焙烧及还原条件对Ni2P/TiO2-Al2O3催化剂加氢脱硫性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了TiO₂-Al₂O₃复合载体, 以柠檬酸(CA)为络合剂采用浸渍法制备了Ni₂P负载的TiO₂-Al₂O₃复合载体催化剂, 并用 X 射线衍射(XRD)、N₂吸附比表面积(BET)测定技术对催化剂的结构和性质进行了表征, 考察了载体焙烧温度、催化剂焙烧温度、还原温度、还原压力对其进行的二苯并噻吩(DBT)加氢脱硫(HDS)性能的影响。结果表明, 升高载体焙烧温度有利于催化剂表面上活性物种的分散, 但焙烧温度过高会导致催化剂烧结, 适宜的载体焙烧温度为550℃。当还原温度为500～550℃时, 磷化镍主要以Ni₁₂P₅相形式存在, 且随着还原温度的升高, Ni₁₂P₅的衍射峰强度逐渐增强, 还原温度为700℃时, 可得到单一的Ni₂P物相。载体焙烧温度为550℃, 催化剂焙烧温度为500℃, 还原温度为700℃, 常压还原制备的Ni₂P/TiO₂-Al₂O₃催化剂具有最好的活性。在360℃、3.0MPa、氢油体积比500、液时体积空速2.0h^-1的条件下, 反应4h时, DBT转化率为99.5 %。     

NiO/MgO整体式催化剂上甲烷部分氧化制备合成气

甲烷部分氧化制备合成气反应过程具有反应速率快、能耗低和H₂与CO物质的量比适用于合成甲醇及F-T合成等优点,是一种有希望替代传统水蒸汽重整的方法。研究在NiO/MgO蜂窝陶瓷整体式催化剂上的甲烷部分氧化过程,主要考察涂层载体、活性组分Ni含量、涂层载体前驱体、焙烧温度和还原温度对催化剂反应性能的影响。采用XRD、H₂-TPR和N2吸附等表征前驱体及其负载活性组分NiO后的晶相、还原特性和吸附性能。结果表明,采用浸渍法制备催化剂时,Mg(NO₃)₂为涂层载体MgO前驱体,在NiO负载质量分数20%、焙烧温度（500~600） ℃和还原温度750 ℃条件下制备的催化剂NiO/MgO-N性能较好,活性较稳定;以NiO/MgO-N为催化剂,在反应温度800 ℃、n(O₂)∶n(CH₄)＝0.5和空速9 723 h^-1条件下,CH₄转化率94.4%,H₂选择性99.9%,CO选择性92.9%。     

负载型Mn-Fe/γ-Al2O3低温脱硝催化剂的性能

采用共沉淀法制备了负载型Mn-Fe/γ-Al₂O₃低温SCR催化剂,运用固定床催化反应器,以氨气为还原剂,考察了负载量、活性组分配比、焙烧温度等制备条件和空速、O₂体积分数、NH₃/NO摩尔比等操作条件对Mn-Fe/γ-Al₂O₃催化剂低温脱硝性能的影响,并通过X射线衍射仪(XRD)、比表面积测定仪(BET)等手段对催化剂进行表征.结果表明,负载质量分数为20%、n(Mn):n(Fe)=4:1、焙烧温度为600℃、空速为16000h^-1、O₂体积分数为4%、NH₃/NO摩尔比为1.2、反应温度为200℃的条件下,NO转化率达到了96%以上.     

焙烧温度对α-Al2O3载体性能的影响

Al2O3坯经不同温度焙烧制备α-Al₂O₃载体,利用X射线衍射、N₂吸附-脱附、压汞和扫描电镜等对其物性及微观结构进行表征,系统研究焙烧温度对α-Al₂O₃载体比表面积、孔结构等物性以及微观结构的影响规律。结果表明,生坯在焙烧温度为T ℃(基本焙烧温度)时完成转晶生成α-Al₂O₃。在T ℃这一临界点时载体的比表面积最大,达1.11a m²·g^-1(a为基准值),随着焙烧温度的升高,载体比表面积有所下降,大孔增多,Al₂O₃晶形生长更加规整。因此,对不同生产厂提供的Al₂O₃原料,需重新确定其焙烧温度,以求获得合适的比表面积及孔径分布,保证α-Al₂O₃载体及催化剂性能的稳定。     

载体焙烧温度对Ni/SiO2-Al2O3催化剂稳定性的影响

为了获得高水热稳定的负载Ni催化剂,延长催化剂在含水液相体系中的使用寿命,以不同温度焙烧的SiO₂-Al₂O₃为载体,采用浸渍法制备Ni/SiO₂-Al₂O₃催化剂,通过吡啶-原位傅立叶变换红外光谱、X射线衍射、NH₃-程序升温脱附和H₂-程序升温还原等方法进行表征,以水相1,4-丁炔二醇加氢为探针反应,研究载体焙烧温度对Ni/SiO₂-Al₂O₃催化剂催化加氢性能及含水体系中稳定性的影响。结果表明,在(400~800) ℃,随着载体焙烧温度升高,活性组分Ni存在状态及催化剂加氢活性变化较小,但催化剂的水热稳定性下降,造成这一现象的原因是随着载体焙烧温度升高,载体表面SiO₂聚集,暴露的Al³⁺增加,载体水合程度增大。载体焙烧温度400 ℃时,Ni/SiO₂-Al₂O₃催化剂表现出最佳的水热稳定性。     

Pt-Cr-SO42-/ZrO2的制备及其催化硝基苯加氢制备对氨基苯酚的研究

采用等体积浸渍法,以 ZrO₂为载体制备了 Pt-Cr-SO₄^2-/ZrO₂催化剂。考察了硫酸浸渍浓度、焙烧温度及助剂对 Pt-Cr-SO₄^2-/ZrO₂催化硝基苯加氢制备对氨基苯酚的影响。对催化剂进行了 BET、XRD、TG 和 IR 表征,试验结果表明 ：(w)Pt 为 3%、硫酸浸渍浓度 0.5 mol/L、焙烧温度 600 ℃、Cr 为助剂是 Pt-Cr-SO₄^2-/ZrO₂制备的最优条件。在反应温度 150 ℃、压力 0.5 MPa、催化剂用量 0.08 g 和反应时间 8 h 的工艺条件下加氢效果最好,硝基苯的转化率为 85.81%,对氨基苯酚的选择性为 60.93%。     

合成碳酸二甲酯ZnO-Al2O3催化剂研究

在Al₂O₃载体上涂覆活性组分DMC11,采用浸渍法制备负载型ZnO-Al₂O₃催化剂,采用间歇式催化剂评价装置考察催化剂活性组分涂覆量、焙烧温度、反应温度和n(甲醇)∶n(尿素)对催化剂性能的影响。在焙烧温度700 ℃和活性组分涂覆质量分数50%~60%的最佳制备条件下,制得的催化剂堆积密度1.15 g·mL^-1,比表面积85.3 m²·g^-1,孔体积0.20 m³·g^-1,孔径10 nm。在反应温度175 ℃、反应压力0.8 MPa和n(甲醇)∶n(尿素)≈35∶1条件下,碳酸二甲酯单程收率为15%。     

α-MnO2/Mn2O3/AISI304丝网整体式催化剂的制备及催化燃烧碳烟性能研究

采用两步水热法制备α-MnO₂/Mn₂O₃/AIS304丝网整体式催化剂,首先通过尿素水热法在AISI304丝网上生长Mn₂O₃涂层;然后在涂层表面原位生成以α-MnO₂为活性组分的催化剂。利用XRD、SEM、N₂吸附-脱附、H₂-TPR等对催化剂进行表征考察了不同焙烧温度对整体式催化剂结构和碳烟催化燃烧性能的影响。结果表明,培烧温度为700℃时,Mn-Nit-700的活性组分以α-MnO2纳米棒为主具有更加丰富的表面活性氧物种(焙烧温度<500℃),有利于碳烟的催化燃烧反应。在O₂/N₂氛围下,Mn-Nit-700催化剂的催化燃烧碳烟性能最佳(T₅₀=388℃),CO₂选择性为100%同时具有较佳的抗水性能。     

SO42-/TiO2/Al2O3型固体酸制备及催化合成醋酸丁酯

以共沉淀-浸渍法制备了SO₄^2-/TiO₂/Al₂O₃型固体酸催化剂,醋酸与正丁醇酯化反应作为探针反应,考察SO₄^2-/TiO₂/Al₂O₃型固体酸催化剂的催化性能,采用响应面法对制备催化剂过程中的陈化温度、硫酸浸渍液浓度和焙烧温度因素进行优化,通过XRD和IR对制备的固体酸催化剂进行表征。结果表明,在陈化温度-4 ℃、硫酸浸渍液浓度1.48 moL·L^-1和焙烧温度586 ℃条件下制得的催化剂催化性能最高,醋酸正丁酯酯化率可达98.1%,重复使用性良好。     

Pd/NaY催化苯甲醇无溶剂选择性氧化反应

采用离子交换法将[Pd(NH₃)₄]²⁺交换到NaY分子筛中,经焙烧和氢气还原制备金属钯粒径可调变的Pd/NaY催化剂。在(120~500) ℃改变焙烧温度,可以获得金属钯粒径(1.3~11.9) nm的Pd/NaY催化剂。Pd/NaY催化剂能够催化苯甲醇的无溶剂选择性氧化反应,对含不同钯粒径的Pd/NaY催化剂上醇选择性氧化研究发现,在1.6%Pd/NaY催化剂用量0.1 g、反应温度100 ℃、苯甲醇用量48.5 mmol和O₂流速3 mL·min^-1条件下,苯甲醇转化的真实转化频率随粒径变化在3.2 nm处呈最大值,该反应为结构敏感反应。     

TiO_2-SiO_2复合氧化物载体的pH值和焙烧温度对催化剂的辛烷异构化性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备TiO_2-SiO_2复合氧化物载体,通过超声浸渍法制备Ni O和WO3改性负载的Ni O-WO3/TiO_2-SiO_2催化剂,考察不同p H值和焙烧温度条件下制备的载体对催化剂辛烷异构化性能的影响。结果表明,制备的Ni O-WO3/TiO_2-SiO_2催化剂呈多孔结构,平均孔径约5 nm,平均晶粒尺寸(10~20)nm。以焙烧温度500℃和p H=2条件下制备的TiO_2-SiO_2为载体,制得的催化剂比表面积达322.51 m2·g-1,在辛烷异构化反应中,正辛烷转化率为28.3%,选择性85.1%。     

自蔓延燃烧法制备锰氧化物催化剂及其催化燃烧炭烟颗粒

柴油机尾气中的炭烟颗粒是城市雾霾的主要来源之一,严重污染环境和危害人体的健康。因此,降低和消除柴油车尾气中的炭烟颗粒具有重要的意义。本文以高锰酸钾和一水柠檬酸为原料,通过自蔓延燃烧法成功制备了一系列锰氧化物催化剂。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、N₂吸附-脱附、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、O₂程序升温氧化（O₂-TPD）和X射线光电子能谱（XPS）等手段对催化剂进行了表征,并考察了该系列催化剂催化炭烟颗粒燃烧的活性。结果表明,制备的锰氧化物催化剂均具有良好的催化燃烧炭烟活性。当高锰酸钾与一水柠檬酸的摩尔比为12∶1、煅烧温度为450℃时,制备的催化剂具有较低的还原峰温度,较大的比表面积和孔径以及化学吸附氧和Mn⁴⁺含量,从而表现出最佳催化燃烧炭烟颗粒的性能,其催化燃烧炭烟温度T₁₀、T₅₀和T₉₀分别为284℃、327℃和360℃。     

焙烧温度对Al2O3载体的性质及其负载的煤制合成气制代用天然气镍基催化剂性能的影响

以拟薄水铝石为前驱体,经不同温度焙烧制得Al₂O₃载体,等体积浸渍法制备Ni/Al₂O₃催化剂,采用X射线衍射、N₂-物理吸附、扫描电镜、程序升温还原等对载体及催化剂进行表征,考察载体焙烧温度对Al₂O₃载体性质及其负载的镍基催化剂催化性能的影响。结果表明,随着焙烧温度的升高,Al₂O₃载体的比表面积减小,平均孔径增大,结晶度升高,晶粒度增大,晶型逐步转变为γ-Al₂O₃［(500~800) ℃］、δ-Al₂O₃［ (900~1 100) ℃］和α-Al₂O₃［(1 250) ℃］。合成气制甲烷催化剂活性变化趋势为:Ni/γ-Al₂O₃>Ni/δ-Al₂O₃>Ni/α-Al₂O₃,其中,800 ℃焙烧的γ-Al₂O₃负载的Ni基催化剂因稳定的晶型结构以及与NiO之间适当的相互作用而表现出最佳的催化活性及稳定性。     

温度和氧含量对NH4Br改性稻壳焦汞氧化吸附特性的影响

采用10 g·L^-1 NH₄Br溶液对原始稻壳焦进行浸渍改性制备了脱汞吸附剂。利用比表面积及孔隙度分析仪、扫描电子显微镜/X射线能谱分析仪对改性前后稻壳焦吸附剂物理化学性质进行表征。在固定床汞吸附实验台上对吸附剂床层出口元素汞(Hg⁰)和二价汞(Hg²⁺)进行同步检测,研究了不同温度下N₂气氛和N₂+6.4 %(体积)O₂气氛中改性稻壳焦的汞氧化吸附特性。50℃下N₂气氛、N₂+6.4%(体积)O₂气氛以及150℃下N₂气氛中固定床出口均未明显检测到Hg²⁺,50℃和150℃时脱汞率均可达90%。温度为150℃时,在N₂+6.4%(体积)O₂气氛中吸附剂的总汞(Hg^T)脱除效率为98.2%,其中82.2%的Hg⁰被吸附脱除,其余则被O₂非均相氧化为Hg²⁺而氧化脱除。通过对程序升温管式炉出口Hg^T进行检测研究了吸附剂表面吸附态汞的脱附特性。汞脱附峰值温度300℃表明吸附态汞可能以Hg-Br化合物的形式赋存于改性稻壳焦表面,220~350℃的脱附温度说明吸附态汞有较高的热稳定性。100.14%~118.62%的汞平衡率验证了实验结果的准确性。     

Ruthenium as oxidation catalyst: bridging the pressure and material gaps between ideal and real systems in heterogeneous catalysis by applying DRIFT spectroscopy and the TAP reactor

Two supported Ru catalysts were prepared by the chemical vapor deposition of Ru₃(CO)₁₂ on MgO and SiO₂ (MOCVD). TEM, XRD, and static H₂ chemisorption measurements confirmed that the Ru particle size was about 2 nm on both supports. Using in situ DRIFT (diffuse reflectance infrared Fourier transform) spectroscopy at atmospheric pressure it was found that the adsorption of CO on the reduced samples is clearly influenced by the supports whereas the adsorption of CO on the oxidized Ru catalysts is essentially independent of the support. O₂ chemisorption measurements showed that a thin RuO₂ surface layer was formed on both catalysts under oxidizing conditions at room temperature. The observed C–O stretching frequencies were found to be in good agreement with HREELS and LEED data reported for the RuO₂(1 1 0) single crystal surface. The catalytic activity was assessed under high-vacuum conditions using the TAP (temporal analysis of products) reactor by co-feeding CO and O₂. These conditions ensured that heat and mass transfer limitations were absent. Both supported Ru catalysts were found to be highly active and stable under the CO oxidation conditions even down to room temperature. The deactivation of the catalysts observed at room temperature was reversible and independent of the support. The turnover frequencies (number of CO₂ molecules per metal surface site per second) derived from steady-state measurements are in good agreement with data reported for the RuO₂(1 1 0) single crystal surface under UHV conditions. Based on the results of the DRIFTS (diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy) and the kinetic measurements supported RuO₂ is identified as the catalytically active phase. In addition, the turnover frequencies are in good agreement with data reported for Ru/SiO₂ at atmospheric pressure. Thus, both the materials and the pressure gap were bridged successfully.     

掺硫介孔炭的制备及其汞脱除特性

采用模板法,以MCM-41为模板剂,2-噻吩乙醇和百里香酚蓝为前体,制备了掺硫介孔炭吸附剂,在固定床汞吸附实验装置上研究了其脱汞性能,考察了前体质量比、煅烧温度、烟气温度与烟气组分（O₂、SO₂）等因素对其脱汞性能的影响,并对吸附剂的物化特性进行了表征,分析了其脱汞特性。结果表明：在前体（2-噻吩乙醇∶百里香酚蓝）质量比为6∶1、煅烧温度为900℃时制备获得的掺硫介孔炭MCM-900-1∶6的脱汞效率最高,其比表面积达932m²/g,C质量分数为81.12%,S质量分数为10.24%;MCM-900-1∶6脱汞温度区间较广,在50～150℃下脱汞效率高达90%;MCM-900-1∶6有着良好的抗SO₂干扰能力,O₂对其脱汞有一定的促进作用;随着煅烧温度上升,掺硫介孔炭的分层现象消失且变得更加规整;FTIR表明900℃煅烧后,掺硫介孔炭的C＝S取代O―H成为数量最多的官能团;XPS分析表明,掺硫介孔炭表面主要为噻吩硫与单质硫,它们对脱汞起主要作用。     

煅烧温度对Mo-Mn/TiO2催化剂脱硝脱汞活性的影响

研究了浸渍法制备Mo-Mn/TiO₂（MMT）催化剂过程中煅烧温度（300℃、450℃、600℃、750℃）对Mo-Mn/TiO₂（MMT）催化剂协同脱硝脱汞活性的影响。结果表明,较低的煅烧温度更有利于MMT催化剂的协同脱硝脱汞性能,同时可有效降低SO₂对催化剂活性的抑制作用,最佳煅烧温度为300℃。利用BET、XRD、H₂-TPR、FTIR和XPS等表征手段对催化剂的理化性质进行了表征,结果表明较低的煅烧温度有利于提高催化剂中活性成分所占的比例,增加金属氧化物在TiO₂载体表面的分散度,提高催化剂的低温还原性能。随着煅烧温度的升高,催化剂的比表面积和孔容均逐渐减小,平均孔径先增大后减小,且在高温下发生烧结;MnO₂逐渐向Mn₂O₃转变,锐钛矿型TiO₂逐渐向金红石型转变,同时MoO₃由非晶态逐渐向晶态的转化,致使催化剂的协同脱硝脱汞活性下降。     

平板状阳极氧化铝催化剂在煤油水蒸汽重整中的催化性能

在草酸溶液中对一种铝基板(Al/Fe-Ni-Cr alloy/Al)采用阳极氧化技术制备了氧化铝多孔膜,考察了扩孔处理、水热处理和焙烧处理对氧化铝膜比表面积的影响,并用FE-SEM、BET等研究了氧化铝膜的微观形态及结构。采用这种材料作为载体通过浸渍法制备了负载钌质量分数1.0%的钌基催化剂Ru/Al,并在固定床反应器上研究Ru/Al催化剂在煤油水蒸汽重整中的催化性能。结果表明,在氧化铝多孔膜载体制备过程中,扩孔处理能有效扩大膜孔,水热处理能让多孔膜形成更为复杂的多孔结构,并极大地提高多孔膜的比表面积。在空气中750℃焙烧50 h后,多孔膜的比表面积仍能维持在原来的60%。催化剂性能测试结果表明,与对比剂Ru A相比,在活性实验中虽然两者活性相似,但在加速劣化实验中,采用阳极氧化技术制备的催化剂Ru/Al比Ru A更稳定。工业应用中对这种载体仍需要改良以减弱烧结程度,因为在水蒸汽气氛于750℃焙烧50 h后,载体的比表面积只有原来的38%。     

Low-temperature prepared highly effective ferric hydroxide supported gold catalysts for carbon monoxide selective oxidation in the presence of hydrogen

Ferric hydroxide supported Au catalysts prepared with co-precipitation method at room temperature without any heat treatment hereafter exhibited high catalytic activity and selectivity for CO oxidation in air and CO selective oxidation in the presence of H₂. With calcination temperature rising, both activity and selectivity decreased. X-ray Photoelectron Spectra (XPS) indicated that Au existed as Au⁰ and Au⁺ in the catalyst without heat treatment and even after being calcined at 200 °C, while after being calcined at 400 °C, Au existed as Au⁰ completely. X-ray Diffraction (XRD) and High Resolution Transmission Electron Microscopic (HRTEM) investigations indicated that both the supports and Au species were highly dispersed as nano or sub-nano particles even after being calcined at 200 °C, but after being calcined at 400 °C the supports transformed to crystal Fe₂O₃ with typical diameter of 30 nm and Au species aggregated to nano-particles with typical diameter of 2–4 nm. HRTEM investigations also suggested that the supports calcined at 200 °C were composed of amorphous ferric hydroxide and crystal ferric oxide. Results of computer simulation (CS) showed that O₂ was adsorbed on Au crystal cell and then were activated, which should be the key factor for the subsequent reaction. It also suggested that O₂ species were more easily adsorbed on Au⁺ than on Au⁰, indicating that higher positive charge of the Au species possessed the higher activity for CO oxidation.