不同Pt前体制备Pt/CeO2催化剂对其结构及性能的影响

Pt与载体间的相互作用会影响到本征Pt纳米粒子的催化活性,不同Pt前体制备Pt/CeO₂催化剂会使其表现出完全不同的催化性能。分别采用金属胶体粒子原位沉积法、浸渍法以及浸渍还原的方式制备了Pt/CeO₂催化剂,通过X 射线衍射、程序升温还原、X射线光电子能谱以及高分辨透射电镜对催化剂进行表征,在CO氧化以及甲苯燃烧反应中评价催化剂活性。结果表明,胶体粒子原位沉积法制备Pt/CeO₂催化剂,能够将优先合成好的Pt纳米粒子直接以金属态Pt⁰的形式负载到载体表面,且保证其高度均匀分散,丰富的表面Pt⁰很好地充当了CO、甲苯反应时的活化位点,催化剂表现出优异的性能;浸渍还原法中,Pt纳米粒子之间会发生团聚现象,同时部分Pt又以Pt²⁺的形式与CeO₂之间形成了Pt-O-Ce相互作用,载体表面暴露Pt⁰含量的下降是催化剂表现出较弱活性的主要原因;浸渍法中,以Pt离子对Pt进行负载,Pt完全以Pt²⁺的形式参与到Pt-O-Ce键成键中,表面Pt⁰缺失,催化剂表现出明显的失活现象。Pt/CeO₂催化剂中,起主要活性作用的是金属态Pt⁰,胶体粒子原位沉积法能够实现Pt⁰的直接负载,对于提高Pt基催化剂中Pt的利用率,降低Pt资源消耗都具有重要意义。     

载体对Pt催化甲基环己烷脱氢性能的影响

采用浸渍法制备了Al₂O₃、SiO₂、Y₂O₃及活性炭负载的0.2%(质量分数,下同)Pt催化剂。氮气吸附脱附、H₂-TPR、CO脉冲吸附对催化剂表征的结果表明,活性炭载体上活性组分的分散度最高,催化甲基环己烷(MCH)脱氢反应的结果表明,活性炭负载的Pt催化剂具有最高的催化活性。     

纳米金催化剂的制备及其对肉桂醛选择性加氢的催化性能

以多壁碳纳米管和椰壳活性炭为载体,分别采用溶胶固载法和等体积浸渍法制备负载型纳米金催化剂。采用N_2吸附-脱附、XRD、TEM和XPS等对碳载体和纳米金催化剂样品进行表征,并研究纳米金催化剂在肉桂醛选择性加氢反应中的催化性能。结果表明,HNO_3-H_2SO_4预处理可以增加碳载体表面的含氧基团和含氮基团,在肉桂醛加氢反应中,溶胶固载法得到的更小尺寸的纳米金催化剂对C=C双键加氢选择性高,等体积浸渍法制备的纳米金催化剂对C=O双键加氢选择性高,椰壳活性炭为载体催化剂的C=C加氢催化活性优于多壁碳纳米管。     

柳树叶提取液还原制备水滑石负载纳米钯催化剂及催化Suzuki反应

以柳树树叶提取液作为还原剂和稳定剂,制备了水滑石负载纳米钯催化剂(Pd/HT)。采用IR、XRD、TEM、N-2吸附脱附等手段对制备的催化剂进行了表征,并研究了其催化Suzuki偶联反应的性能。表征结果显示:制备的Pd/HT中钯纳米粒子分散均匀,粒径分布较窄,平均粒径为3.8nm。提取液中的生物质不仅起到还原作用,而且还起到稳定钯纳米粒子的作用。催化Suzuki偶联反应结果表明:Pd/HT表现出优良的催化活性,重复使用5次,催化活性没有明显降低。     

不同Pt前体制备Pt/CeO_2催化剂对其结构及性能的影响

Pt与载体间的相互作用会影响到本征Pt纳米粒子的催化活性,不同Pt前体制备Pt/CeO_2催化剂会使其表现出完全不同的催化性能。分别采用金属胶体粒子原位沉积法、浸渍法以及浸渍还原的方式制备了Pt/CeO_2催化剂,通过X射线衍射、程序升温还原、X射线光电子能谱以及高分辨透射电镜对催化剂进行表征,在CO氧化以及甲苯燃烧反应中评价催化剂活性。结果表明,胶体粒子原位沉积法制备Pt/CeO_2催化剂,能够将优先合成好的Pt纳米粒子直接以金属态Pt~0的形式负载到载体表面,且保证其高度均匀分散,丰富的表面Pt~0很好地充当了CO、甲苯反应时的活化位点,催化剂表现出优异的性能;浸渍还原法中,Pt纳米粒子之间会发生团聚现象,同时部分Pt又以Pt~(2+)的形式与CeO_2之间形成了Pt-O-Ce相互作用,载体表面暴露Pt~0含量的下降是催化剂表现出较弱活性的主要原因;浸渍法中,以Pt离子对Pt进行负载,Pt完全以Pt~(2+)的形式参与到Pt-O-Ce键成键中,表面Pt~0缺失,催化剂表现出明显的失活现象。Pt/CeO_2催化剂中,起主要活性作用的是金属态Pt~0,胶体粒子原位沉积法能够实现Pt~0的直接负载,对于提高Pt基催化剂中Pt的利用率,降低Pt资源消耗都具有重要意义。     

混合载体锰基宽温SCR脱硝催化剂的研究

为制备宽温脱硝催化剂，采用机械研磨方法获得了TiO₂和ZSM-5混合载体，并采用浸渍法制备了负载型MnO_x/TiO₂-ZSM-5脱硝催化剂。对制得的催化剂进行了X射线衍射(XRD)、N₂等温吸附-脱附、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)和NO程序升温脱附(NO-TPD)等表征，并考察了其催化脱硝活性。结果表明：MnO_x/TiO₂-ZSM-5催化剂具有较大的比表面积、更多的表面活泼锰物种、较多的酸位点，其对低温NH₃和NO吸附量及高温NH₃吸附量均有所增加，从而表现出更好的脱硝催化活性，在200～350℃时NO转化率达99%以上。     

炭材料负载Pt催化肉桂醛选择性加氢性能的研究

采用液相还原法分别制备了碳纳米管(MWCNT)、活性炭(AC)、碳纳米纤维(CNF)和炭气凝胶(CA)负载质量分数3%的Pt催化剂,并对催化剂的结构和形貌进行了XRD和TEM等表征。以肉桂醛加氢作为探针反应,研究了其催化肉桂醛加氢的活性和产物选择性。结果表明,炭材料的结构对其催化肉桂醛加氢行为具有重要影响,纳米炭材料催化剂（Pt/MWCNT、Pt/CNF）表现出较高的CO选择性加氢行为,而无定形碳催化剂表现为C=C选择性加氢,同时Pt/MWCNT的催化活性最高。     

煤化工废水用改性分子筛催化剂的研制与表征

采用等体积浸渍法以ZSM-5分子筛为载体，制备负载分子筛催化剂。分别研究了不同活性物质、前驱体盐、焙烧温度和活性物质载量对催化剂性能的影响。通过BET检测、N₂吸附-脱附等温线、催化剂孔径分布、CWOO评价(包括催化剂抗硅性、间甲酚转化率和TOC去除率)方法对催化剂性能进行表征。研究表明：采用前驱盐Fe(NO₃)₃·9H₂O和活性组分Fe对载体ZSM-5分子筛进行负载，且活性组分负载量达到4%(质量分数)，并用500℃进行焙烧，制备出的负载分子筛催化剂具有较好的抗硅性、较高的间甲酚转化率与TOC去除率，综合性能最好。     

双溶剂法制备Pd/MIL-100及其催化Suzuki偶联反应的研究

采用溶剂热法合成了MIL-100(Cr),通过双溶剂浸渍法负载Pd纳米粒子制备负载型Pd/MIL-100催化剂。以溴苯与苯硼酸偶联合成联苯为模型反应,考察了溶剂、碱助剂、温度等因素对Suzuki偶联反应性能的影响。结果表明,以V(EtOH)∶V(H₂O)=2∶1为溶剂、K₂CO₃为碱助剂,在60℃反应0.5 h,溴苯转化率达到97%,目标产物联苯选择性>99%;催化剂对于对位和间位供电子基团取代的芳基硼酸具有良好的底物适用性;Pd/MIL-100催化剂循环使用3次仍保持良好的催化活性及稳定性。XRD、XPS、ICP及TEM表征结果表明,催化剂失活的主要原因是由于Pd纳米粒子在MIL-100表面发生了迁移团聚。     

纳米Zn/HZSM-5分子筛催化丙烷芳构化

采用低温老化、高温晶化两步法在Na2O-Al2O3-SiO2-四丙基氢氧化铵(TPAOH)-H2O体系中水热合成了纳米ZSM-5分子筛。用BET、N2吸/脱附曲线和NH3-TPD等手段对负载Zn的纳米HZSM-5分子筛结构和酸性进行了表征。结果表明,与微米Zn/HZSM-5分子筛催化剂相比,所制备的纳米Zn/HZSM-5催化剂比表面积明显增大,总酸量和弱酸量增加;在丙烷芳构化反应中,纳米Zn/HZSM-5分子筛具有更佳的催化活性、稳定性和芳烃选择性。     

纳米ZrO2负载Pd-Ni催化剂催化氯苯加氢脱氯性能研究

采用负载法制备了一系列纳米ZrO₂负载金属Ni、Pd催化剂，通过XRD、TEM和SEM等技术对催化剂进行了表征，并以氯苯的加氢脱氯为探针反应，考察了催化剂的加氢脱氯性能和反应温度、碱的用量、催化剂镍的含量等因素对催化活性的影响。结果发现，在80 ℃、NaOH和氯苯物质的量的比为1的反应条件下，Ni质量分数为10%和Pd为0.05%的Pd-Ni/ZrO₂催化剂效果最佳，反应9 h后氯苯的转化率可达到100%。     

氮掺杂介孔碳纳米球负载铂催化剂在肉桂醛选择性加氢中的催化性能研究

以多巴胺为碳源和氮源、F127为软模板制备氮掺杂有序介孔碳纳米球（NOMCS）,并以其为载体制备Pt催化剂（Pt/NOMCS）。通过TEM、XPS、OEA、Raman和N₂吸附等手段对材料进行表征。将制备的Pt/NOMCS用于肉桂醛（CAL）选择性加氢模型反应,并研究其催化性能。结果表明,与商用介孔炭（MC）和活性炭（AC）负载Pt催化剂（Pt/MC和Pt/AC）相比,Pt/NOMCS在CAL选择性加氢中显示出较高的催化活性(反应速率常数k=（0.37±0.02） h^-1)和选择性（转化率为90%时的肉桂醇选择性约为75%）。循环实验4次后,Pt/NOMCS显示出较好的可回收性能。     

介孔结构和助剂Zn对不同晶粒大小ZSM-5催化甲醇制芳烃 反应性能的影响

通过碱处理和添加助剂Zn对微米ZSM-5和纳米ZSM-5进行改性,获得具有不同孔结构和酸性质的催化剂。采用氮气吸附、X射线衍射、透射电镜、氨气程序升温脱附（NH₃-TPD）和热重（TG）技术对不同催化剂进行表征,结合催化性能评价,考察晶粒尺寸、介孔结构和Zn助剂对其催化甲醇制芳烃（MTA）反应性能的影响。结果表明,碱处理引入介孔后,孔体积均增大,总酸量都降低;微米催化剂外表面积显著增加,但纳米催化剂外表面积却有所下降;负载金属Zn后,比表面积、结晶度和总酸量都降低。在P=0.5MPa、T=430℃、WHSV=2h^-1的反应条件下,负载Zn的微米催化剂由于具有较高的酸量,其芳烃与苯、甲苯和二甲苯（BTX）选择性最高,分别为85.11%和66.85%,但是稳定性较差,催化寿命仅为12h。但相较于未改性的纳米ZSM-5原粉来说,碱处理后又负载Zn的催化剂,液烃中芳烃选择性从纳米原粉的65.20%增加到80.82%,BTX选择性从纳米原粉的42.30%提高到49.56%,而在甲醇进样量增加4倍,即WHSV=8h^-1时,催化剂仍显示出较好的稳定性,寿命可达84h。可见,在小晶粒ZSM-5上碱处理扩孔并引入Zn助剂可以有效提高甲醇制芳烃反应性能。     

Ca对Ni基催化剂上丙酮加氢制备异丙醇性能的影响

以ZSM-5为载体制备了Ni-Ca/ZSM-5催化剂,考察了其对丙酮气相加氢制备异丙醇性能的影响,并考察了不同反应温度及催化剂焙烧温度对催化性能的影响。通过XPS、NH_3-TPD、XRD、SEM、N2吸附/脱附等表征手段对催化剂进行了详细的研究。结果表明,Ni-Ca/ZSM-5对丙酮加氢反应具有较高的催化活性,最佳反应温度为130℃,最佳焙烧温度为450℃。     

Ca对Ni基催化剂上丙酮加氢制备异丙醇性能的影响

以ZSM-5为载体制备了Ni-Ca/ZSM-5催化剂,考察了其对丙酮气相加氢制备异丙醇性能的影响,并考察了不同反应温度及催化剂焙烧温度对催化性能的影响。通过XPS、NH_3-TPD、XRD、SEM、N2吸附/脱附等表征手段对催化剂进行了详细的研究。结果表明,Ni-Ca/ZSM-5对丙酮加氢反应具有较高的催化活性,最佳反应温度为130℃,最佳焙烧温度为450℃。     

铂负载AlPO-5催化剂的制备及其甘油催化氧化性能研究

采用水热合成法制备磷酸铝分子筛AlPO-5,并通过焙烧处理得到AlPO-5分子筛多孔材料,以浸渍法和沉淀法分别制备了Pt负载型AlPO-5催化剂,通过粉末XRD、TEM、氮气吸附-脱附等手段对制备的催化剂进行了对比表征,研究了负载方法对Pt团簇分散度以及粒径尺寸的影响。以Pt/AlPO-5作为催化剂,研究了其对甘油的催化氧化性能,系统考察了Pt负载量、还原方法和反应时间对甘油转化率和产物选择性的影响。实验结果表明,由浸渍法制备的催化剂对甘油的转化率和甘油醛的选择性较高,甘油醛的选择性最高可达到63.46%。甘油醛作为起始反应产物,其高选择性与较大尺寸的Pt纳米团簇有关。     

浸渍溶剂对Pt/ZSM-5催化甲苯与甲醇烷基化合成对二甲苯反应稳定性的影响

以氯铂酸为Pt前驱体,分别以丙酮、水及氨水为溶剂,采用等体积浸渍法制备了质量分数为0.3%的Pt/ZSM-5催化剂,考察了不同溶剂对Pt/ZSM-5催化剂在高压、低水、低氢及低甲苯甲醇比的反应条件下的甲苯甲醇烷基化反应稳定性的影响。利用XRD、SEM、N₂吸附-脱附、NH₃-TPD和TG等表征方法对催化剂进行了表征。结果表明,以丙酮为溶剂负载Pt,不会影响对二甲苯的选择性,但Pt的加氢能力较差、稳定性欠佳,反应55 h后,活性仅为初始活性的54.4%;以水为溶剂负载Pt,对二甲苯选择性略微降低,其加氢能力增强,反应55 h时可保持初始活性的78.0%;以氨水为溶剂负载Pt,对二甲苯选择性略微降低,其Pt物种分散度更高,距离活性中心更近,故其加氢能力最为优异,稳定性显著提高,反应200 h仍可保持初始活性的81.4%。     

Pt/CNTs金属纳米催化剂的制备及对甲醇的电催化氧化

采用混酸(HNO3-H2SO4)浸泡法对碳纳米管(CNTs)进行表面功能化,以氯铂酸(H2PtCl6·6H2O)为前躯体,通过液相化学还原法快速合成了Pt/CNTs纳米催化剂(负载Pt的质量分数为20%)。透射电镜(TEM)观察表明,该法合成的Pt纳米粒子粒径小且尺寸分布窄,Pt纳米粒子高度分散在CNTs的表面,其平均粒径为4.5 nm,与XRD表征所计算的平均粒径相符合(4.46 nm)。电化学实验表明,该法合成的Pt/CNTs催化剂比商业Pt/CNTs催化剂对甲醇的电化学催化活性要高。     

氧-氮等离子体表面改性石墨烯用于α,β-不饱和醛水相加氢反应

使用冷等离子体表面改性技术在石墨烯表面引入适量含氮基团,通过优化等离子体气源、等离子体放电功率、放电时间和工作气压等工艺条件,高效制备具有两亲表面的氮掺杂石墨烯(NDGR)。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱仪(Raman)、有机元素分析(OEA)、透射电子显微镜(TEM)和水接触角(WCA)等方法对其进行表征。接着以NDGR为载体,制备铂纳米催化剂Pt/NDGR,用于肉桂醛和巴豆醛水相加氢反应。结果表明,采用等离子体两步接枝工艺,即先以氧气(O2)为等离子体气源活化石墨烯表面,再以氨(NH3)为等离子体气源在石墨烯表面接枝含氮基团得到的氮掺杂石墨烯NDGR(O2-NH3)具有最佳的表面性质。与原始石墨烯负载Pt催化剂(Pt/GR)相比,最佳条件 (放电功率140 W, 工作气压200 Pa,放电时间6 min) 下制备的NDGR(O2-NH3)负载Pt催化剂Pt/NDGR(O2-NH3)在肉桂醛(CAL)和巴豆醛(CRAL)水相加氢反应中显示出优良的催化性能。反应条件为80 ℃,3 MPa下,Pt/NDGR(O2-NH3)在4 h内催化肉桂醛的转化率达98%,对不饱和醇肉桂醇(COL)保持高选择性(约84%);而在巴豆醛水相加氢反应中,Pt/NDGR(O-NH)的表观速率常数kapp达0.53 h-1,远高于Pt/GR (0.37 h-1)。接近完全反应时,Pt/NDGR(O-NH3)亦对巴豆醇(CROL)保持了高选择性(约40%)。Pt/NPGR(O2-NH3)的高催化性能得益于石墨烯表面接枝少量含氮基团后表面性质的增强,包括Pt纳米粒子锚定位点的增加、对底物的高吸附性能以及金属-载体间协同作用。     

丙烯醛二甲缩醛/氨合成3-甲基吡啶:HZSM-5基催化剂的影响

以HZSM-5基材料作为催化剂,侧重考察活性组分(包括ZnO、La_2O_3、PbO和KF)负载HZSM-5、后处理HZSM-5方式以及碱或碱-酸处理HZSM-5制备条件(如HZSM-5中Si/Al摩尔比)对丙烯醛二甲缩醛/氨合成吡啶和3-甲基吡啶的影响。采用氮气低温物理吸附和程序升温氨脱附(NH_3-TPD)手段对催化剂进行表征。结果表明,采用浸渍法负载不同组分,ZnO/HZSM-5表现出最好的催化活性;采用不同后处理法(如高温水蒸气、碱处理等),以碱-酸连续处理法最具有优势;碱处理条件对吡啶和3-甲基吡啶总收率有着不同的影响。结合表征结果,揭示出介孔孔容的增加和强酸性位浓度的降低对本反应有着促进作用。