含锰铜基甲醇催化剂的性能及其结构研究

用一步并流共沉淀法制备了CuO/ZnO/Al₂O₃和CuO/ZnO/Al₂O₃/MnO₂两种甲醇合成催化剂。通过测试它们的初活性及耐热后的活性可知, 含锰的催化剂CuO/ZnO/Al₂O₃/MnO₂具有较好的热稳定性。 利用XRD 和SEM 等实验手段, 对催化剂的结构和形貌进行了考察。 并研究了反应条件对催化剂活性的影响。     

ＣeＯ２对Cu-ＺnＯ催化剂性质和CO２加氢反应性能的影响

运用活性评价、ＸＲＤ、ＴＰＲ、ＣＯ_２-ＴＰＤ和积炭测定手段,探讨了CeＯ_２对Cu-ＺnＯ催化剂性质和CO_２加氢反应性能的影响。结果表明,催化剂经CeＯ_２改性后,CuＯ晶粒明显长大,致使催化剂还原难度增加;有利于CO歧化反应进行,使催化剂上积炭量增加;CO_２吸附量减少,CO_２加氢生成甲醇的活性增加。     

硅橡胶/陶瓷复合膜反应器中CO2合成甲醇(Ⅲ)过程实验研究

对在由硅橡胶 /陶瓷复合膜所构成的膜反应器中进行的CO₂ 加氢合成甲醇的复杂反应体系CO₂ +3H₂=CH₃ OH +H₂ O与CO₂ +H₂=CO +H₂ O开展实验研究 .考察了硅橡胶 /陶瓷复合膜在合成含氧化合物反应过程中的作用 ,并讨论了CO₂ 与H₂ 合成甲醇反应的膜反应过程参数对反应行为的影响 ,对部分理论分析结果进行验证 .在实验条件下 ,CO₂ 合成甲醇复杂反应体系中的主反应转化率较传统的固定床反应器提高了 2 2 %     

K2O影响Cu/ZnO催化剂CO2加氢反应性能的原因分析

运用活性评价、XRD、TPR、CO2-TPD、CO-TPD等手段,分析了K₂O影响Cu/ZnO催化剂CO₂加氢反应性能的原因。试验结果表明,甲醇收率大幅度降低的原因是CuO-ZnO催化剂经K₂O改性后,催化剂还原难度增加;提高了金属Cu的电子密度,促进了CO的歧化反应;催化剂还原后,对CO₂的吸附量大为减少。     

海泡石和稀土对镍催化剂性能的影响

本文研究了海泡石和稀土Sm镍催化剂的苯加氢活性及CO_２甲烷化活性的影响，并用XPS、活性比表面积及CS_２中毒等方法表征了催化剂的表面性质。结果表明，海泡石和稀土Sm能提高镍催化剂的加氢活性和抗毒性，并能增大活性镍的比表面及镍上的电子云密度，降低CO_２甲烷化反应的活化能。     

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。     

载体对Ni基催化剂催化蒽醌加氢活性的影响

研究了载体对Ni基催化剂用于蒽醌法制备H₂O₂加氢活性的影响,同时对比了骨架镍的催化活性,考察Ni负载量对催化剂活性的影响。结果表明,负载在SiO₂上的催化剂比负载在γ-Al₂O₃上的催化活性高,对于Ni/SiO₂催化剂,Ni负载质量分数28.57%～50%时,加氢活性较高,按单位质量纯Ni上H₂O₂产量计算,Ni/SiO₂优于骨架镍催化剂,Ni负载量过高时,加氢活性降低。2-乙基蒽醌在Ni/SiO₂催化剂上的加氢为结构敏感型反应,当Ni在SiO₂的分散度达到约18%时,催化活性较佳。     

发泡镍负载CuO/ZnO/Al2O3对甲醇水蒸汽重整的催化作用

以三维网状多孔发泡镍为载体，制备了负载CuO/ZnO/Al₂O₃的催化剂，研究了催化剂对甲醇水蒸汽重整制氢气的催化作用，考察了催化剂的制备方法、重整反应温度、催化反应器液体空速对催化反应以及催化剂稳定性的影响。结果表明，通过预先在发泡镍上包覆一层Al₂O₃，能够提高催化剂负载的均匀性，所制备的催化剂具有很好的低温初活性和选择性。在反应温度为220 ℃，液体空速为7.2 h^-1的条件下，甲醇初始转化率为98.36%，CO₂选择性为98.4%，产品气中CO摩尔分数为0.41%。通过40 h的连续实验，甲醇转化率始终维持在80%以上，产品气中CO摩尔分数保持在0.5%，CO2的选择性维持在98%。     

助剂二氧化硅对CO2加氢制备甲醇CuO-ZnO-Al2O3-ZrO2催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备了一系列CuO-ZnO-Al₂O₃-ZrO₂(CZAZ)催化剂,用于二氧化碳加氢合成甲醇。通过加入少量的助剂二氧化硅得到了一系列CZAZ/SiO₂改性催化剂。采用XRD、BET、H₂-TPR、NH₃-TPD以及CO₂-TPD等技术进行表征,研究了助剂二氧化硅含量对催化剂的物理化学性质以及组织结构的影响。结果表明,助剂二氧化硅的含量对催化剂的组织结构具有较大的影响。同时评价了该组催化剂参与二氧化碳加氢合成甲醇反应的催化性能。测试结果表明,采用助剂二氧化硅质量分数为4%的改性催化剂,表现出较为优良的催化活性。助剂二氧化硅促进了活性组分氧化铜的分散,并且经过二氧化硅改性的CZAZ催化剂具有更大的比表面积,这些因素都对该催化剂在二氧化碳加氢合成甲醇方面的良好表现起到重要作用。     

铁改性HMS催化氧化苯甲醇合成苯甲醛

以十二胺为模板在中性条件下合成了Fe-HMS介孔分子筛,研究了不同硅铁比Fe-HMS对苯甲醇催化氧化反应的影响。利用XRD、BET、SEM和H₂-TPR等方法对合成的催化剂进行了表征。考察了Fe-HMS对苯甲醇氧化反应的影响。结果表明,Fe³⁺ 离子进入了分子筛骨架,Fe-HMS分子筛具有均一的蠕虫状介孔结构。焙烧后的Fe-HMS中Fe³⁺ 主要以Fe₂O₃形式存在于骨架中。对苯甲醇液相选择性氧化反应,Fe-HMS分子筛的催化活性高于Fe-SiO₂。在85℃、Si/Fe摩尔比为25∶1、醇/双氧水摩尔比为1∶2、催化剂含量为4%、反应时间4 h条件下,苯甲醇的转化率和苯甲醛的选择性分别为65.1%和74.6%。     

氧化铈形貌对甲醇水蒸气重整制氢CuO/CeO2催化剂性能的影响

采用简单的改变焙烧气氛的方法改变水热法合成的CeO2纳米材料的形貌,得到的CeO2纳米材料再通过浸渍法制备CuO/CeO2催化剂,并将其应用于甲醇水蒸汽重整制氢反应。采用SEM、XRD、BET、H2-TPR、N2O滴定和XPS等对催化材料进行了表征,着重探讨了氧化铈形貌对催化剂结构、性质和性能的影响。结果表明,纳米棒状结构的CeO2负载CuO后得到的CuO/CeO2催化剂性能最佳,这主要是因为纳米棒状结构的CeO2与CuO的相互作用较强,表面存在较多的晶格缺陷和氧空穴,进而使得CuO/CeO2催化剂表相Cu含量增加,Cu物种的还原温度较低,催化活性较好。当反应温度为260 °C、水醇物质的量比为1.2、甲醇气体空速为800 h-1时,甲醇转化率可达100%,重整气中CO摩尔含量为0.16%。     

Hydrogen production from steam reforming of methanol over CuO/ZnO/Al2O3 catalysts: Catalytic performance and kinetic modeling

A series of CuO/ZnO/Al_2O_3, CuO/ZnO/ZrO_2/Al_2O_3 and CuO/ZnO/CeO_2/Al_2O_3 catalysts were prepared by coprecipitation and characterized by N_2 adsorption, XRD, TPR, N_2O titration and HRTEM. The catalytic performances of these catalysts for the steam reforming of methanol were evaluated in a laboratory-scale fixed-bed reactor at 0.1 MPa and temperatures between 473 and 543 K. The results showed that the catalytic activity depended greatly on the catalyst reducibility and the specific surface area of Cu. An approximate linear correlation between the catalytic activity and the Cu surface area was found for all catalysts investigated in this study.Compared to CuO/ZnO/Al_2O_3, the ZrO_2-doped CuO/ZnO/Al_2O_3 exhibited higher activity and selectivity to CO,while the CeO_2-doped catalyst displayed lower activity and selectivity. Finally, an intrinsic kinetic study was carried out over a screened CuO/ZnO/CeO_2/Al_2O_3 catalyst in the absence of internal and external mass transfer effects. A good agreement was observed between the model-derived effluent concentrations of CO(CO_2) and the experimental data. The activation energies for the reactions of methanol-steam reforming, water-gas shift and methanol decomposition over CuO/ZnO/CeO_2/Al_2O_3 were 93.1, 85.1 and 116.5 k J·mol~(-1), respectively.     

Co-catalytic effect of Ni in the methanol electro-oxidation on Pt-Ru/C catalyst for direct methanol fuel cell

This research is aimed to improve the utilization and activity of anodic catalysts, thus to lower the contents of noble metals loading in anodes for methanol electro-oxidation. The direct methanol fuel cell anodic catalysts, Pt-Ru-Ni/C and Pt-Ru/C, were prepared by chemical reduction method. Their performances were tested by using a glassy carbon working electrode through cyclic voltammetric curves, chronoamperometric curves and half-cell measurement in a solution of 0.5 mol/L CH₃OH and 0.5 mol/L H₂SO₄. The composition of the Pt-Ru-Ni and Pt-Ru surface particles were determined by EDAX analysis. The particle size and lattice parameter of the catalysts were determined by means of X-ray diffraction (XRD). XRD analysis showed that both of the catalysts exhibited face-centered cubic structures and had smaller lattice parameters than Pt-alone catalyst. Their sizes are small, about 4.5 nm. No significant differences in the methanol electro-oxidation on both electrodes were found by using cyclic voltammetry, especially regarding the onset potential for methanol electro-oxidation. The electrochemically active-specific areas of the Pt-Ru-Ni/C and Pt-Ru/C catalysts are almost the same. But, the catalytic activity of the Pt-Ru-Ni/C catalyst is higher for methanol electro-oxidation than that of the Pt-Ru/C catalyst. Its tolerance performance to CO formed as one of the intermediates of methanol electro-oxidation is better than that of the Pt-Ru/C catalyst.     

CeO2的形貌对CuO/CeO2催化剂CO2加氢制甲醇性能的影响

采用水热法制备CeO₂纳米颗粒（W-CeO₂）、CeO₂纳米片（S-CeO₂）、CeO₂纳米棒（B-CeO₂）及CeO₂纳米八面体（O-CeO₂）,用浸渍法负载相同质量分数的铜形成CuO/CeO₂催化剂。通过扫描电镜（SEM）、高分辨透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、自动吸附分析仪（BET）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、N₂O滴定等表征技术对催化剂进行表征,并在可控温控压的固定床石英管反应器中对催化剂的催化性能进行评价。研究了不同形貌CuO/CeO₂催化剂对CO₂加氢制备甲醇的影响;结果表明,CuO/CeO₂催化剂的催化活性存在明显的形貌依赖性,催化剂的暴露晶面、比表面积、表面碱性位点、表面氧缺陷的差异均会对CO₂转化率、甲醇选择性和产率产生影响。其中,不同形貌CeO₂优先暴露晶面的活性顺序为S-CeO₂（{100}+{110}）>W-CeO₂{100}>B-CeO₂{111}≈O-CeO₂{111},暴露晶面活性越高,催化剂表面氧缺陷越多,CuO-CeO₂间相互作用越强,则催化活性越好。当为CuO/S-CeO₂时,催化剂表面中碱性位点最多,催化剂比表面积为88.8m²/g,铜分散度为19.2%,CO₂转化率为6.56%,甲醇选择性和收率为96.3%和0.063g/(g_cat·h),催化活性最好,由活性评价试验得转化率由高到低依次为S-CeO₂>B-CeO₂>W-CeO₂>O-CeO₂,可知CeO₂形貌差异会决定CuO/CeO₂催化剂的物化性能和催化活性,从而提升对不同形貌CuO/CeO₂催化剂催化CO₂加氢制甲醇的基础认识。     

CuO/ZrO_2催化剂的催化性能研究

研究了粉体性能、Cu O负载量及灼烧温度对 Cu O/Zr O2 催化剂 CO氧化性能的影响 .结果表明 ,催化剂的活性随氧化铜的负载量的增加而增加 ,较低比表面积的 Zr O2 载体更容易制备高活性的催化剂 .实验还发现 ,Cu O/Zr O2 催化剂的活性与载体单位表面 Cu O的负载量相关 ,Cu O的负载量超过载体分散容量为 75% ,是制备高活性催化剂的重要条件 .     

CuO／ZrO2催化剂的催化性能研究

研究了粉体性能、CuO负载量及灼烧温度对CuO／ZrO2催化剂CO氧化性能的影响．结果表明,催化剂的活性随氧化铜的负载量的增加而增加,较低比表面积的ZrO2载体更容易制备高活性的催化剂,实验还发现,CuO／ZrO2催化剂的活性与载体单位表面CuO的负载量相关,CuO的负载量超过载体分散容量为75％,是制备高活性催化剂的重要条件．     

钛铝比对溶胶凝胶法制CuZnAlTi催化剂结构和性能的影响

采用溶胶凝胶法制备了一系列CuZnAlTi催化剂,采用X射线粉末衍射、N₂吸附、H₂程序升温还原、NH₃程序升温脱附等方法对催化剂进行了表征,并将催化剂用于固定床CO加氢催化反应中,考察了钛铝比对催化剂结构和性能的影响。结果表明,催化剂中Al和Ti组分均以无定形或高度分散的形式存在;在CuZnAl催化剂中引入Ti组元,可以提高催化剂中CuO的分散度和催化剂的表面积和表面酸含量,减小催化剂的平均孔径,降低催化剂中CuO的被还原能力,从而改变了催化剂上CO加氢反应的产物分布。随着Ti/Al比增加,催化剂中CuO晶粒和平均孔径呈现先减小后增大的趋势,而催化剂的比表面积和还原峰顶温度呈现先升后降的趋势,CO转化率与Ti/Al比间没有一定的顺变关系。     

甲醇氧化制甲醛铁钼催化剂研究

采用共沉淀法制备了不同Mo与Fe原子比的甲醇氧化制甲醛催化剂,在常压固定床反应器上对催化剂进行活性评价,采用BET、XRD和TEM对制备的催化剂进行表征。结果表明, Mo与Fe原子比为2.2~2.8时,催化剂具有较好的活性,(400~450) ℃焙烧的催化剂具有良好的比表面积、适宜的孔容和孔径,形成了较为稳定的MoO₃和Fe2(MoO₄)₃晶相,使催化剂具有更高的活性和选择性。对甲醇氧化制甲醛反应进行研究,结果表明,在反应温度(265~315) ℃,空速(8 500~13 000) h^-1时,甲醇转化率>98%,甲醛收率>93%, 500 h长周期考核,催化剂表现出良好的活性和稳定性。