CeO_2修饰的Cu/AC催化丙三醇转化制乳酸的研究

采用等体积浸渍法制备CeO_2修饰的Cu/AC催化剂,利用N_2物理吸附、X射线粉末衍射和H_2程序升温还原等表征手段对Cu基催化剂进行表征。结果表明,Cu基催化剂的主要活性组分为Cu纳米粒子;此外,CeO_2和Cu之间有着较强的相互作用。在N_2气氛下,以KOH为碱性添加剂,考察了Cu基催化剂在丙三醇水相催化转化制乳酸反应中的催化性能。结果表明,以CeO_2修饰Cu/AC可显著提高催化剂的催化性能。同时考察了反应温度和反应时间对Cu-CeO_2/AC催化剂催化性能的影响。以Cu-CeO_2/AC-0.3为催化剂,在220℃下反应4 h,丙三醇转化率为100%,乳酸选择性达85.7%。     

铜基催化剂电还原CO2制乙醇的研究

综述了CO₂电化学还原为乙醇的反应机理及用于该反应的铜基催化剂研究进展,包括Cu单质、Cu-M合金、Cu基氧化物及其衍生物和Cu基复合材料;同时介绍了影响催化性能的主要因素,如催化剂粒径、催化剂形貌、电解液组成等,最后展望了Cu基催化剂在CO₂电化学还原为乙醇领域的研究前景,通过优化电极材料和探究金属与载体相互作用,同时结合理论计算来探明反应机理,将有助于开发更高效的电催化材料。     

Cu基CO2合成甲醇催化剂载体的研究进展

氧化物载体与Cu之间的相互作用、CO₂的活化位点、表面反应机理、表面反应路径直接影响CO₂催化加氢的产物分布。因此,探明不同金属–载体的相互作用和界面微观结构至关重要。本文综述了CO₂催化加氢合成甲醇Cu基催化剂载体的研究现状,重点综述了ZnO、ZrO₂、CeO₂、TiO₂这4种具有氧空位的载体,并简单总结了SiO₂、Al₂O₃、Zn-Zr、Ce-Zr、钙钛矿等其他氧化物载体。Cu与ZnO之间的强金属相互作用（SMSI）所形成的Cu/ZnO_x是主要的活性位点,对其微观结构与反应机理研究得较为充分;对Cu/ZrO₂的研究主要集中在ZrO₂晶相的影响,不同的研究者所获得的结论尚存在争议;对Cu/CeO₂的机理研究停留在反向CeO₂/Cu(111)模型表面,负载型催化剂上不同晶面的CeO₂与Cu的相互作用强度不同,并影响反应性能;Cu/TiO₂中TiO₂的影响因素较多,如晶型、晶面等,目前对其研究尚不全面。最后,本文分析并展望了CO₂加氢制甲醇催化剂载体的研究方向,未来将采用与实际催化剂一致的正向模型表面进行基础研究,并基于原位表征手段对反应过程中催化剂的结构变化进行探索,最终设计高效、低成本的多元复合物载体的Cu基催化剂。     

Al_2O_3-ZrO_2复合氧化物对Cu基催化剂选择加氢性能的影响

采用共沉淀法制备Al2O3-ZrO2复合氧化物,并以此为载体制备负载型Cu基催化剂,运用X射线衍射、X射线能谱、扫描电子显微镜对载体和催化剂进行表征。以糠醛气相加氢制糠醇反应为探针,考察复合氧化物对Cu基催化剂选择加氢活性的影响。结果表明,Al2O3-ZrO2复合氧化物中ZrO2的存在会减少CuO与Al2O3的接触,降低Cu基催化剂的深加氢能力;Al2O3有助于延迟ZrO2的晶化,避免活性组分Cu嵌入到ZrO2晶格中导致催化活性下降。载体中ZrO2质量分数为20%时,Cu/Al2O3-ZrO2催化剂选择加氢活性最高,与Cu/Al2O3催化剂相比,该催化剂具有较好的低温加氢活性和高温加氢选择性。     

草酸二甲酯气相法加氢制乙二醇催化剂研究进展

乙二醇是重要的化工原料,广泛应用于阻冻剂、燃料电池和聚酯工业等领域。传统制备乙二醇路线有基于石油路线的环氧乙烷水合法以及基于煤和天然气路线的C₁合成法。C₁路线合成乙二醇是CO氧化偶联生成草酸二甲酯,草酸二甲酯再催化加氢合成乙二醇。设计和制备高效草酸二甲酯加氢催化剂是实现煤制乙二醇工业化关键。草酸二甲酯加氢催化剂主要有Ru基均相催化剂和Cu基非均相催化剂,其中,无Cr的Cu基催化剂(Cu/SiO₂) 是研究重点。影响Cu/SiO₂ 催化性能的主要有载体、制备方法和助剂。载体类型不仅影响活性物种与载体之间的相互作用,而且影响活性物种分散度,具有高表面积和有序介孔结构的载体能够提高Cu物种分散度,从而显著提高催化剂活性。制备Cu/SiO₂催化剂的方法有蒸氨法、浸渍法、沉积沉淀法、离子交换法和溶胶-凝胶法等。蒸氨法制备的Cu/SiO₂形成铜氨络合离子,使Cu物种得到很好分散,还原后催化剂表面Cu+含量较高。Mo、Co、Ni和B等助剂的添加可以调变Cu物种的价态和分散度,提高催化剂性能。添加助剂时,要综合考虑助剂的引入对催化剂酸碱性质、活性物种分散度和载体孔径结构等的影响。研究认为,草酸二甲酯加氢机理是Cu⁰与Cu⁺的协同作用,Cu⁰是催化剂上的活性位点,活化H₂;Cu⁺起亲电子的L酸作用,激化CO键提高草酸二甲酯中酯基的反应。催化剂失活的主要原因是产物乙醇酸甲酯在催化剂表面较难脱附以及反应过程中催化剂烧结。Cu/SiO₂催化剂存在热稳定性差等缺陷,制备高稳定Cu基催化剂是今后发展方向。     

Cu基催化剂催化甘油氢解制备丙二醇

在间歇釜式反应器中考察Cu基催化剂在不同酸性条件下的甘油催化氢解反应性能,采用γ-Al₂O₃、SiO₂和SiC酸碱性不同的载体研究催化剂催化活性和选择性的影响,结果表明,3种载体的Cu基催化剂均对1,2-丙二醇的生成有较高的催化活性和选择性,但只有弱酸性SiO₂为载体时生成1,3-丙二醇。研究在底物中添加H₂SO₄（B酸）对甘油氢解反应性能的影响,发现质子酸的存在有利于1,3-丙二醇的生成,但易导致副反应发生,使1,2-丙二醇选择性大幅降低。研究用磷钨酸改性的Cu/SiO₂催化剂对甘油氢解反应的催化活性的影响,发现磷钨酸的加入有利于甘油氢解为1,3-丙二醇,且酸性越强,越容易发生副反应。随着Cu/HWP/SiO₂催化剂焙烧温度的升高,酸性减弱,丙二醇选择性提高,推测出质子酸作用下Cu基催化剂的甘油氢解反应机理。     

含CO2合成气低温合成甲醇的研究

以含CO₂的合成气为原料,Cu-Zn基催化剂,醇溶剂,低温、低压（443 K、3.0 MPa）下合成甲醇。考察了时间、溶剂和催化剂对反应的影响。结果表明,随着反应时间的增加,碳的总转化率、甲醇选择性及收率均逐渐增加;醇溶剂参与反应,但并不被消耗,起到助催化作用,且2-丁醇溶剂表现出较高的反应活性;ZnO、Y₂O₃、La₂O₃、MgO和Al₂O₃作为载体制得的Cu/M_xO_y催化剂,Cu/ZnO呈现出较高的反应活性;稀土元素La作为助剂,能提高Cu-Zn基催化剂的活性,当使用n(Cu)∶n(Zn+La)=1∶1,且n(Zn)∶n(La)=3∶2的Cu/ZnO/La2O3催化剂进行甲醇合成反应时,碳总转化率、甲醇的选择性和收率均高于Cu/ZnO催化剂。     

合成气制多碳醇技术进展

综述了合成气(CO+H_2)制多碳醇的工艺及催化剂研究进展。详细介绍了相关的工艺开发国内国外状况,对铑基催化剂、改性甲醇合成催化剂(高压/高温、中压/低温)、改性FT催化剂和含碱金属硫化物等常用四种合成气制多碳醇催化剂进行了详述,并简要分析了工艺因素对多碳醇合成的影响。近年来,改性的FT催化剂受到关注,特别是Co Cu、Cu Fe基体系催化剂研究取得了一定进展。     

乙烷氧氯化反应制氯乙烯的研究

介绍了乙烷氧氯化反应制氯乙烯的研究情况,对Cu基催化剂的催化活性进行了评价。研究结果表明：助剂KCl、CeO2、LaCl3或La2O3均可显著提高Cu基催化剂的活性和稳定性。     

费托合成铁基催化剂助剂的研究概述

介绍了费托合成铁基催化剂常用助荆K、Cu、SiO2、Al2O3的研究情况;分析了费托合成Fe基催化剂助剂的效应和机理,并对今后催化剂的研究提出了一点建议.     

粉煤灰负载TiO_2基材料的制备及其对煤气化废水的处理研究

利用HCl、NaOH对活化后的粉煤灰进行酸碱浸提,并以改性粉煤灰为载体,采用溶胶-凝胶法制备了粉煤灰负载Cu⁽²⁺⁾掺杂的TiO_2基复合材料(Cu(2+)掺杂的TiO_2基复合材料(Cu⁽²⁺⁾-TiO_2/FCA),然后用其处理煤气化废水,通过测定不同条件下气化废水降解后COD的值,研究了降解温度、投放量、Cu(2+)-TiO_2/FCA),然后用其处理煤气化废水,通过测定不同条件下气化废水降解后COD的值,研究了降解温度、投放量、Cu⁽²⁺⁾掺杂量对催化剂活性的影响,最后利用XRD、SEM等对光催化剂的形貌和晶型结构进行了表征,研究粉煤灰负载TiO_2基材料的光催化可能机理。结果表明,Cu(2+)掺杂量对催化剂活性的影响,最后利用XRD、SEM等对光催化剂的形貌和晶型结构进行了表征,研究粉煤灰负载TiO_2基材料的光催化可能机理。结果表明,Cu⁽²⁺⁾掺杂量为10%的Cu(2+)掺杂量为10%的Cu⁽²⁺⁾-TiO_2/FCA复合材料对于200 m L、COD初始浓度为863.5 mg/L的煤气化废水在温度60℃、投放量4 g时,光催化效果才能达到最佳,COD降解率达到90.1%。     

用于HC-SCR还原NOx的Cu基分子筛催化剂研究进展

烃类化合物选择性催化还原(HC-SCR)是一种有效的脱硝技术，但是在较低温度下Cu基分子筛催化剂用于HC-SCR催化还原NO_x存在催化活性较低、活性温度窗口较窄的问题。本文针对铜/分子筛催化剂选择催化还原NO_x的研究进展，系统介绍了负载型Cu基分子筛催化剂在HC-SCR应用中的反应机理以及载体、负载Cu含量、制备工艺、还原剂、H₂O和SO₂对催化活性的影响。发现掺杂与铜产生协同作用的金属助剂有助于提高低温催化活性。最后提出了制备具有优异低温催化活性的HC-SCR铜基分子筛催化剂的策略和今后开发高效性能催化剂的研究方向，例如适当增加Cu负载量、控制Si/Al比以及进一步提高金属活性组分的分散性。     

铜系低温选择性催化还原脱硝催化剂的研究进展

选择性催化还原（SCR）技术已广泛应用在燃煤电站烟气脱硝技术中,开发低温高活性、高抗中毒性能的催化剂体系已经成为国内外学者的研究重点。Cu系催化剂由于具有良好的脱硝性能及水热稳定性,得到了广泛的研究和关注。本文综述了近年来活性组分Cu负载在TiO₂、Al₂O₃、碳基材料和分子筛等材料上的研究进展;重点分析了Cu系催化剂低温SCR反应机理,主要包括Eley-Rideal （E-R）机理和Langmuir-Hinshelwood （L-H）机理,同时分析了SCR反应的两个必然过程：吸附（NH₃吸附和NO_x吸附）和反应;简要地介绍了Cu系催化剂的抗水抗硫中毒性能研究现状以及反应机理,同时介绍了碱金属中毒、飞灰和催化剂烧结对催化剂失活的影响,结合生命周期分析SCR脱硝系统还原剂氨和尿素对NO排放的影响。在此基础上展望了未来铜系催化剂的研究方向：采用新型方式对催化剂进行改性、进一步采用表征和模拟技术研究催化体系的反应机理、优化锅炉和催化剂设计减轻催化剂失活以及研究适用于其他还原剂条件的高选择性催化剂。     

丙三醇水蒸气重整制氢M/Al2O3催化剂

以Al2O3为载体,采用浸渍法制备了Cu、Co、Ni、Pt/Al2O3四种单一组分催化剂(M/Al2O3)。研究了M/Al2O3催化剂对丙三醇水蒸气重整制氢反应的适用性及反应行为;考察了制备条件及还原条件,通过活性、稳定性及抗积炭性进行了催化剂的活性评价,并对催化剂进行了TPR、XRD表征。研究发现M/Al2O3催化剂用于丙三醇水蒸气重整制氢均表现出一定活性;其中Cu/Al2O3催化剂具有一定的抗积炭性;Pt/Al2O3催化剂表现出较好的抗积炭性、高温活性,但稳定性较差;Co/Al2O3催化剂表现出较好的稳定性;Ni/Al2O3催化剂表现出较好的低温活性。     

Cu/SiO2催化剂在醋酸甲酯加氢制乙醇反应中失活比较

采用固定床微型反应器考察Cu/ZnO和Cu/SiO₂催化剂在醋酸甲酯加氢制乙醇反应中的稳定性,分别反应1 000 h和750 h后,Cu/ZnO和Cu/SiO2催化剂均失活。采用物理吸附、DTG、原位XRD和H₂-TPR等对失活前后Cu/ZnO和Cu/SiO₂催化剂进行比较。结果表明,Cu/ZnO和Cu/SiO₂催化剂在醋酸甲酯加氢制乙醇反应中失活机理不同,Cu/ZnO 催化剂失活的主要原因是Cu晶粒长大,催化剂上ZnO晶粒同时长大;Cu/SiO₂催化剂失活主要原因是积炭物种对催化剂孔道的堵塞和对活性位的覆盖。     

无机钠盐对沉淀法制备Cu/SiO_2催化剂的影响

采用沉淀法制备了3种催化剂,分别为铜质量分数20%的Cu/SiO_2催化剂、在沉淀过程中加入氯化钠的Cu/SiO_2催化剂,以及在沉淀过程中加入硝酸钠的Cu/SiO_2催化剂。利用H2-TPR法和BET法对制备的3种催化剂进行了物理化学性质及微观结构的表征;以仲丁醇脱氢作为探针反应,对3种催化剂进行了活性评价,考察了无机钠盐对催化剂的物理化学性质、微观结构及催化脱氢性能产生的影响。结果表明:在沉淀法制备催化剂过程中,加入无机钠盐能显著增大催化剂的孔径,从而有利于反应物进入催化剂微观孔道,并与其内部的活性位进行催化反应,使催化剂的活性大大提高;Cu/SiO_2催化剂的仲丁醇的转化率仅为6%左右;而加入氯化钠和硝酸钠的2种Cu/SiO_2催化剂,其仲丁醇转化率分别可达60%~70%和50%~60%。     

Cu/ZrO_2催化剂研究进展及一种新型催化剂制备方法的提出

介绍了Cu/ZrO_2催化剂的几种制备方法,综述了添加镧、镍单质及其氧化物为助剂对Cu/ZrO_2催化剂进行改性研究的进展,最后提出了一种用于二乙醇胺脱氢反应的新型复合催化剂Cu/ZrO_2-RGO(铜/二氧化锆-还原氧化石墨烯)的制备方法。     

铜含量对Cu/CeO2水煤气变换催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备了不同铜含量的Cu/CeO₂水煤气变换催化剂，考察了铜含量对催化活性的影响。结果表明，Cu/CeO₂催化剂呈现出良好的水煤气变换活性。铜含量对催化活性有显著影响，铜摩尔分数为50%时，催化剂的低温活性最高，在200 ℃时CO转化率达到66.1%。Cu/CeO₂与FBD型铁基高温变换催化剂相比，具有低温活性好、活性温区宽的特点。用XRD、N2吸附法、H₂-TPR和CO-TPD对催化剂进行了表征，结果表明,无定形CuO、纳米颗粒CuO等可能是催化反应的活性物种，晶粒CuO对催化活性影响不大。铜含量的催化剂在不同温度下呈现出不同的活性。     

负载型双核配合物Cu2(μ-iOPr)2/SiO2的制备与表征及其超临界条件下合成DMC的反应性能

采用表面改性和离子交换相结合的方法制备了SiO2负载的Cu2(μ-iOPr)2双核配合物催化剂,用化学分析、IR、TPD-MS和超临界反应技术考察了催化剂的表面构造及CO2和CH3OH在催化剂上的化学吸附和超临界条件下的反应性能.结果表明负载型双核配合物Cu2(μ-iOPr)2/SiO2中金属离子Cu2+与载体SiO2表面O2-以双齿配位键合,配体以桥基形式连接双金属离子形成双核物种Cu2(μ-iOPr)2;CO2在催化剂表面存在桥式和异丙氧碳酸酯基两种吸附态,其中异丙氧碳酸酯基吸附态是生成DMC的关键物种;CH3OH在催化剂上只有一种分子吸附态.在适宜的超临界条件(温度130℃,压力7.5MPa,催化剂/甲醇=0.05(质量比))下,DMC的选择性为100%,甲醇的转化率可达5%左右.     

镍与铜的相互作用对于苯甲醇催化氧化性能的影响

通过共沉淀法制备了不同配比的Ni-Cu催化剂,并采用XRD、TPR和XPS表征方法研究了镍铜相互作用对苯甲醇的催化氧化性能的影响。结果显示,当催化剂体系中只有Ni时,催化剂组分为Ni(OH)₂;当催化剂体系含有Ni和Cu时,催化剂组分为Ni(OH)₂和Cu(OH)₂混合晶相;当催化剂体系中仅含Cu时,催化剂组分为CuO;并且由于镍、铜的相互作用,催化剂的还原温度降低,Ni的存在阻止了Cu(OH)₂晶相转变为CuO。此外,催化剂体系中Ni含量越高,其催化活性也越高,Ni的存在提高了Cu的催化性能。