甲基化性能的影响.结果表明,Hβ、HM、Y等具有十二元孔的沸石作为催化剂时,产物中几乎包括了所有的异构体,目的产物4,4-二甲基联苯(4,4-DMBP)的选择性很低.而以HZSM-5为催化剂,4,4-DMBP有一定的选择性;随着n(SiO2)/n(Al2O3)的增加,4-MBP转化率降低,4,4-DMBP选择性增加.磷改性可以显著提高4,4'-DMBP的选择性.     

碱性助剂对负载型固体酸催化剂上异丁烯齐聚的影响

采用浸渍法制备了Al2(SO4)3/SiO2催化剂,用热重-微商热重分析、X射线衍射、氨程序升温脱附和吡啶吸附傅里叶变换红外光谱等表征手段,研究了催化剂表面活性组分的存在状态,以及添加碱性助剂NaOH对催化剂酸性质的影响。表征结果显示,添加NaOH后,不改变Al2(SO4)3在载体表面的高度分散状态;Al2(SO4)3/SiO2催化剂表面基本为B酸中心,添加NaOH后,部分中强酸中心转化为弱酸中心;在40℃的低温条件下,中强酸中心是催化异丁烯齐聚反应的活性中心。稳定性实验结果表明,添加适量的NaOH后,Al2(SO4)3/SiO2催化剂具有高且稳定的二异丁烯(DIB)选择性,二聚体中DIB的选择性在反应时间70h内始终高达95%。     

纳米复合Al2O3-Hβ烷基化催化剂的制备及性能评价

采用水热合成晶化法制备了纳米级Hβ分子筛,然后采用机械混捏法制备了纳米复合Al2O3-Hβ烷基化催化剂。采用SEM、NH3-TPD、XRD、Py-IR技术表征了Hβ分子筛和Al2O3-Hβ烷基化催化剂,并以正己烯、正庚烷与混合C4烃类的混合物为模拟原料,在连续高压固定床微反装置中考察了Hβ分子筛的制备条件(晶化方式、n(TEAOH)/n(SiO2)、n(H2O)/n(SiO2))以及Hβ分子筛与拟薄水铝石的质量比(以w(Hβ)表示)对Al2O3-Hβ催化剂烷基化性能的影响。结果表明,在旋转晶化、n(TEAOH)/n(SiO2)为0.3、n(H2O)/n(SiO2)为8、w(Hβ)为80时,所制备的Al2O3-Hβ催化剂表现出良好的烷基化催化性能;在压力2MPa、温度90℃、液时空速2h-1、氢/油体积比10的条件下,烷基化产物收率高达70%,活性稳定时间50h。     

Pt/Al_2O_3-WO_3/ZrO_2催化剂催化甘油氢解制1,3-丙二醇

采用浸渍法制备了Pt/WO3/ZrO2和Pt/Al2O3-WO3/ZrO2催化剂,以固定床反应器评价催化剂的催化甘油氢解性能,通过吡啶吸附红外光谱、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)和氢气程序升温脱附(H2-TPD)等方法表征催化剂物理化学性质。结果表明,Pt/Al2O3-WO3/ZrO2催化剂的催化活性与催化剂中Al含量、H2吸附能力及表面酸性质相关。引入适量Al可增加催化剂表面L酸位。当n(Al)/n(W)为0.1时,催化剂的H2吸附量达到106.7μmol/g,甘油转化率为36.8%,1,3-丙二醇的产率为16.3%,均明显高于Pt/WO3/ZrO2催化剂。     

一种天然气间歇转化制城市煤气催化剂及其制备方法

本发明公开了一种天然气间歇转化制城市煤气催化剂,主要由载体和活性组分组成,其中,载体为SiO2-Al2O3复合氧化物载体,以Al2O3与SiO2计,载体中Al2O3与SiO2的质量比为1：0．05～0．50,载体的物相主要为α-Al2O3和A16Si20。3;活性组分为NiO;     

Al_2O_3催化剂催化呋喃与H_2S反应制备噻吩

研究了呋喃与H2S在不同温度下焙烧的Al2O3催化剂上反应制备噻吩。实验结果表明,Al2O3催化剂的焙烧温度为550℃时,在液态空速0.2h-1、n(H2S)∶n(呋喃)=10、反应温度500℃的条件下,目标产物噻吩的收率达到90.2%。采用X射线衍射和BET方法对不同温度下焙烧的Al2O3催化剂的晶相结构和比表面积进行了表征,表征结果显示,随焙烧温度的升高,Al2O3的晶相结构由γ-相向α-相转变,同时比表面积由226.13m2/g急剧减小到2.22m2/g。采用吡啶吸附傅里叶变换红外光谱对Al2O3催化剂的表面酸性进行了表征,并结合实验数据对反应机理进行了探讨,得出Al2O3催化剂表面上L酸中心是呋喃与HS反应制备噻吩的催化活性位。     

4-甲基联苯与甲醇择形甲基化合成4,4'-二甲基联苯 Ⅱ .沸石类型、n(SIO_2 )/n(AL_2 O_3 )及磷改性的影响

以4 甲基联苯(4 MBP)与甲醇的烷基化反应为探针,在固定床反应器上考察了不同类型的沸石及不同n(SiO2)/n(Al2O3)的HZSM 5的催化性能。以氢型ZSM 5(n(SiO2)/n(Al2O3)=80)为母体,分别用磷酸氢二铵(AHP)和三苯基膦(TPP)为改性剂,采用浸渍法制备了一系列不同磷担载量的HZSM 5,用XRD、TPD和氮气低温物理吸附等手段对其进行了表征,考察磷担载量对甲基化性能的影响。结果表明,Hβ、HM、Y等具有十二元孔的沸石作为催化剂时,产物中几乎包括了所有的异构体,目的产物4,4' 二甲基联苯(4,4' DMBP)的选择性很低。而以HZSM 5为催化剂,4,4' DMBP有一定的选择性;随着n(SiO2)/n(Al2O3)的增加,4 MBP转化率降低,4,4' DMBP选择性增加。磷改性可以显著提高4,4' DMBP的选择性。     

制备方法对镁铝复合催化剂碱性的影响

通过浸渍法、共沉淀法和机械混合法制得镁铝复合催化剂,以CO2-TPD为表征手段,对3种方法制备的催化剂表面碱性进行了表征,结果表明,3种方法制备的催化剂表面弱碱性都比Al2O3有相当的提高,同时有中强碱位产生.甲醇吸附IR结果表明,铝镁复合氧化物对甲醇有活化作用,该研究结果希望能为其在有机反应中的应用提供一些理论依据.