原料中钠含量对α-氧化铝载体性能的影响

通过外加钠组分的方法提高氧化铝起始物料中的钠含量,并由不同钠含量的起始物料制备α-氧化铝载体。通过测定载体的强度、吸水率、比表面积、孔结构及酸碱性能等,得出载体的最终钠含量仅与焙烧条件有关,与原料中钠含量无关,钠含量不影响α-氧化铝载体的性能。     

添加剂对α-氧化铝载体性能的影响

以三水氧化铝为前体,在前体混合物中加入一定量的黏结剂和不同含量的添加剂,通过挤压成型的方法制备α-氧化铝载体,利用添加剂受热分解释放气体的特点改善α-氧化铝载体的性能,并以α-氧化铝为载体制备了负载型银催化剂。采用XRD、颗粒强度测定仪、压汞仪、TG-DTA等手段研究了添加剂及其加入量对α-氧化铝载体晶型、抗压强度、孔结构、晶相转变温度的影响,利用乙烯环氧化反应评价了银催化剂的性能。实验结果表明,添加剂能抑制焙烧过程中氧化铝颗粒间的烧结团聚、改善α-氧化铝载体的抗压强度及其孔直径尺寸、改变氧化铝α相变温度、提高银催化剂的活性和选择性,通过改变添加剂的含量可进一步优化α-氧化铝载体和银催化剂的性能。     

扩孔氧化铝载体的制备及工艺优化

分别采用传统工艺和改进工艺,以高分子材料为扩孔剂和分散剂,对氢氧化铝粉进行扩孔改性制备了氧化铝载体。以此为基础,得到了催化裂化(FCC)汽油加氢脱硫催化剂,并在反应温度为250℃,反应压力为1.6 MPa,体积空速为3.0 h~(-1),氢气/原料油(质量比)为300/1的条件下,对催化剂的反应性能进行了评价。结果表明:采用传统工艺,在扩孔剂C-1(食品级)加入质量分数为30%,焙烧温度为650℃,焙烧时间为4 h的条件下,可制备平均孔径、吸水率和强度依次为6.54 nm,104.3%,118 N/cm的扩孔氧化铝载体;由其制备的催化剂与未加扩孔剂氧化铝载体制备的相比,FCC汽油的脱硫率提高了0.7个百分点,选择性因子提高了2.57个单位。采用改进工艺,当扩孔剂C-1(食品级)和分散剂丁二烯-马来酸酐共聚物加入质量分数分别为30%,1.5%时,可制备孔结构较好的扩孔改性氧化铝载体。     

氧化铝表面钛改性的机理分析

用钛对氧化铝表面进行改性,制备了不同钛含量的钛改性氧化铝载体;通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线荧光（XRF）等方法表征了氧化钛在氧化铝载体表面的状态;通过傅里叶变换红外吸收光谱（FT-IR）研究了钛改性后氧化铝载体表面羟基的变化。结果表明：钛均匀负载在氧化铝表面;波数在3 725 cm-1处的红外振动吸收峰是氧化铝载体表面弱酸性的四面体-八面体桥连羟基,当钛负载时,钛优先取代该桥连羟基上的氢离子,而后逐渐取代其它羟基上的氢;钛改性对波数在1 000~2 000 cm-1范围内氧化铝的中强L酸位和弱L酸位也有一定影响。     

胶溶剂用量对氧化铝载体物化性质的影响

以醋酸为胶溶剂,研究了在氧化铝载体成型过程中胶溶剂用量对氧化铝载体的孔结构、压碎强度、表面酸性等物化性质的影响。研究发现,胶溶剂用量对载体的比表面积影响较小;随着胶溶剂用量的增加,载体的孔容、平均孔径、可几孔径逐渐降低;从孔分布情况看,载体中大于20nm的孔含量降低,而小于10nm的孔含量呈上升趋势。加入胶溶剂后氧化铝载体中L酸含量明显降低,随着胶溶剂用量的增加,载体中L酸含量逐渐减少。胶溶剂的加入改变了载体中微粒子的大小和堆积方式以及配位不饱和四面体铝离子数量,从而使氧化铝载体的物化性质发生变化。     

选择性加氢催化剂载体氧化铝的热稳定性研究

采用CO2气体成胶法制备出氧化铝载体,研究了磷、硅改性对载体的晶型、比表面积、孔结构、压碎强度等的影响。结果表明,所制备拟薄水铝石较纯净,不存在其他杂晶型;改性剂的添加有效改善了γ(δ,θ,α)-Al2O3等几种晶型的转变温度,且加入改性剂的载体在1 250℃焙烧后仍存在θ(α,δ)-Al2O3多种晶型;随焙烧温度的升高,载体比表面积、孔容逐渐减小,平均孔径逐渐增大,磷改性载体即使在1 250℃高温焙烧,比表面积和孔容仍可分别保持在27.46 m2/g,0.31 cm3/g;随焙烧温度的升高,载体的堆密度先减小后增大,压碎强度则呈上升趋势,磷的添加对载体的堆密度和强度无明显影响。     

不同扩孔方法对催化剂载体氧化铝孔结构的影响

分别采用扩孔剂法和水热处理法对氧化铝载体进行处理,考察不同扩孔方法对氧化铝载体孔结构的影响。结果表明,采用不同的扩孔剂对氧化铝孔结构影响不同。扩孔剂聚丙烯酰胺加入量(w)为15%、800℃焙烧后可得到平均孔径为14.3nm的氧化铝载体;加入一定量的扩孔剂NH4HCO3,控制n(HCO-)/n(Al3+)=0.75,经高温焙烧后可制得平均孔径为10nm的介孔氧化铝;在140℃下对氧化铝进行水热处理,发现不同的水热处理时间对氧化铝孔结构有显著影响;同时孔结构随焙烧温度的不同呈规律性的变化。     

催化剂载体的表面改性与加氢脱硫性能评价

采用沸石分子筛的次级结构单元（或称分子筛纳米簇）对氧化铝进行表面改性,制备具有强酸性和较大孔道结构的催化剂载体。采用NH3-TPD、Py-IR、XRD、BET、HRTEM等手段对改性氧化铝载体进行表征。浸渍法制备负载型加氢精制催化剂,以4,6-DMDBT为模型化合物,高压微型反应器对其催化活性及选择性进行评价。结果表明,改性后氧化铝的酸强度明显提高,其物理结构性质变化不大,分子筛纳米簇均匀地分散于氧化铝表面。与以氧化铝为载体的催化剂相比,以分子筛纳米簇改性氧化铝为载体的催化剂,硫化态金属组分的堆垛层数明显增大,4,6-DMDBT的转化率和脱硫率显著提高,脱硫率/转化率的比值增加明显,具有较高的加氢脱硫活性。     

催化剂载体的表面改性与加氢脱硫性能

采用沸石分子筛的次级结构单元（或称分子筛纳米簇）对氧化铝进行表面改性,制备具有强酸性和较大孔道结构的催化剂载体。采用NH3-TPD、Py-IR、XRD、BET、HRTEM等手段对改性氧化铝载体进行表征。浸渍法制备负载型加氢精制催化剂,以4,6-DMDBT为模型化合物,高压微型反应器对其催化活性及选择性进行评价。结果表明,改性后氧化铝的酸强度明显提高,其物理结构性质变化不大,分子筛纳米簇均匀地分散于氧化铝表面。与以氧化铝为载体的催化剂相比,以分子筛纳米簇改性氧化铝为载体的催化剂,硫化态金属组分的堆垛层数明显增大,4,6-DMDBT的转化率和脱硫率显著提高,脱硫率/转化率的比值增加明显,具有较高的加氢脱硫活性。     

色谱法和红外光谱法测定氧化铝的表面酸性

利用气相色谱和红外光谱的胺吸附法进行了氧化铝表面酸性(酸度、酸的类型、酸强度分布)的测定。色谱法测定结果表明:氧化铝的制备方法和处理条件对表面酸性有明显的影响,制备方法不同其酸度也有差异。随着灼烧温度的提高,氧化铝酸度先增加而后降低,分别在400—700℃之间出现两个酸度极大值。另外用2,6-二甲基吡啶测定了路易斯酸中心存在下的质子酸。证明氧化铝为路易斯酸类型。由红外光谱亦看出,在1455cm~(-1)处出现明显的特征吸收峰,也证明氧化铝是路易斯酸中心。从氧化铝的酸强度分布可以看出,其表面酸的强度分布是很不均匀的。     

Al_2O_3-TiO_2复合载体的制备与表征

采用共沉淀法制备了A l2O3-T iO2复合载体,采用BET法、压汞法、扫描电子显微镜、X射线衍射、吡啶吸附-程序升温脱附和吡啶吸附红外光谱法对A l2O3-T iO2复合载体进行了表征。讨论了焙烧温度对A l2O3-T iO2复合载体的比表面积、孔径分布及晶型的影响,观察了A l2O3-T iO2复合载体的形貌,同时对A l2O3-T iO2复合载体的表面酸性进行了研究。实验结果发现,随焙烧温度的升高,A l2O3-T iO2复合载体的比表面积减小、孔体积和平均孔径增大;A l2O3-T iO2复合载体中T iO2的存在降低了A l2O3晶型的转变温度,而A l2O3的存在则升高了T iO2的晶型转变温度,提高了T iO2的热稳定性;A l2O3-T iO2复合载体表面具有较低的酸性,且只有L酸中心;A l2O3-T iO2复合载体为球状微粒。     

焙烧温度对Al2O3载体及Pd／Al2O3催化剂性能的影响

采用CO2气体成胶制备了Al2O3载体,考察了载体焙烧温度对载体和相应Pd／Al2O3催化剂物理化学性质及催化性能的影响,并采用X射线衍射、BET等技术对载体及催化剂性能进行了表征。结果表明,随焙烧温度的升高,载体的比表面积、孔容减小,平均孔径逐渐增大,孔分布较集中。所制得的拟薄水铝石较纯净。400—800℃焙烧时,Al2O3载体只有γ—Al2O3晶型;1050℃时,主要以θ-Al2O3为主;到1250℃已完全转变为α—Al2O3。Pd／Al2O3催化剂均具有较高的双烯加氢活性和选择性,其中以970℃和1050℃焙烧载体制备的催化剂为最优。     

CO气相合成草酸二乙酯的载体研究

考察了不同类型和经不同温度处理的Al2 O3 载体对CO气相催化偶联制备草酸二乙酯反应的影响。研究了Al2 O3载体的比表面、孔容、孔分布、晶相和强度因素对催化剂性能的影响。结果表明 ,焙烧后Al2 O3 载体的比表面积和孔容减小 ,载体的强度增大 ;载体的比表面和孔结构影响催化剂的活性 ,在合适的孔径范围内 ,CO转化率随比表面和孔容的减小而增大     

大孔Re_2O_7/Al_2O_3催化剂的制备及其丁烯歧化制丙烯的性能

为提高丁烯歧化制丙烯反应催化剂的性能,以聚苯乙烯(PS)微球为模板剂制备了具有大孔结构的 Al_2O_3载体。通过表征可知,随模板剂加入量的增加,载体的比表面积和孔体积均有较大增加,且加入模板剂(粒径100～300 nm)只增加大孔体积,基本不改变中孔和微孔的体积。用大孔 Al_2O_3载体负载活性组分铼氧化物,得到的 Re_2O_7/Al_2O_3催化剂用于丁烯歧化制丙烯反应。实验结果表明,制备的 Re_2O_7/Al_2O_3催化剂不但保持了原有的高歧化反应选择性(90%～95%),而且具有更大的容碳能力,提高了催化剂的活性和使用寿命。当m(PS):m(Al_2O_3)=0.30时,丁烯的转化率约为50%,接近平衡转化率。     

异丙醇对从铝酸钠溶液中析出拟薄水铝石种分过程的影响

以拟薄水铝石为晶种、异丙醇为添加剂,从铝酸钠溶液中析出了具有活性Al_2O_3前体特性的拟薄水铝石。研究了异丙醇添加量、Al_2O_3质量浓度、苛性比(铝酸钠溶液中Na_2O和Al_2O_3的摩尔比)和晶种循环使用次数对铝酸钠溶液分解率(简称分解率)的影响。实验结果表明,异丙醇能有效强化铝酸钠溶液的种分过程,在Al_2O_3质量浓度为110 g/L、苛性比为1.50、晶种比(晶种与铝酸钠溶液中Al_2O_3的质量比)为1.0、125℃的温和水热条件下种分3 h时,添加5 mg/L异丙醇可使分解率从不添加异丙醇时的27.2%提高到46.7%,并且晶种连续循环使用3次后,分解率仍达到36.5%。添加异丙醇不改变种分产物的晶型,对其形貌和织构性质也没有显著影响,但可在一定程度上调节其结晶度并使孔分布更集中。     

Cr_2O_3/Al_2O_3催化剂中的载体效应

利用XRD、TEM和活性评价等手段,研究了具有不同孔结构和比表面的γ-Al_2O_3表面上Cr_2O_3的集聚状态和晶粒大小,及它们对临氢脱烷基催化活性和选择性的影响。结果表明,具有双孔结构、大比表面γ-Al_2O_3制备的Cr_2O_3/Al_2O_3催化剂,其活性和选择性均呈现最佳值。     

多组份加氢催化剂中TiO_2的竞争吸附效应

用X光能谱定量分析了钼,钴和镍在Al_2O_3-TiO_2载体和预浸TiO_2的Al_2O_3载体上的径向浓度分布。并与Mo、Co、Ni/Al_2O_3催化剂的活性组份分布特征做了比较。实验数据表明钼、钴和镍诸组份相对富集在二氧化钛的高浓度区,证明了二氧化钛对钼、钴和镍的竞争吸附效应及其对浓度分布的影响。     

制备条件对Ni/Al_2O_3催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢性能的影响

分别采用均匀沉淀法、沉淀法和浸渍法制备了Ni/Al_2O_3催化剂,在常压固定床反应器中评价了Ni/Al_2O_3催化剂在乙醇水蒸气重整制氢反应中的性能;采用X射线衍射和低温N_2物理吸附法对Al_2O_3载体和Ni/Al_2O_3催化剂进行了表征;考察了载体焙烧温度及时间、催化剂制备方法、Ni负载量和催化剂还原时间等制备条件对Ni/Al_2O_3催化剂性能的影响。实验结果表明,以600℃下焙烧2 h的Al_2O_3为载体、采用浸渍法负载质量分数10.0%的Ni、在500℃焙烧1 h且在650℃下还原1 h的Ni/Al_2O_3催化剂的活性和选择性最好。在500℃、重时空速9 6 h~(-1)、水与乙醇的摩尔比为3:1的反应条件下,乙醇转化率达100%,产气速率为83.0 mL/min,H_2选择性为63.6%。     

纳米CeNi/Al_2O_3催化剂的结构和性能

利用H2+Ar等离子体法制备具有Ce壳的纳米Ni粒子,并用球磨法负载到载体Al2O3上制得CeNi/Al2O3催化剂。同时用浸渍法制备CeNi/Al2O3催化剂。利用SEM,BET,XRD,TPR等方法,对两种催化剂进行了表征。实验证明焙烧后纳米CeNi粒子被完全氧化,且分布在载体表面,在280℃能完全还原;而浸渍法制备的催化剂的活性组分和载体结合力较强,难以还原。在还原温度低于500℃时,纳米CeNi/Al2O3催化剂的苯加氢活性高于浸渍法制备的催化剂。     

生物质裂解油模拟物乙酸的催化重整制氢

选取乙酸作为生物质裂解油的模拟物,在600～900℃下进行蒸汽催化重整反应,研究了乙酸在Ni/Al_2O_3、Al_2O_3和Ni催化剂上的蒸汽重整行为。实验结果表明,在Al_2O_3催化剂中加入Ni可显著提高H_2收率,使反应向重整制氢的方向进行;在Ni/Al_2O_3和Al_2O_3催化剂上的乙酸重整反应中,通入蒸汽可提高H_2收率,而在Ni催化剂上的乙酸重整反应中,通入蒸汽对H_2收率影响不大。反应前后催化剂的BET和SEM表征结果显示,反应后催化剂的比表面积和孔体积明显降低,平均孔径增大,说明催化效率降低的原因是积碳覆盖了催化剂表面的活性位,堵塞了催化剂的孔道,特别是堵塞了微孔,导致催化活性逐渐丧失。