SO42-/MxOy型固体超强酸酸中心结构及其在轻质烷烃异构化反应中的机理研究进展

烷烃异构化是提高汽油辛烷值的重要方法。本文阐述了SO₄^2-/M_xO_y型固体超强酸的表面特征及其酸中心的形成机理与调控方法。综述了SO₄^2-/M_xO_y型固体超强酸催化剂轻质烷烃异构化碳正离子机理、单分子反应机理、双分子反应机理和金属/酸性双功能催化剂催化机理。介绍了在SO₄^2-/M_xO_y型固体超强酸催化剂上异构化反应机理的不同观点。今后,需进一步深入开展轻质烷烃异构化反应机理、活性位形成及催化剂失活原因等方面的研究,探究固体超强酸催化剂的改性方法和制备方法,制备出高催化剂活性和稳定性的异构化催化剂。     

正构烷烃在Pt/SAPO-11催化剂上加氢异构反应性能

采用SAPO-11分子筛制备Pt/SAPO-11双功能加氢异构催化剂,以n-C₈、n-C₁₂和n-C₁₆为模型化合物考察正构烷烃的加氢异构反应性能。结果表明,所制备的催化剂具有较好的异构化活性和选择性,其中单甲基支链异构产物收率和总异构产物收率分别可达60%和75%以上,是低凝柴油和高档润滑油基础油的理想组分。不同链长正构烷烃的异构化产物分布基本一致,但链长较长的正构烷烃更容易发生异构化反应和裂解反应,在保证相同转化率条件下长链烷烃裂解产物收率偏高且异构选择性降低。     

SO42-/ZrO2轻质烷烃异构化催化剂的制备和工业应用进展

硫酸化氧化锆固体酸（SO₄^2-/ZrO₂）烷烃异构化催化剂兼具高活性、可再生和环境友好的优点,具有广阔的应用前景。本文综述了SO₄^2-/ZrO₂催化剂在轻质烷烃异构化中的工业应用进展,包括市场现状、现有技术、经济性等方面,并对专利和文献中报道的催化剂制备技术进行了论述总结。重点针对催化剂的关键制备参数以及对催化剂结构和异构化性能的影响进行了深入分析和探讨,包括氢氧化物前体的沉淀和焙烧条件、助剂的添加和改性作用、催化剂预处理条件和原料水含量的影响等。最后对催化剂开发和工业化中的难点给出了分析和建议,并展望了未来的催化剂发展方向,指出拓宽催化剂的原料适应性、发展新型制备技术和助剂体系、结合催化剂再生等工艺研究是未来的发展方向。     

C5/C6正构烷烃异构化催化剂研究进展

C₅/C₆正构烷烃异构化是提高汽油辛烷值的重要手段。我国C₅/C₆正构烷烃异构化正处于起步阶段。本文综述了有代表性UOP和Axens两大公司的三类催化剂,分析了催化剂未来发展的趋势。     

ZrO2对轻质烷烃异构化催化剂性能的影响

在Ni/Al2 O3 -HM和Ni-W /Al2 O3 -HM催化剂研究的基础上 ,向上述两种轻质烷烃异构化催化剂中用混合法添加一定量ZrO2 ,通过对此催化剂的评价 ,考察ZrO2 对轻质烷烃异构化催化性能的影响。结果发现 ,在较低温度下 ,Ni-Zr/Al2 O3 -HM催化剂异构化性能优于Ni/Al2 O3 -HM催化剂 ,在较高温度下 ,活性上升 ;Zr含量较低时 ,随着ZrO2 含量的增多 ,活性下降 ;对于Ni-W -Zr/Al2 O3 -HM催化剂 ,当W含量较低时 ,0 .5 相似文献   

轻质烷烃异构化催化剂研究进展

轻质烷烃异构化技术是提高汽油辛烷值的重要手段,是实现汽油清洁化生产的理想选择。异构化反应是微放热反应,低温更有利于异构化反应的进行,而轻质烷烃异构化技术应用生产的前提是获得高效、稳定的催化剂。综述当前工业应用的低温型异构化催化剂、中温型异构化催化剂和固体超强酸催化剂的发展现状,指出异构化催化剂今后的研究方向。低温型催化剂为贵金属卤化物无定型催化剂,具有温度低和活性高的特点,但腐蚀性强,其应用受到限制。中温型异构化催化剂多为贵金属负载分子筛型双功能催化剂,稳定性高,但反应温度高,单程异构转化率低。固体超强酸催化剂多为将贵金属负载到固体超强酸上制备得到,活性高,反应温度低,环境友好,具有较好的发展前景。     

钨对轻质烷烃异构化催化剂性能的影响

以Ni/Al₂O₃-HM（丝光沸石分子筛）轻质烷烃异构化催化剂为基础,分别采取浸渍法、混合法载以不同含量的钨,考察了钨含量和负载方法对轻质烷烃异构化催化剂性能的影响。结果表明,采用浸渍法时,浸渍不同浓度钨盐溶液所得的催化剂异构化性能差异不大;而采用混合法时,存在一个最佳钨质量分数(5%≤w(W)≤10%),在此条件下制备的催化剂异构化性能最好。在相同钨含量下,浸渍法制备的催化剂的异构化性能明显优于混合法。     

MnOx对Pt/CeZrO2催化剂在水汽和CO2环境下CO氧化的影响

以CeZrO₂固溶体为载体,发现MnO_x的添加能促进Pt/CeZrO₂催化剂的CO氧化性能,并研究了MnO_x含量对催化剂CO氧化活性及抗H₂O和CO₂性能的影响。结果表明,随着MnO_x含量增加,催化剂活性呈现先升高后降低的趋势,在MnO_x含量为0.5%（质量分数）时活性最佳。MnO_x的添加降低了Pt颗粒尺寸并影响催化剂还原性能从而促进反应活性。水汽和CO₂对Pt/CeZrO₂催化剂的CO氧化活性有抑制作用,而MnO_x的加入能显著提高催化剂的抗水汽和CO₂的能力。反应动力学结果表明,在Pt/CeZrO₂催化剂上,反应气中引入H₂O和CO₂后,CO的反应级数有明显升高,说明H₂O和CO₂在催化剂表面与CO竞争吸附,导致CO反应活性下降;而在Pt/MnO_x/CeZrO₂催化剂上,CO的反应级数略有升高,说明MnO_x的添加能有效抑制H₂O和CO₂与CO的竞争吸附,从而改善了催化剂的抗H₂O和CO₂性能。     

铝促进的SO_4~(2-)/ZrO_2催化剂上正戊烷低温异构化

轻质烷烃 (C4 -C6 )骨架异构化是生产优质高辛烷值清洁汽油组分的重要反应。目前工业上应用的烷烃异构化催化剂主要有两类:一类是低温型Pt-Cl/Al2O3催化剂,异构化温度一般在 110 ~150℃,活性高,由于此类催化剂含氯化物助剂,对反应环境要求苛刻,要求原料中硫和水分含量必须在1×10-6以下,并且需要在原料中补充有机氯化物,异构化产品中含有相当量的氯化氢,对设备的腐蚀较严重。另一类是中温型Pt(或Pd) /分子筛系列催化剂,需在较高温度 (250~280℃)下反应。烷烃骨架异构化反应属于轻度放热反应,受平衡限制,低温对异构产物有利。SO2-4 /…     

CO+H2经F-T反应途径选择性合成汽油馏分异构烷烃

采用两段串联固定床反应器,以Co/SiO₂ 作为F-T合成催化剂,以β分子筛负载金属作为加氢裂解/异构化催化剂,研究了从合成气经F-T反应途径一步法选择性合成汽油馏分异构烷烃的反应性能。结果表明,两段固定床系统的F-T合成产物主要为C₁～C₁₀烃,而且异构烷烃的选择性较高（I/C⁺₄≈70%）。同时,钯盐前驱体对0.5%Pd/β的加氢裂解/异构化反应性能有很大影响。保持金属总负载质量分数为0.5%,在Pd/β中引入少量Pt或Ni,可以明显改善催化剂活性和稳定性。     

CO oxidation over promoted Pt catalysts

A study of CO oxidation by O₂ over Pt catalysts, promoted by MnO_x and CoO_x, is described. The activities of Pt/SiO₂, Pt/MnO_x/SiO₂ and Pt/CoO_x/SiO₂ are compared with commercial Pt/Al₂O₃, Pt/Rh/Al₂O₃ and Pt/CeO_x/Al₂O₃ catalysts. Since these catalysts differ in dispersion and weight loading of platinum, the turnover frequencies are also compared. The following order in activity in CO oxidation after a reductive pretreatment is found: Pt/CoO_x/SiO₂ > Pt/MnO_x/SiO₂, Pt/CeO_x/Al₂O₃ > Pt/Al₂O₃, Pt/Rh/Al₂O₃, Pt/SiO₂. Over Pt/CoO_x/SiO₂ CO is already oxidised at room temperature. Possible models to account for the high activity of Pt/CoO_x/SiO₂ in the CO/O₂ reaction are presented and discussed. Partially reduced metal oxides are necessary to increase the activity of the Pt/CoO_x/SiO₂, Pt/MnO_x/SiO₂ or Pt/CeO_x/Al₂O₃ catalysts. It was shown that mild ageing treatments did not affect the activity of the Pt/CoO_x/SiO₂ catalyst in CO oxidation.     

WO3对Pt/α-Al2O3催化萘深度加氢的促进作用

采用无酸性的α-Al₂O₃为载体,预先沉积WO₃然后浸渍法负载Pt物种,合成了系列Pt-WO₃/α-Al₂O₃催化剂用于萘深度加氢反应,系统地研究了氧化钨物种在萘加氢反应中的作用。通过XRD、Raman、HRTEM、XPS和H₂-TPR技术表征了Pt和WO₃物种在载体表面的分散情况和状态,并利用Py-IR研究了载体负载氧化钨和Pt前后的酸性质变化。在温和的反应条件下（70℃、3 MPa、1 h）Pt-WO₃/α-Al₂O₃催化剂表现出优异的萘深度加氢活性,萘的转化率和十氢萘的选择性均达到100%。结果表明,预先在载体表面引入的WO₃和Pt产生了强相互作用,WO₃提高了Pt物种的分散程度,催化剂的酸性来源于氧化钨物种的引入且和负载量成正比关系。催化剂较强的酸性和较高的Pt分散程度是Pt-WO₃/α-Al₂O₃在低温条件下能够使萘深度加氢的关键因素,对于十氢萘作为储氢介质工艺具有重要的意义。     

低温氨-选择性催化还原氮氧化催化剂的研究进展

氮氧化物(NOx)的排放对人类健康和植物生长造成了严重危害,对其进行净化治理刻不容缓。火电厂烟气是NOx的主要来源,氨-选择性催化还原(NH₃-SCR)技术可对其排放进行有效控制。V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂脱硝催化剂的工作温度偏高,不能满足低温宽工作温度窗口等工况的需要,因此,开发具有宽工作温度窗口的低温脱硝催化剂成为研究热点,其中,钒基、锰基金属氧化物催化剂和金属离子交换分子筛催化剂的研究最为广泛。探讨催化剂脱硝性能的关键影响因素、抗水抗硫性能以及反应机理,有助于为高效、实用的低温脱硝催化剂的设计和开发提供科学依据。从钒基金属氧化物催化剂、锰基金属氧化物催化剂、金属离子交换的分子筛催化剂、低温脱硝催化剂的抗水抗硫性能以及低温NH₃-SCR反应机理等方面对近年来国内外低温脱硝催化剂的研究进展进行综述。今后需要解决N₂选择性不够理想、抗水抗硫性能差、低温工作温度窗口较窄和反应机理不统一等问题。     

NOx storage-reduction catalysts based on hydrotalcite: Effect of Cu in promoting resistance to deactivation

Novel NO_x storage-reduction (NO_xSR) catalysts prepared by Pt and/or Cu impregnation of Mg–Al (60:40) hydrotalcite (HT)-type compounds show better performances in NO_x storage than Pt–Ba/Al₂O₃ Toyota-type NO_xSR catalysts at reaction temperatures lower than 250 °C. The presence of Pt or Cu considerably enhances the activity, with the former more active. The nature of the HT source, however, also influences performance. The co-presence of Pt and Cu slightly worsens the low temperature activity, but considerably promotes the resistance to deactivation after severe hydrothermal treatment and in the presence of SO₂. This effect is attributed to both the possibility of formation of a Pt–Cu alloy after reduction, and the modification of the HT induced during the deposition of Cu. The overall Pt–Cu/HT performances are thus superior to those of the Pt–Ba/Al₂O₃ Toyota-type NO_xSR catalysts.     

ZrO2/SiO2- and La2O3/Al2O3-supported platinum catalysts for CH4/CO2 reforming

Surface-phase ZrO₂ on SiO₂ (SZrOs) and surface-phase La₂O₃ on Al₂O₃ (SLaOs) were prepared with various loadings of ZrO₂ and La₂O₃, characterized and used as supports for preparing Pt/SZrOs and Pt/SLaOs catalysts. CH₄/CO₂ reforming over the Pt/SZrOs and Pt/SLaOs catalysts was examined and compared with Pt/Al₂O₃ and Pt/SiO₂ catalysts. CO₂ or CH₄ pulse reaction/adsorption analysis was employed to elucidate the effects of these surface-phase oxides.

The zirconia can be homogeneously dispersed on SiO₂ to form a stable surface-phase oxide. The lanthana cannot be spread well on Al₂O₃, but it forms a stable amorphous oxide with Al₂O₃. The Pt/SZrOs and Pt/SLaOs catalysts showed higher steady activity than did Pt/SiO₂ and Pt/Al₂O₃ by a factor of three to four. The Pt/SZrOs and Pt/SLaOs catalysts were also much more stable than the Pt/SiO₂ and Pt/Al₂O₃ catalysts for long stream time and for reforming temperatures above 700 °C. These findings were attributed to the activation of CO₂ adsorbed on the basic sites of SZrOs and SLaOs.     

甲烷直接催化氧化制甲醇催化剂及反应机理

研究甲烷合成甲醇的催化剂及催化机理是甲烷直接催化氧化制甲醇的关键。本文综述了甲烷合成甲醇的Pt系催化剂、Pd系催化剂、Rh系催化剂、Fe改性沸石催化剂、Cu改性沸石催化剂、改性金属有机框架材料催化剂以及相应的催化机理。结果表明,Pt系催化剂中K₂PtCl₄、Pt(bpym)Cl₂、Pt(bipy)Cl₂催化甲烷制甲醇机理为亲电取代反应。Pd系催化剂中Pd(OAc)₂在CF₃COOH水溶液中通过多步电子传递链将甲烷转化为甲醇;Pd/C在乙酸水溶液中催化甲烷合成甲醇是亲电取代和活性氧物种氧化两种机理共同作用的结果。Rh系催化剂中的Rh/ZSM-5、Rh/TiO₂通过锚定在载体孔道内的一价Rh与CO、H₂O和O₂作用将甲烷转化为甲醇。Fe、Cu改性沸石催化剂及改性金属有机框架材料催化剂通过均裂、异裂等自由基反应转化甲烷得到甲醇。指出研究高效活化甲烷分子和抑制甲醇深度氧化催化剂的设计、制备及深入探究其催化机理仍然是今后的研究重点。     

二氧化碳加氢合成低碳烯烃的研究进展

大气中逐年升高的二氧化碳浓度对全球环境产生了严重的影响。通过可再生能源得到的H₂与CO₂反应生成低碳烯烃,不但可以使CO₂得到资源化利用,还能减少低碳烯烃的生产对于石油资源的依赖。该技术还有望实现从海水中得到燃油。本文主要对CO₂加氢合成低碳烯烃的热力学、反应机理和催化剂研究进行了综述。目前,该反应中使用的催化剂以Fe系为主。文中简要介绍了直接转化催化剂中的载体、助剂和双金属活性组分对反应性能的影响以及经甲醇路线制低碳烯烃的双功能催化剂在该反应中的应用。高性能催化剂的设计以及反应机理的探索是CO₂加氢合成低碳烯烃未来的发展方向。     

Heteropolyanions based catalysts for paraffins isomerization

n-Hexane isomerization was carried over Cs_xH_3−xPW₁₂O₄₀ catalysts promoted with Pt by mechanical mixing with a Pt on alumina catalyst. Different parameters as caesium and platinum content in the catalyst, temperature and atmosphere of heteropolyacids pre-treatment were optimized. The catalytic performances of the best catalyst were compared with those of industrial Pt promoted mordenite. 0.3 wt.% Pt-promoted Cs₂H₁PW₁₂O₄₀ pre-treated under hydrogen flow at 473 K showed the highest conversion and selectivity. Its performances are very close to those of the industrial zeolitic catalyst in the same reaction conditions. The gain in dibranched isomers selectivity is really promising for the future. With this catalyst, the reaction proceeds by a non-ideal bifunctional mechanism resulting from the superposition of a monofunctional acid and a bifunctional metal–acid mechanism.