双金属-氮掺杂炭催化剂的制备及其电催化CO2性能

金属-氮掺杂炭是一类新兴的应用于CO₂还原反应(CO₂RR)的非贵金属电催化剂。目前的制备方法主要采用浸渍法为主的后处理方式，通常涉及较多的步骤，且金属种类单一。以4,4’-联吡啶为配体、硝酸铁和氯化铜为金属节点，通过配位竞争的策略合成FeCu配位聚合物，后经原位热处理得到FeCu-N-C系列催化剂。分别采用SEM、TEM、XRD、N₂吸附-脱附等技术对催化剂形貌结构、金属物种状态、孔隙结构等进行了表征。采用三电极体系评价了FeCu-N-C系列催化剂在电催化CO₂RR产合成气(CO/H₂)中的性能。结果表明，通过调控Fe、Cu的物质的量比、炭化温度、金属组合等条件可调控合成气中n(CO)/n(H₂)的比例。在较宽电位范围内(-0.7～-1.3 V)生成的合成气中n(CO)/n(H₂)可在0.15～3.33调控，可满足甲醇合成、费托反应及合成气发酵等重要反应的供给气配比。     

Fe 2(SO4)3/SiO2 催化合成环己酮1,2-丙二醇缩酮

采用溶胶-胶凝法和浸渍法制备了二氧化硅负载的硫酸铁[Fe₂(SO₄)₃/SiO₂]固体酸催化剂,以环己 酮和1,2-丙二醇为原料,在无溶剂条件下合成了环己酮1,2-丙二醇缩酮。考察了Fe₂(SO₄)₃/SiO₂ 固体酸催化剂 的焙烧温度、Fe₂(SO₄)₃ 在SiO₂ 上的负载量、醇酮物质的量比、催化剂质量和反应时间等因素对产品收率的影响。 实验结果表明,Fe₂(SO₄)₃/SiO₂ 固体酸是合成环己酮1,2-丙二醇缩酮的理想催化剂,较适宜的反应条件为:催化 剂的焙烧温度300℃、Fe₂(SO₄)₃ 在SiO₂ 上的负载量20%、环己酮与1,2-丙二醇的物质的量比1∶1、催化剂质量 分数5%和反应时间70min。在此条件下,环己酮1,2-丙二醇缩酮收率达到98.21%。Fe₂(SO₄)₃/SiO₂催化剂具 有良好的稳定性,重复使用5次后环己酮1,2-丙二醇缩酮的收率为88.90%。     

均相催化CO2加氢制备MeOH的研究进展

大气中CO₂质量分数于2021年创下历史新高（414.7 \mathrm{\mu }\mathrm{g}/\mathrm{g}）,由此引发的一系列生态环境问题已成为不争的事实。为解决全球变暖的问题,CO₂资源化利用势在必行。从CO₂利用和甲醇（MeOH）经济性角度看,CO₂加氢制备MeOH是一个非常具有发展潜力的能源路线,可作为实现碳中和的关键路径之一。总结了均相体系中以H₂作为还原剂,还原CO₂制备MeOH的最新进展;围绕CO₂直接加氢制备MeOH、经CO₂衍生物加氢制备MeOH以及经HCOOH歧化制备MeOH等3条路径,介绍了每条路径中涉及的催化剂体系设计、构?效关系以及反应机理;概述了每条加氢路径存在的不足,并提出了实现工业化CO₂加氢制备MeOH需解决的问题。     

改性多孔双金属CO2吸附剂的制备及其性能研究

随着环保要求的日益提高,煤制烯烃下游的烯烃聚合反应对原料越来越高的要求,二氧化碳的脱除受到越来越多的关注。本文采用二乙烯三胺(DETA)作为沉淀剂制备多孔铝-镁双金属载体,并将Na₂CO₃作为活性组分通过物理浸渍法负载到多孔载体上,制备出改性多孔双金属CO₂吸附剂。控制相同的评价条件,在固定床微反应器上对双金属CO₂吸附剂进行性能评价,通过对比CO₂吸附剂的穿透容量、饱和吸附量以及累计吸附量的大小,确定了CO₂吸附剂的最佳金属配比。     

助剂对CuO-ZnO-ZrO2 催化剂CO2 加氢制甲醇性能的影响

采用燃烧法制备了Al₂O₃、CeO₂、NiO 金属氧化物改性的CuO-ZnO-ZrO₂ 催化剂,通过X 射线衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、H2-程序升温脱附(H2-TPD)、CO₂-程序升温脱附(CO₂-TPD)表征手段,探讨Al₂O₃、CeO₂、NiO 助剂对催化剂物相组成及微观结构的影响,且在固定床连续流动反应装置上考察了添加3种不同助剂对CO₂ 加氢合成甲醇性能的影响。结果表明,Al₂O₃、CeO₂、NiO 助剂均有助于提高CuO-ZnO-ZrO₂ 催化剂的活性,且添加适量CeO₂ 的催化剂催化效果最好;3种助剂都可以抑制CuO 晶粒的生长和提高CuO 的分散度,从而更利于催化剂的还原和H2 的吸附解离;3种金属氧化物助剂均可不同程度地调变催化剂表面碱强度和碱性位数目,较之NiO 改性的催化剂,Al₂O₃ 和CeO₂ 改性的催化剂表面碱强度更强,碱性位数目也更多,从而更利于CO₂ 的吸附活化。     

典型煤灰组分与热解产物相互作用的研究

以CaSO₄、Fe₂O₃作为煤灰典型组分,开展典型煤灰组分与热解产物(热解气、半焦)相互作用的实验研究,并针对一些新反应、新结论利用HSC进行热力学验证.结果表明,热解温度范围内热解还原气(H₂、CO)与CaSO₄或Fe₂O₃发生氧化还原反应,降低了H₂和CO浓度,升高了CO₂浓度.半焦与CaSO₄或Fe₂O₃混合物在高温下逸出大量CO和CO₂.结合热力学分析,可以推断固体碳基还原剂被CaSO₄或Fe₂O₃大量氧化成CO和CO₂,且随着温度的升高,气体产物中CO比例逐渐增加,而CO₂比例一直下降.此外,实验及热力学研究均证明Fe₂O₃氧化活性高于CaSO...     

大孔Ｎｉ２Ｐ／γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂的制备及加氢脱硫性能研究

采用酸沉淀法制备大孔γ－Ａｌ_２Ｏ_３为载体,并用浸渍法制备Ｎｉ_２Ｐ（２５％）／γ－Ａ１_２Ｏ_３催化剂。ＢＥＴ、ＸＲＤ、压汞法的分析结果显示：合成大孔γ－Ａｌ２Ｏ３载体晶型良好,且具有适宜比表面积和孔结构。催化剂经原位还原处理后,以柴油为原料在连续固定反应装置上,考察了催化剂的制备条件及反应条件对催化剂加氢脱硫活性的影响。结果表明：当载体合成温度为８０℃,反应ｐＨ为８,反应条件为温度３６０℃、压力４．０ＭＰａ、空速１．０ｈ^－１、氢烃体积比５００∶１时,催化剂的加氢脱硫活性最好,柴油的脱硫率可达９８．２％。     

应用沸石胶囊催化剂制备生物汽油(英文)

制备了一种具有Core (Co／Al2O3)／Shell(H beta沸石膜) 结构的沸石胶囊催化剂,并用来在费托合成反应中进行异构烷烃的合成.对该沸石胶囊催化剂的分析表征结果表明其具有一个紧凑、完整的H beta沸石壳.在使用该沸石胶囊催化剂的费托合成反应中,C12+烷烃的生成被完全抑制,并获得了不同于传统Anderson Schultz Flory (ASF)产物分布规律的狭窄区域产物分布.在合成产物中,短链异构烷烃的选择性被显著提高,同时也伴随烯烃产物选择性的提升.基于该沸石胶囊催化剂,通过沸石胶囊担载钯方法制备了另一种具有 Core／Shell／Paint 三分结构的新颖沸石胶囊催化剂.得益于钯的催化加氢和氢溢流的功能,在基于该三分结构的费托合成反应中,烯烃产物被有效的催化加氢为烷烃,且大部分被转化成了异构烷烃.反应结果表明这种三分结构的沸石胶囊催化剂是非常有效的,特别对于那些连续、多步的化学反应体系.     

Fe3O4/SnS2的制备及其催化性能研究

为提高Fe₃O₄的类芬顿效果,基于光助类芬顿催化氧化技术,在共沉淀法制备Fe₃O₄的基础上采用醇热法制备能高效降解亚甲基蓝的Fe₃O₄/SnS₂催化剂。建立了以Fe₃O₄/SnS₂为催化剂的光助类芬顿催化氧化体系,分析不同制备及降解条下Fe₃O₄/SnS₂的类芬顿活性,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对Fe₃O₄/SnS₂材料进行表征。结果表明：当Fe₃O₄和SnS₂物质的量比为1∶1时,Fe₃O₄/SnS₂的催化效果最好;亚甲基蓝溶液pH为3.0、Fe₃O_...     

甲烷催化裂解制备碳纳米管过程中二氧化碳的影响

生物质发酵沼气含有高浓度CH₄,具有制备碳纳米管的潜力,但其中所含的大量CO₂对碳纳米管制备存在潜在影响. 研究了CH₄催化裂解制备碳纳米管过程中CO₂的影响,使用商用Ni基催化剂和水平管式炉装置开展碳纳米管制备试验,采用TPR、TPO、SEM、TEM等手段对催化剂和碳纳米管进行表征. 650 ℃时催化裂解效率最高,碳产物最大质量为催化剂质量的4倍,其中主要产物为多壁碳纳米管. CO₂对最佳催化裂解温度、催化裂解效率及多壁碳纳米管产量无显著影响,但CO₂的存在增加了碳纳米管内外径、长度和平滑度. 这可能是由于CH₄催化裂解产生无定形积碳,阻碍碳纳米管生长; 而CO₂与积碳反应清除积碳,促进了碳纳米管生长. 从CO₂的影响来看,沼气制备碳纳米管具有可行性.     

二氧化碳电化学还原用铜基催化剂研究进展

随着经济高速发展,对能源的需求持续增加,二氧化碳(CO₂)气体的排放量也日益增长。CO₂电化学还原(ERC)制备燃料和化学品技术是实现CO₂转化利用及可再生能源储存的有效途径。铜(Cu)基催化剂是一类能够以较高效率将CO₂直接还原为高附加值化学品（如碳氢化合物）的催化剂,因而是ERC技术的研究重点之一。重点综述了近几年ERC技术用Cu基催化剂的主要研究进展。首先概述了ERC的反应原理及其存在的技术挑战,然后从铜金属催化剂、多金属铜基催化剂、铜氧化物及其衍生催化剂和铜?有机物复合催化剂方面,讨论了Cu催化剂结构、组成的协同调控策略。此外,还分析了Cu基催化剂的研究进展和仍待解决的问题,最后对该类催化剂的发展方向进行了展望。     

可磁性回收钯催化剂的制备及其催化Suzuki偶联反应

利用淀粉包覆四氧化三铁(Fe₃O₄)内核并负载原位生成零价钯(Pd~((0)))的方法,制备了可磁性回收的钯(Pd)催化剂Fe₃O₄@Starch-Pd~((0)),研究其催化Suzuki偶联反应制备联苯化合物的性能。结果发现,该催化剂可以在空气氛围内、温和条件下催化系列卤代芳烃和芳基硼酸之间的Suzuki偶联反应。此外,催化剂具有一定的结构稳定性,通过磁性分离后,重复使用4次,催化活性稍有下降。     

CO2电化学还原制CO金属催化剂的研究进展

利用可再生能源CO₂电化学还原制CO是实现“碳中和”目标及可再生能源储存的有效途径之一。简述了CO₂电化学还原的优势及基本反应原理,综述了近年来水溶液中CO₂电化学还原制CO金属电催化剂的研究进展。从制备纳米粒子并调控其组成和结构、构筑合金、设计金属中心和配体与载体的结构以及开发单原子催化剂等方面,重点讨论了单金属纳米催化剂、双金属催化剂、金属有机络合物催化剂和单原子催化剂对CO₂电化学还原制CO性能的影响及相关反应机理,总结了各类催化剂的优缺点,对CO₂电化学还原制CO金属催化剂的发展方向进行了展望。     

ZrxCe1-xO2/NC催化CO2和苯乙烯-锅法制环碳酸酯

CO₂与烯烃转化为环碳酸酯是当前一种有效的固碳策略,为此设计了一种掺氮多孔碳负载锆铈双金属(Zr_xCe_1-xO₂/NC)催化剂。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、 N₂-吸附、 CO₂和NH₃程序升温脱附(CO₂-TPD和NH₃-TPD)等表征了催化剂的形貌、物相、孔结构以及酸碱两性特征。结果表明,该催化剂可在无卤条件下催化CO₂和苯乙烯一锅法制备环碳酸酯,特别是Zr_0.75Ce_0.25O₂/NC在2 MPa CO₂下,采用80℃/8 h和150℃/8 h分段工艺,实现了74.87%的转化率和80.43%的环碳酸酯选择性,这归因于氧化铈(CeO₂)和氧化锆(ZrO₂)在碳载体上的均匀分散,以及丰富的酸-碱性位点协同作用。     

超声(US)/Fe-Ni-Ce复合催化剂降解甲基橙废水的性能研究

以硝酸盐为原料,γ-Al₂O₃为载体,采用浸渍法制备一系列铁基复合催化剂。采用高级催化氧化法,H₂O₂为氧化剂,将制备的催化剂用于降解甲基橙废水。并对该降解反应的动力学及热力学进行探究。结果表明:制备的铁基催化剂均具有良好的催化活性,其中,以三元催化剂Fe-Ni-Ce的活性最好:在298 K,pH=6的条件下,反应40 min,甲基橙的降解率达到了98.99%。降解反应符合一级动力学方程,且降解反应为放热反应,表观活化能Ea=14.92 k J/mol。超声对高级氧化反应有良好的促进作用,催化剂不易失活,可循环使用。 更多还原     

不同方法合成Y沸石包覆Ru金属催化剂及其性能研究

采用原位水热法、离子交换法、浸渍法制备了系列Y沸石包覆Ru金属催化剂,讨论了采用原位水热法合成过程中Ru金属的添加顺序及不同合成方法对沸石物性及催化性能的影响;采用XRD、XRF和SEM等方法表征了沸石的组成和结构性质;采用H₂?TPR、H₂?TPD、TEM、CO?IR和XPS等表征方法表征了沸石中Ru金属的存在状态;采用NH₃?TPD和Py?IR表征了沸石的酸性质。结果表明,Ru金属的添加顺序对原位水热法合成的沸石影响较小;原位水热法合成的沸石包覆金属效果最好;在异丁烷异构化制正丁烷的反应中,所得Ru@HY?Si具有最高的异丁烷转化率及正丁烷选择性,在反应温度为673 K、质量空速为4 h^-1时催化活性最佳。     

制备方法对负载型ＦｅＳ／Ａｌ２Ｏ３ 催化剂催化性能的影响

用原位合成法、水热法、共沉淀法和浸渍沉淀法分别制备了负载型纳米Ｆｅ_２Ｏ_３／Ａｌ_２Ｏ_３ 催化剂前驱体,并进一步将其还原和硫化制成ＦｅＳ／Ａｌ_２Ｏ_３ 催化剂用于Ｈ_２Ｓ分解制氢的反应中,同时用ＢＥＴ、ＸＲＤ、ＴＰＲ和ＩＲ等对催化剂或前驱体的比表面积、晶相结构、孔径分布、还原性和吸附性等进行了表征。结果表明,原位合成法制备的ＦｅＳ／Ａｌ_２Ｏ_３催化剂平均粒径较小,比表面积较大,有利于催化剂的还原和硫化,Ｈ_２Ｓ在该催化剂表面形成的化学吸附态较强,Ｈ_２Ｓ容易发生解离,初活性高于其他方法制备的催化剂,反应６０ｈ后催化剂的活性没有出现明显下降。     

Ni/SiO2催化剂催化2-硝基-4-乙酰胺基苯甲醚加氢性能研究

Ni系催化剂具有原料丰富,价格低的优点,本研究将Ni负载在SiO₂表面,用于2-硝基-4-乙酰胺基苯甲醚(NMA)加氢反应。Ni/SiO₂催化剂采用溶胶-凝胶法制备,用BET、XRD、SEM、TEM、NH₃-TPD、H₂-TPR等表征技术对催化剂结构进行表征,考察了加氢反应性能随催化剂结构、反应温度和压力变化规律。以商用雷尼镍催化剂作为对照,考察催化剂催化NMA加氢反应性能。研究结果表明：Ni负载量为30%时,Ni/SiO₂催化剂适量的酸性和Ni纳米粒子之间的协同作用使得Ni/SiO₂表现出最高的催化活性;在100℃、加氢压力1.8 MPa条件下反应2 h, NMA转化率达到100%,目标产物2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚(AMA)选择性超过99.3%。     

烯基琥珀酸酐的催化合成

以C₁₃~C₁₄的内烯烃和顺丁烯二酸酐制备烯基琥珀酸酐为探针反应,利用SO₄ ^2- /TiO₂ 固体酸催化剂 催化合成了烯基琥珀酸酐,考察了催化剂的催化活性和稳定性,利用气相色谱对产品的收率进行定量分析。结果表 明,SO₄^2- /TiO₂ 催化剂在烯基琥珀酸酐的合成中具有较高的催化活性和良好的稳定性。最佳条件是催化剂焙烧温 度为550℃,反应温度为190℃,反应时间为5h,催化剂质量为反应物总质量的1%,n(内烯)∶n(酸酐)=3∶1,抗 氧剂2,6-二叔丁基对甲酚质量为反应物总质量的0.5%,此时,烯基琥珀酸酐的收率可达46.8%。     

不同形貌CeO2催化CO2合成环状碳酸酯的研究

以不同形貌CeO₂为催化剂，催化CO₂和1,3-丙二醇合成三亚甲基碳酸酯。通过SEM、TEM、XPS和XRD对不同形貌CeO₂的结构和组成进行了表征。结果表明，当以棒状CeO₂为催化剂、2-氰基吡啶为脱水剂，在反应温度为130℃、反应时间为4 h时，三亚甲基碳酸酯的收率为72.5%;R-CeO₂具有较多的缺陷位点数量和适宜的比表面积，平均粒径小且具有中等数量的路易斯酸性位点。在此基础上对底物范围进行了拓展，实验结果显示五元环状碳酸酯和六元环状碳酸酯均能得到较好的收率。