二甲醚催化燃烧研究的进展

介绍了近年来二甲醚作为一种清洁能源的研究状况，进行了二甲醚的催化燃烧研究的初探。通过对贵金属、金属氧化物和六铝酸盐等催化剂应用于二甲醚催化燃烧的比较，发现六铝酸盐最具研究应用前景。     

不同金属取代LaMAl11O19-δ催化剂的制备及甲烷催化燃烧的性能

采用溶胶-凝胶法制备了系列的LaMAl11019(M=Fe,Co,Ni,Mn,Cu)催化剂,并且用XRD、BET、TEM等技术对其进行表征.进一步研究了M对六铝酸盐催化剂的形成.比表面积、燃烧活性的影响.结果表明M促进了六铝酸盐催化剂的形成,其中Mn取代的六铝酸盐催化剂的热稳定性高,而且具有更高的甲烷催化活性.     

Mn、Fe取代六铝酸盐的结构和甲烷催化燃烧性能

采用化学可控共沉淀法制备了系列取代六铝酸盐LaMe_xAl_12-xO_19-δ（Me＝Fe、Mn）催化剂,研究了焙烧温度和Fe、Mn的离子取代量对催化剂比表面、结构及甲烷催化燃烧活性的影响.结果表明,催化剂前驱物经1000℃焙烧,催化剂中开始有六铝酸盐晶相生成; 当焙烧温度提高到1200℃时,样品主要以六铝酸盐晶相存在.增加Fe、Mn离子取代量可以提高六铝酸盐晶相的结晶度,但同时导致晶粒增大,引起比表面下降.由XPS和TPR分析表明,Mn在六铝酸盐结构中以+2价和+3价混合价态存在,而Fe以+3价形式存在.用Fe和Mn离子取代晶格中的Al³⁺大大提高了六铝酸盐对甲烷催化燃烧活性,当Mn离子的取代数为1,Fe离子的取代数为2时催化剂的活性最高.     

Cu、Fe掺杂六铝酸盐催化剂的催化还原脱硝性能

采用共沉淀法制备Cu和Fe掺杂的六铝酸盐催化剂（SrCu_xFe_1-xAl₁₁O_19-δ,x=0、0.2、0.4、0.5、0.6、0.8、1）,通过XRD、H₂-TPR和BET等方法对催化剂结构及性能进行研究,并考察以CO为还原剂的催化脱硝活性。结果表明,用碳酸铵作为沉淀剂在1 200 ℃焙烧4 h可形成完整的六铝酸盐晶型,Cu和Fe能取代Al³⁺,较好地促进六铝酸盐晶体结构的形成;SrCu_xFe_1-xAl₁₁O_19-δ催化剂脱硝催化活性较好,在温度不超过450 ℃和空速6 000 h-1条件下,均使NO转化率超过99%。在SrCu_xFe_1-xAl₁₁O_19-δ六铝酸盐催化剂中,Cu和Fe均为催化脱硝的主要活性元素,两种元素按一定量配比更有利于提升脱硝效果,最优催化剂为SrCu_0.5Fe_0.5Al₁₁O_19-δ。     

不同方法制备K2MnAl11O19六铝酸盐催化剂及其甲烷的燃烧活性

介绍了共沉淀法和异丙醇盐水解法制备了六铝酸盐催化剂K2MnAl11O19,用XRD、BET、SEM和TG-DTA技术及甲烷燃烧活性对催化剂进行了表征和活性验证。结果表明,两种方法所制备的催化剂经1200℃焙烧4h后均可以形成完整的六铝酸盐晶型,同时都具有高的催化性能和高温稳定性,其中异丙醇盐水解法制备的K2MnAl11O19催化剂具有较高的比表面积和甲烷催化燃烧活性。     

Fe、Ce掺杂六铝酸盐催化剂制备及脱硝抗硫性能

用共沉淀法制备六铝酸盐催化剂LaM_xAl_12-xO_19-δ(M=Fe、Ce、FeCe)。用XRD、H₂-TPR以及NO转化率对催化剂进行表征和活性验证,分析不同离子取代Al³⁺对六铝酸盐结构和脱硝抗硫活性的影响。结果表明,Fe离子易于进入六铝酸盐晶格,形成完整的六铝酸盐结构,LaFeAl₁₁O_19-δ催化剂具有良好的低温脱硝活性。Ce离子不易进入六铝酸盐晶格,主要以CeO₂的形式存在,LaCeAl₁₁O_19-δ催化剂有良好的高温脱硝活性。加入SO₂后,两种催化剂都有不同程度的失活现象,其中,LaFeAl₁₁O_19-δ催化剂失活较为明显。LaFeCeAl₁₀O_19-δ催化剂中,Fe离子和Ce离子间会产生协同作用,提高了催化剂的脱硝抗硫活性。     

焙烧温度对制备六铝酸盐催化剂的影响

利用金属螯合凝胶法采用蔗糖作为螯合剂制备六铝酸盐复合氧化物BaMnA l11O19。通过XRD(X射线衍射)、BET(表面积和孔分析)、DSC(同步热分析)等技术考察了不同焙烧温度对催化剂物理结构的影响,以确定最佳的焙烧温度。结果表明,样品在低温焙烧几乎没有六铝酸盐晶相形成,经过1 100℃灼烧可以形成完整的六铝酸盐晶相,比表面积为31.83 m2/g,平均孔径为16.72 nm。     

甲醇制二甲醚用全氟磺酸树脂催化剂的研究

采用溶胶-凝胶法制备了用于甲醇气相脱水制二甲醚的新型催化剂全氟磺酸树脂/二氧化硅,应用X射线衍射、红外光谱、热重-差示扫描量热、低温氮物理吸附和氨程序升温脱附法对所得催化剂进行了表征。考察了反应温度、甲醇液空速、全氟磺酸树脂含量对甲醇气相催化脱水制二甲醚反应性能和催化剂稳定性的影响。结果表明,催化剂比表面积达820m2/g,在全氟磺酸树脂负载量10.0%、甲醇液空速1h?1、反应温度184℃时,甲醇转化率92.0%,二甲醚选择性99.9%,经350h实验测试,活性和稳定性没有明显变化。     

六铝酸盐催化剂制备的研究进展

综述了近年来六铝酸盐催化剂的研究近况,重点介绍了其制备材料及制备技术,包括共沉淀法、溶胶-凝胶法和微乳法。     

六铝酸盐催化剂在含硫环境下的还原脱硝性能

采用共沉淀法和浸渍法制备Cu和Fe掺杂的六铝酸盐催化剂（SrCu_xFe_1-xAl₁₁O_19-δ,x为0、0.2、0.4、0.5、0.6、0.8和1）,通过XRD、TPR和BET等方法对催化剂的结构及性能进行研究,并考察催化剂脱硝的催化活性。结果表明,用碳酸铵作为沉淀剂,在1 200 ℃焙烧4 h,可以形成完整的六铝酸盐晶型,Cu和Fe能够取代Al³⁺,很好地促进六铝酸盐晶体结构的形成。SrCu_xFe_1-xAl₁₁O_19-δ催化剂具有较高的脱硝催化活性,此类型的催化剂在含硫环境、温度不超过800 ℃和空速6 000 h^-1条件下,NO转化率均达到90%以上。在SrCu_xFe_1-xAl₁₁O_19-δ六铝酸盐催化剂中,Fe为催化脱硝的主要活性元素,掺杂一定量的Cu有利于提升脱硝效果。     

六铝酸盐作涂层的蜂窝陶瓷型La0．8Sr0．2MnO3催化剂热稳定性

采用共沉淀法分别制备了Sr0.3Ba0.5La0.2MnAl11O19和La0.8Sr0.2MnO3前驱体,并通过浸渍法制备了六铝酸盐作涂层的蜂窝陶瓷型La0.8Sr0.2MnO3催化剂.超声振荡测试结果表明所得催化剂具有较好的粘结强度, 30 min后脱落率仅为0.3%(wt). XRD和SEM结果则表明Sr0.3Ba0.5La0.2MnAl11O19和La0.8Sr0.2MnO3具有完善的六铝酸盐和钙钛矿晶型,且经850℃焙烧后La0.8Sr0.2MnO3仍能在六铝酸盐涂层表面高度分散.甲苯催化燃烧活性结果表明所得催化剂具有良好的催化活性,在280℃即可将甲苯完全燃烧.与以γ-Al2O3为涂层的催化剂相比较,以六铝酸盐作涂层的催化剂表现出更好的热稳定性,经850℃高温焙烧3 h后,甲苯完全燃烧所需温度只提高了20℃;且在反应气氛下改变温度运行28 h后,甲苯转化率未发生任何改变.     

天然气催化燃烧催化剂的研究(Ⅱ)

介绍了天然气催化燃烧钙钛矿型氧化物催化剂、六铝酸盐型催化剂以及负载型非贵金属催化剂的研究现状。对于钙钛矿型氧化物催化剂,利用A位取代或调整B位元素的种类及配比、新的技术和方法制备高比表面积或具有纳米结构的钙钛矿型氧化物,是提高其甲烷催化燃烧活性的重要手段。六铝酸盐型催化剂具有很高的热稳定性和甲烷燃烧活性,但起燃温度较高,通过采用将金属Pd负载到六铝酸盐上或改变制备方法,提高其比表面积,以提高其低温反应活性。负载型非贵金属催化剂研究最多的是过渡族金属,其氧化活性、抗毒性能和耐久性都存在问题,需进一步研究。     

LaxCayBazMn2Al10O19-δ六铝酸盐催化剂制备及其甲烷燃烧催化活性

采用共沉淀法制备了系列La_xCa_yBa_zMn₂Al₁₀O_19-δ六铝酸盐催化剂,并用XRD、BET和甲烷燃烧活性对其进行了表征,研究了不同Ba、La和Ca调变量对所制备催化剂的化学结构及甲烷催化燃烧活性的影响。结果表明,Ba和La调变量对催化剂结构和活性影响较大,当其组成为La_0.1Ca_0.3Ba_0.6Mn₂Al₁₀O_19-δ时活性最好。La³⁺和Ca²⁺可以部分替代Ba²⁺进入其骨架结构的镜面,并能有效改善其活性。     

低负载贵金属催化剂对二甲醚催化燃烧的催化活性

采用浸渍法以g-Al2O3为载体制备了多种低负载量的Pd和Pt催化剂,在微型固定床反应器装置上进行了二甲醚(DME)催化燃烧实验. 考察了不同贵金属负载量的Pd/g-Al2O3和Pt/g-Al2O3催化剂的活性,及浸渍顺序对Pd-Pt/g-Al2O3双金属负载催化剂活性的影响,并测试了贵金属负载摩尔比不同的双金属负载催化剂的活性. Pt负载量0.025%(w)的催化剂在190℃将DME完全燃烧;Pd和Pt共同负载的催化剂[Pd:Pt=2:1(mol), Pt 0.025%(w), Pd 0.027%(w), Pt先负载]性能更好,在175℃将DME完全燃烧;200 h实验后2种催化剂活性降低均小于5%.     

Sr_xCa_（1-x）NiAl_（11）O_（19）催化剂的制备及其催化甲烷燃烧活性研究

用异丙醇盐水解法制备SrxCa1-xNiAl11O19（x=1.0,0.75,0.5,0.25,0）催化剂,通过X射线衍射、比表面积分析等实验技术及甲烷燃烧,对催化剂的结构和性质进行了考察。研究了掺杂不同量的钙离子对催化剂的结构以及对甲烷催化燃烧活性的影响。结果表明,催化剂在1 200℃焙烧后可以形成完整的六铝酸盐晶型,同时具有较高的催化性能和高温稳定性,不同量的Ca离子掺杂对于催化剂的比表面积有较大的影响。Sr0.25Ca0.75NiAl11O19催化剂具有较好活性,其起燃温度（T10%/℃）为590℃,完全转化温度（T90%/℃）为730℃。     

SrxCa1-xNiAl11O19催化剂的制备及其催化甲烷燃烧活性研究

用异丙醇盐水解法制备SrxCa1-xNiAl11O19(x=1.0,0.75,0.5,0.25,0)催化剂,通过X射线衍射、比表面积分析等实验技术及甲烷燃烧,对催化剂的结构和性质进行了考察。研究了掺杂不同量的钙离子对催化剂的结构以及对甲烷催化燃烧活性的影响。结果表明,催化剂在1 200℃焙烧后可以形成完整的六铝酸盐晶型,同时具有较高的催化性能和高温稳定性,不同量的Ca离子掺杂对于催化剂的比表面积有较大的影响。Sr0.25Ca0.75NiAl11O19催化剂具有较好活性,其起燃温度(T10%/℃)为590℃,完全转化温度(T90%/℃)为730℃。     

La掺杂对SrMnO3催化剂结构和催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了钛矿型氧化物Sr1-xLaxMnO3(x=0.02,0.04,0.06,0.08)催化剂。并用并采用X射线衍射(XRD)等手段对催化剂的结构进行了分析研究。揭示了La掺杂对催化剂的钙钛矿结构,甲烷催化燃烧性能的影响规律。结果表明,在La3+掺杂部分取代Sr2+后,(x=0-0.08)时催化剂形成了单一相钙钛矿结构。与SrMnO3催化剂相比,X=0.08催化剂的甲烷燃烧催化活性最好(T10=395.8℃,T90=610.0℃)     

LaMnFexAl11-xO19-δ催化剂制备及其甲烷燃烧活性

以甲烷催化燃烧为目标反应,采用了碳酸铵为沉淀剂的共沉淀法制备了LaMnFexAl11-xO19-δ(x=1,2,4,6,8)六铝酸盐催化剂.在不同的焙烧温度下通过SEM、XRD进行表征分析,确定了最佳焙烧温度.对催化剂进行了XRD表征,研究了不同Fe加入量下所制备催化剂的化学结构及其对甲烷催化燃烧活性的影响.结果表明焙烧温度在1200℃左右焙烧4h可以形成完整的六铝酸盐晶型.当Fe的取代量为2时,所得催化剂的活性最佳.     

铜锌掺杂的六铝酸盐分解N2O催化性能研究

采用共沉淀法制备了Cu和Zn取代六铝酸盐（LaCu_xZn_1-xAl₁₁O_19-δ,x=0、0.2、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0）催化剂,通过XRD和BET等技术对催化剂进行表征,利用微型固定床反应器考察催化剂对N₂O的分解活性。结果表明,以(NH₄)₂CO₃为沉淀剂制备的催化剂在1 200 ℃焙烧4 h,可以形成完整的六铝酸盐晶型,Cu和Zn能够取代Al³⁺进入六铝酸盐晶体结构。LaCu_xZn_1-xAl₁₁O_19-δ催化剂对N₂O分解有较好的催化活性,其中,LaCu_0.8Zn_0.2Al₁₁O_19-δ活性较好。在LaCu_xZn_1-xAl₁₁O_19-δ六铝酸盐中,Cu为N₂O催化分解的主要活性元素,Zn有助于提高催化剂的稳定性,但由于六铝酸盐的特殊结构,Zn在催化剂中的作用较小。     

负载型LaFeAl11O19-δ催化剂的甲烷催化燃烧性能研究

以共沉淀法制备了磁铅石型六铝酸盐催化剂LaFeAl11O19-δ,以浸渍法、沉淀-浸渍法制备了锰负载的稀土磁铅石型六铝酸盐LaFeAl11O19-δ催化剂.并运用XRD、H2-TPR及BET对其进行了表征,同时采用甲烷燃烧反应作为探针反应考察了三种样品的催化性能.XRD实验结果表明,三种方法均可制备出主相结构为六铝酸盐的催化剂,此外还伴有稀土钙钛矿相或氧化物晶相.锰的负载对催化剂的活性有明显作用,在所制备的样品中沉淀-浸渍法制备的样品甲烷催化活性最佳,其甲烷燃烧T10为458℃,T50为550℃,T90为644℃,浸渍法制备的样品活性其次,但优于纯六铝酸盐LaFeAl11O19-δ催化剂.在锰负载稀土磁铅石型六铝酸盐LaFeAl11O19-δ催化剂中,Mn与Fe之间有良好的协同作用,这种协同作用提高了催化剂的催化性能.