镍盐前驱体对Ni改性HZSM-5择形催化甲苯与甲醇合成对二甲苯反应性能的影响

分别以硝酸镍、氯化镍、硫酸镍和乙酸镍为前驱体,采用浸渍法制备了Ni改性HZSM-5催化剂,并考察了其对甲苯甲醇烷基化反应合成对二甲苯的催化性能。采用XRD、TG-DTG、N₂吸附-脱附、H₂-TPR和NH₃-TPD手段对催化剂进行了表征。结果表明,由于镍盐前驱体中阴离子种类的不同,活性Ni物种在催化剂中的分散状态和存在形式不同,导致Ni改性催化剂具有不同的烷基化催化活性和加氢活性;与母体催化剂相比,催化甲苯甲醇烷基化反应的甲苯转化率降低,对二甲苯选择性呈现不同变化,并且Ni的加氢作用延缓了催化剂的积炭过程。以硝酸镍为前驱体制备的Ni改性催化剂中活性Ni物种晶粒尺寸较小,分散度较高,具有较高的烷基化催化活性和加氢活性,并且稳定性也比母体催化剂有所提高。     

金属有机骨架化合物衍生镍/碳复合材料催化C9石油树脂加氢反应研究

采用助剂修饰合成金属有机骨架基化合物PVP-Ni-MOFs,经N₂气氛退火制备了Ni/C-400催化剂。采用FT-IR、XRD、TEM、SEM、N₂吸附-脱附等对催化剂进行结构与性能表征,考察了Ni/C-400催化C₉石油树脂加氢反应中温度、H₂压力以及时间对反应体系溴值的影响。结果表明：Ni/C-400具有大量介孔结构,助剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)促进了Ni在碳载体上的分散;在Ni/C-400用量0.25 g、H₂压力6 MPa、温度210℃最佳条件下反应2 h,石油树脂的溴值降至1.3 g/100 g,氢化率达95.44%;催化剂经5次循环后,产物的溴值为1.5 g/100 g,表明Ni/C-400具有良好的催化加氢活性和较高的稳定性。     

Ni/N-rGO催化苯酚选择性加氢制备环己酮性能

以自制氧化石墨(GO)为原料,尿素为氮源,通过水热法制备了氮掺杂还原氧化石墨烯(N-rGO)载体,采用浸渍法制得不同镍负载量Ni/N-rGO催化剂,采用N₂吸附-脱附、XRD、SEM等手段对Ni/N-rGO催化剂进行表征分析,考察催化剂制备条件(活性组分负载量、尿素添加量、H₂还原温度)和反应条件(反应温度、反应压力、反应时间)对Ni/N-rGO催化剂催化苯酚选择性加氢制备环己酮的影响。结果表明：在活性组分负载质量分数为20%、尿素/GO质量比为30、H₂还原温度为450 ℃的条件下制备的20%Ni/N-rGO催化剂具有较大的比表面积和适宜的孔结构,金属镍分散相对均匀;在反应温度为150 ℃、反应压力为0.4 MPa、反应时间为2.0 h、20%Ni/N-rGO催化剂/苯酚质量比为0.35的最佳条件下,苯酚转化率为91.93%,环己酮选择性为61.75%;20%Ni/N-rGO催化剂重复使用5次后催化性能下降较明显,苯酚转化率降至82.17%,环己酮选择性降至50.93%。     

Ni/CaO-SiO2催化剂对β-O-4木质素模型化合物氢解产物分布的影响

采用均匀共沉淀法制备Ni/CaO-SiO₂固体碱催化剂,选择2-(2-甲氧基苯氧基)-1-苯基乙醇作为典型β-O-4木质素模型化合物进行催化剂性能评价。考察了不同Ni、CaO质量分数的Ni/CaO-SiO₂催化剂对β-O-4氢解转化反应的催化活性,探究其对β-O-4产物分布的影响。结果表明：Ni在β-O-4催化转化反应中起主导作用,Ni质量分数的增加有利于β-O-4的催化转化;不同质量分数的Ni, CaO均会对β-O-4的转化产物分布造成一定影响,随着Ni质量分数的增加,β-O-4转化产物种类增加,而CaO的添加会影响1-苯基乙醇的生成。考察不同载体的催化剂对β-O-4 催化转化产物分布的影响,并结合XPS表征发现：其产物分布变化主要由Ni与CaO的相互作用引起,与载体无关。在此基础上,提出了Ni/SiO₂与Ni/CaO-SiO₂催化裂解β-O-4中C-O醚键可能的反应路径。     

分子筛镍基催化剂对1,4-丁炔二醇加氢制1,4-丁烯二醇催化性能研究

采用等体积浸渍法将Ni分别负载在USY,ZSM-5,SBA-15,Al₂O₃载体上制备Ni质量分数为17%的负载型镍基催化剂,分别用X射线衍射、N₂吸附-脱附、H₂程序升温还原以及NH3程序升温脱附对催化剂进行表征,并考察其在氢气压力为4 MPa、反应温度为120 ℃、不同反应时间下催化1,4-丁炔二醇（BYD）加氢制1,4-丁烯二醇(BED)的加氢性能。结果表明：在基于不同载体的催化剂作用下BYD转化率存在较大差异;其他条件相同时,Ni/SBA-15作用下反应2.5 h时的BYD转化率达到97.8%,BED选择性为98.7%,且2-羟基四氢呋喃（HTHF）的选择性最低,这与Ni/SBA-15具有较大的比表面积和平均孔径、良好的活性金属组分镍分散性和较弱的酸性有关。     

铁基燃油添加剂对柴油机碳烟生成特性的影响

采用负压沉积-沉淀法制备了负载型Au/HZSM-5催化剂,在此基础上负载了第二金属Na制得Na-Au/HZSM-5催化剂,采用XRD、ICP-AES、氮气吸附 脱附、NH₃-TPD、OH-IR、Py-FT-IR等方法对Na/HZSM-5、Au/HZSM-5、Na-Au/HZSM-5物性进行分析,并考察酸中心对其催化合成气羰基化反应性能的影响。结果表明：2.0%Au/HZSM-5催化剂上加入少量Na离子后,催化剂的酸性变化较大,Na负载质量分数为0.4%时大幅度减弱了强酸中心,并产生了一定量的中强酸;对不同Au/HZSM-5催化剂的性能进行对比,当Au离子负载质量分数为2.0%时,2.0%Au/HZSM-5催化剂上CO转化率为81.01%,甲酸甲酯+乙酸甲酯的选择性之和为62.12%;而0.4%Na-2.0%Au/HZSM-5催化剂上CO转化率最高,为88.51%,甲酸甲酯+乙酸甲酯的选择性之和为68.56%。Na离子改性后中强酸中心的增加和强酸中心的减弱可提高Au/HZSM-5催化合成气羰基化反应中CO转化率和目的产物的选择性。     

等离子体协同Co/ZSM-5催化CO2加氢制低碳烃

采用浸渍法制备了负载型Co基催化剂,并在介质阻挡放电低温等离子体反应器中研究了其对CO₂加氢转化生成低碳烃反应的催化性能,考察了载体、Co负载量,以及催化助剂对催化剂性能的影响,探讨了催化剂活性相、等离子体与催化剂的协同作用机理,分析了在等离子体体系中CO₂加氢制低碳烃可能的反应路径。结果表明,在介质阻挡放电反应器中,等离子体与Co基催化剂具有显著协同作用,在常压、低温下,CO₂加氢可生成一定量的C₂~C₄低碳烃。以Co质量分数为15%的Co/ZSM-5为催化剂时,CO₂转化率达45.0%;C₂~C₄选择性为13.7%。催化助剂Ni的加入可以进一步提高CO2的转化率和C2~C4的选择性。当Ni-Co/ZSM-5催化剂中m(Co)/m(Ni)为4∶1时,C₂~C₄转化率达52.3%,C₂~C₄选择性达17.9%。     

改性分子筛催化C4+混合烃制低碳烯烃的性能研究

甲醇制烯烃过程中会副产大量C₄₊混合烃。利用副产C₄₊混合烃来高效生产乙烯和丙烯,提升乙烯和丙烯产率,成为煤制烯烃行业一个重要的研究方向。采用水热法合成了纳米级的HZSM-5分子筛,并在此基础上分别制备了P改性的HZSM-5分子筛催化剂(P/HZSM-5)和P-Mg复合改性的HZSM-5分子筛催化剂(P-Mg/HZSM-5)。采用XRD、SEM和N₂吸/脱附等手段对分子筛和相应催化剂进行了表征,并在小型固定床反应器上分别进行了分子筛和分子筛催化剂催化C₄₊混合烃制低碳烯烃的催化性能测试。结果表明,在温度为520℃、压力为0.2 MPa、水蒸气空速为1000 h^-1和原料混合气体积空速为100 h^-1的条件下反应8 h,P-Mg/HZSM-5的乙烯和丙烯产率可达到46.2%,综合性能最优(乙烯选择性为28.6%,丙烯选择性为60.8%)。     

二氧化锆负载碱金属催化剂的制备及其催化葡萄糖转化性能

采用浸渍法和离子交换法制备了3种碱金属(Na、K、Cs)负载于二氧化锆(ZrO₂)的催化剂,考察了其在不同反应温度和反应时间下对葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)的催化效果。通过X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、N₂等温吸附-脱附、热重(TGA)和CO₂吸附量热等表征手段,研究3种催化剂的结构和性能,分析ZrO₂负载碱金属促进葡萄糖脱水转化为5-HMF的反应机理。结果表明：K/ZrO₂催化剂的晶粒最小、比表面积最大、热稳定性最好,其催化效率最高;在最佳反应温度200℃下,K/ZrO₂催化葡萄糖的转化率最高可达97%,5-HMF的收率可达15%,转化率和选择性随反应时间变化很小,催化剂稳定性较好。     

介孔Ni/Al2O3催化剂用于月桂酸甲酯加氢脱氧：Al2O3结构和物相的影响

通过高温焙烧制备了介孔Al₂O₃载体,再用湿浸渍法制备了负载型介孔催化剂Ni/Al₂O₃。利用XRD,N₂吸附-脱附,H₂-TPD等对催化剂进行了表征,并以月桂酸甲酯为反应物,评价了催化剂的加氢脱氧性能。实验结果表明,制备的Ni/Al₂O₃催化剂保持了载体Al₂O₃的介孔结构,且随载体焙烧温度的升高,催化剂的比表面积降低、平均孔径增大、金属Ni的晶粒尺寸增大、活性氢物种的供应能力呈火山型变化趋势。载体比表面积的适当降低,有利于催化剂表面活性中心的形成,提高催化剂的活性氢物种供应能力;催化剂孔径增大能促进反应物和产物分子的迁移扩散。NiAl-700具有最佳的活性氢物种供应能力和大的平均孔径,在400℃、2.0 MPa、H₂/油体积比500、液态空速1.5 h^-1的条件下,月桂酸甲酯转化率为77.53%,烷烃选择性为71.0%,主...     

微型流化床中萘催化裂解生成H2和CH4反应动力学研究

生物质气化是生物质能代替化石能源中最具吸引力的方法之一,而生物质气化焦油中萘是最稳定、难以分解的环烃之一。选取萘作为气化焦油模型化合物,利用浸渍法制备了Cu/Ni负载橄榄石催化剂(15Ni/O、9Cu/6Ni/O、15Cu/O),在微型流化床反应器(MFBRA)中,采用模型拟合法计算了萘催化裂解生成H₂和CH₄的动力学参数,评价了双金属催化剂的性能。结果表明,所选的机理函数G(16)、G(20)和G(24)均满足不同催化剂催化裂解萘生成H₂和CH₄的反应。不同CuO和NiO质量分数的催化剂H₂的生成活化能(E_a)值大小顺序为SiO₂> 15Ni/O>橄榄石> 15Cu/O> 9Cu/6Ni/O,CH₄的E_a值大小顺序为橄榄石> 15Ni/O> SiO₂> 9Cu/6Ni/O> 15Cu/O。萘在9Cu/6Ni/O催化剂上裂...     

Pd和甲醛对Ag/C催化四氯化碳原位液相加氢脱氯性能的影响

采用100 mL反应釜,在N₂存在条件下,研究了Ag/C催化剂催化CCl₄液相原位加氢脱氯反应,考察了助催化剂Pd以及助剂甲醛溶液对CCl₄原位催化转化反应转化率和产物选择性的影响,并结合XRD、XPS表征技术分析了甲醛自身分解反应。结果表明,助催化剂Pd可以提高Ag/C催化剂的活性,以n(Pd)/n(Ag)为0.03的Pd-Ag/C催化剂的活性最高;但对产物CH₂Cl₂和CHCl₃的选择性没有影响,二者选择性之比仍维持在6/4。甲醛的加入明显提高Ag/C催化剂上CCl₄的转化率,同时也改变了产物分布;反应4 h,CCl₄转化率和CH₂Cl₂选择性均达到90%。甲醛主要起促进Ag/C催化剂表面Ag-Cl物种还原为Ag的作用。     

低温等离子体协同磷化镍催化甲烷干重整反应性能

分别采用化学镀法和浸渍法制备Ni₃P/SiO₂和Ni/SiO₂催化剂,并将其与介质阻挡放电等离子体协同催化甲烷干重整制合成气(H₂+CO)反应。对所制备的催化剂进行X射线粉末衍射、X射线光电能谱、N₂物理吸附-脱附和CO₂程序升温脱附表征和催化甲烷干重整性能评价。相较于Ni/SiO₂,Ni₃P/SiO₂具有更大的比表面积和更多缺电子态的Ni^δ+位点,以及对CO₂较强的吸附能力。催化性能评价结果表明,当等离子体输出功率20 W时,Ni₃P/SiO₂具有比Ni/SiO₂更优的甲烷干重整催化活性和稳定性,这可能是Ni₃P/SiO₂表面较多的Ni^δ+位点促进了反应物分子的吸附活化。对Ni₃P/SiO     

高活性低温甲烷化Ni基催化剂的制备及表征

采用浸渍法和共沉淀法制备了Ni基低温甲烷化催化剂,利用N₂吸附-脱附,H₂-TPR,XRD等方法对制备的Ni基催化剂进行表征,考察了添加结构助剂氧化铝及助剂La,Mn,Mg,Cu对Ni基催化剂结构及性能的影响。实验结果表明,共沉淀法制备的催化剂加氢活性优于浸渍法,添加结构助剂氧化铝可以增加催化剂的比表面积、金属分散度,进而提高催化剂的性能;催化剂中加入Mn或La助剂可以降低催化剂Ni与载体之间的结合力,降低催化剂的还原温度,增加催化剂的CO和CO₂加氢活性;在压力2.0 MPa、温度160℃、气时空速10 000 h^-1下,采用Ni-La/Al₂O₃-SiO₂催化剂处理CO含量为5 000×10^-6(x)、CO₂含量为100×10^-6(x)的富氢气体时,CO完全转化,CO₂含量可降至1×10^-6(x)以下。     

钒磷氧催化剂在水蒸气/空气/氮气活化气氛下的演变规律

钒磷氧(VPO)催化剂的活化过程对催化剂的正丁烷转化率、顺酐选择性具有重要影响,目前对非原位活化过程中活化条件对催化剂结构性能的影响还所知甚少。研究了非原位活化过程中水蒸气体积分数、空气体积分数、活化温度及活化时间对催化剂性能的影响规律。结合XRD、SEM、BET和XPS等表征手段研究了水蒸气对催化剂结构的影响,证明了水蒸气/空气/氮气(H₂O/Air/N₂)活化气氛中水蒸气对VPO催化剂中(VO)₂P₂O₇晶体的形成及V⁴⁺氧化为V⁵⁺的促进作用。根据不同活化时间催化剂的XRD和Raman分析结果,提出了H₂O/Air/N₂活化气氛下VPO催化剂的晶相演变过程。最后,提出了一种获取高稳态性能VPO催化剂的非原位活化方法,正丁烷氧化生成顺酐的长周期考评结果表明,该方法活化的催化剂稳态性能达到了与原位活化催化剂相同的水平,而活化时间由原位活化的超过100 h缩短至10 h。     

水热处理对HZSM-5分子筛乙苯乙烯烷基化反应性能的影响

针对在保持高选择性的前提下抑制催化剂的快速积炭失活问题,利用X射线衍射(XRD)、氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)、N₂物理吸附-脱附(BET)和吡啶吸附傅里叶变换红外光谱(Py-FT-IR)等手段对水热处理后的HZSM-5催化剂进行表征,并详细考察了水热处理条件对反应性能的影响。结果表明,水热处理温度和时间对催化剂稳定性有显著影响,最佳水热处理条件为T=550 ℃、t=3 h、MHSV_H2↓O=1 h^-1。其中HT-550-3-1催化剂稳定性表现最好,反应32 h后乙苯转化率仅降低了2.6百分点,热重分析发现其炭质量损失率(1.38%)远低于HZSM-5的炭质量损失率(5.08%)。在最佳水热处理条件下的HZSM-5分子筛经过硅(Si)、镧(La)复合改性制得的HT-9%Si-4%La催化剂,在反应温度340~370 ℃、压力101.325 kPa、乙苯质量空速5 h^-1、n(C₈H₁₀)/n(C₂H₄)=5、n(N₂)/n(C₂H₄)=11.3的反应条件下,乙苯转化率高于12.1%,对二乙苯选择性超过97.0%,催化剂稳定运行454 h。     

Ni基双金属催化剂的制备及其加氢脱氧反应性能

采用浸渍法制备了一系列负载于γ-Al₂O₃上的Ni基双金属催化剂,考察助剂金属(Mo, Co, Ce)对Ni基催化剂加氢脱氧反应性能的影响。采用X射线衍射、低温N₂物理吸附、NH₃程序升温脱附、H₂程序升温还原、X射线光电子能谱等表征手段对催化剂进行表征。以正丁醇为模型化合物,在固定床微型反应装置上对催化剂的加氢脱氧性能进行评价,结果表明助剂Ce对催化剂加氢脱氧反应性能的促进作用最为显著,在210℃时基本实现正丁醇的完全转化,助剂Mo对C—O键的活化能力更强,对产物正丁烷的选择性明显高于其余助剂。     

镓硅沸石上的丁烷芳构化

低分子烷烃的芳构化对于石油化学品的生产以及提高汽油辛烷值 ,都是一个具有重大工业重要性的研究领域。前人研究发现 ,用 Ga或 Zn改性的 ZSM- 5沸石对脂肪烃转化为芳烃具有高选择性。在 Ga- HZSM- 5催化剂上 ,52 %的戊烷转化为芳烃 ,而 HZSM- 5上其转化率为 2 3%。人们观察到 ,沸石结构中的 Ga的位置对催化剂的活性具有深刻的影响。本文合成了不同 Si/Ga比的镓硅沸石 ,经结构表征发现 ,该沸石属于 MFI型沸石。在该沸石上 ,用正丁烷为模型化合物进行了催化研究 ,结果显示 ,Ga含量对反应转化率和芳烃选择性具有显著的影响。在很低的…     

Cu/HZSM-5催化剂低温NH3-SCR脱硝性能研究

采用浸渍法制备Cu（x）/HZSM-5系列催化剂并应用于低温NH₃选择性催化还原脱硝性能研究。在固定床微型反应器上进行了O₂存在条件下催化剂的NH₃选择性催化还原NO活性评价,并通过XRD（X射线衍射仪）,SEM（扫描电子显微镜）,NO-TPD（程序升温脱附）,O₂-TPD,TG-DSC-MS（热重-差示扫描量热法-质谱联用）等对催化剂性能进行表征。结果表明,催化剂的催化脱硝活性随着Cu负载量增加而逐渐增强,Cu负载量影响催化剂表面活性物种分布、氧化还原性能和吸附脱附性能,Cu以CuO的形式存在于催化剂表面或空隙中。Cu（6）/HZSM-5表现出较好的低温脱硝性能,与其拥有较好的氧化性能和NO吸附脱附性能等有关,159～378℃时NO的转化率接近100%。     

Cu-K-CoOx@Al2O3催化氧化氯化氢制氯气

采用过量浸渍法制备了一系列Cu-K-CoO_x@Al₂O₃复合氧化物,利用TEM、XRD、N₂吸附-脱附等方法对制备的催化剂进行表征,考察了反应条件对催化剂催化氧化氯化氢性能的影响。表征结果显示,活性组分K₂O和CoO均匀分布在Al₂O₃载体表面,催化剂为典型的介孔结构,工业使用温度范围内(350～430℃)稳定性良好。实验结果表明,Co/Cu摩尔比的增加有利于提高催化剂的催化活性,常压下反应的最佳条件为：410℃,重时空速360 h-1,O₂/HCl进料摩尔比为1∶1,反应时间3 h,在此条件下,Cu/Co摩尔比为10∶5的催化剂活性最高,氯化氢转化率为75.2%。与传统的铜基催化剂相比,Cu-K-CoO_x@Al₂O₃催化剂具有较高的转化率。