Ni-WO3/ZrO2固体强酸催化剂的制备及催化正庚烷异构化反应性能

采用浸渍法制备了以具有一定晶相结构的ZrO₂为载体的Ni-WO₃/ZrO₂系列固体强酸催化剂。采用XRD、BET、NH₃-TPD 等方法测定了Ni-WO₃/ZrO₂系列催化剂的晶相结构和表面酸性,并考察了其在正庚烷异构化反应中的催化性能。结果表明,Ni的引入使得Ni-WO₃/ZrO₂催化剂由具有单一酸中心催化功能的催化剂变成由酸中心与金属中心共同催化的双功能催化剂,其催化性能显著提高。在n(H₂)/n(n-C₇H₁₆)=12、MHSV=3.52 h^-1、m(Cat)=0.3 g、反应温度300℃条件下,载体焙烧温度800℃所制备的5%Ni-15%WO₃/ZrO₂催化剂催化正庚烷异构化反应的转化率可达39.96%,异庚烷的选择性可达94.79%。     

水热法制备ZrO2催化甘油酯交换反应性能

采用水热法制备了ZrO₂催化剂,用于催化甘油(GLY)与碳酸二甲酯(DMC)酯交换反应合成碳酸甘油酯(GC)。考察了焙烧温度对催化剂性能的影响,并采用粉末X射线衍射(XRD)、N₂等温吸附-脱附、程序升温脱附(TPD)等手段对ZrO₂催化剂进行了表征。结果表明,ZrO₂催化性能高度依赖于其表面中强碱性位点密度,当焙烧温度为600℃时,所制备的ZrO₂-600催化剂表面中强碱性位点密度较大;在反应温度90℃下反应90 min, GLY转化率为96.1%,GC选择性为86.2%。重复使用第3次时,由于ZrO₂表面碱性位点密度减小、孔道坍塌以及部分ZrO₂样品溶解在DMC中,GLY转化率和GC选择性均显著下降。     

H-ZSM-5/ZrO2/SO42-固体酸复合催化剂的表征及烷基化反应性能

将H-ZSM-5分子筛与Zr基氧化物进行复合,经过硫酸处理后,合成H-ZSM-5/wZrO₂/SO^2-₄(w分别为40%、50%、60%)固体酸复合催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)及NH₃程序升温吸附-脱附(NH₃-TPD)等分析手段对催化剂进行表征,并在固定床反应装置上考察了不同催化剂催化异丁烯-异丁烷烷基化反应性能。结果表明：经过硫酸处理后,催化剂中单斜晶相m-ZrO₂转化为对烷基化反应有利的四方晶相t-ZrO₂;H-ZSM-5/50%ZrO₂/ SO^2-₄固体酸复合催化剂具有最高的总酸量和中强酸酸量,中强酸是催化异丁烯 异丁烷烷基化反应的控制因素;同时也证实了H-ZSM-5和ZrO₂ 2种组分在复合催化剂中具有协同作用。在压力为1.4 MPa、温度为80 ℃、原料进料体积流速为2.0 mL/h、载气体积流速为1200 mL/h、反应时间为120 min的条件下,H-ZSM-5/50% ZrO₂/SO^2-₄复合催化剂作用下产物C8选择性最高为83.0%,异丁烯最高转化率为94.1%,反应稳定后异丁烯转化率保持在55.2%,收率保持在45.8%,说明H-ZSM-5/50% ZrO₂/SO^2-₄固体酸复合催化剂具有良好的催化反应性能。     

Pt-SO42-/ZrO2-Al2O3固体超强酸催化剂的研究

采用共沉淀法制备ZrO₂-Al₂O₃,用硫酸溶液浸渍ZrO₂-Al₂O₃制备SO₄^2-/ZrO₂-Al₂O₃,采用等体积法浸渍氯化铂溶液制备Pt-SO₄^2-/ZrO₂-Al₂O₃固体超强酸催化剂。采用N₂吸附-脱附、X射线荧光、X射线衍射、NH₃ 程序升温脱附、吡啶吸附红外光谱等表征了不同Pt-SO₄^2-/ZrO₂-Al₂O₃催化剂的孔结构、晶相结构和酸性质,以正己烷为原料评价Pt-SO42-/ZrO₂-Al₂O₃催化剂上的反应转化率和异构化活性。结果表明：Al₂O₃质量分数为5%、SO₄^2-/ZrO₂-Al₂O₃焙烧温度为650 ℃、硫酸加入量（w）为15.0%时,Pt-SO₄^2-/ZrO₂-Al₂O₃催化剂四方晶相ZrO₂含量最高,总酸量和B酸量最多,正己烷转化率和异构化率最高。在反应温度240 ℃、反应压力2.0 MPa、体积空速1.0 h^-1、氢油体积比700的条件下,Pt-SO₄^2-/ZrO₂-Al₂O₃催化剂上的正己烷转化率为88.72%,异构化率为80.07%。     

含铜类水滑石高选择性催化氧化甘油

采用水热法制备了一系列含铜类水滑石催化剂并进行焙烧改性,得到Cu_xMg_yAl_z-CHT-T系列催化剂,再采用碱金属调变催化剂碱性,得到Cu_xMg_yAl_z-CHT-T催化剂;采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜和N₂吸附-脱附等方法对其进行表征;将该催化剂应用于催化甘油氧化反应中,考察了制备条件和反应条件对其催化性能的影响。结果表明,Cu和Mg的配比明显影响Cu_xMg_yAl_z-CHT-T的晶型结构和催化性能,其中Cu_0.3Mg_2.7Al_1.0-CHT-450催化剂的催化甘油氧化反应的性能最好。甘油催化氧化反应的最佳条件为反应温度60℃、n(NaOH)/n(Glycerol)=8、氧气体积流速80 mL/min、反应10 h。在此条件下,甘油转化率为57.4%,甘油酸选择性可达73.7%。与相同反应条件下的未负载碱金属的Cu_0.3 Mg_2.7 Al_1.0-CHT-450相比,采用5%Li/Cu_0.3 Mg_2.7 Al_1.0-CHT-450催化剂所得甘油转化率可提高3.2百分点;但碱金属负载量过大时,金属离子堵塞孔道,可使催化性能降低。     

微波辅助下ZrO2/H-βMW催化剂的制备及其催化环己酮和异丙醇MPV反应研究

微波辅助下,采用浸渍法合成了分子筛负载型催化剂ZrO₂/H-β_MW,并进行了性能表征。研究了微波下ZrO₂/H-β_MW催化环己酮和异丙醇的MPV反应,探讨了催化剂失活原因及再生方法。实验结果表明：在400 W的微波功率下浸渍10 min, ZrO₂的负载量为10%;在400 W的微波功率下,环己酮与异丙醇摩尔比为1∶20,10%ZrO₂/H-β_MW用量6%,反应时间20 min的条件下,环己酮的转化率达98.2%。     

草鱼鱼骨负载金属卤化物用于催化苯甲醚与乙酸酐的酰化反应

以草鱼鱼骨为载体,采用水热法制备了草鱼鱼骨(GCB)负载金属卤化物催化剂(MX2/GCB)。采用FT-IR、XRD、ICP-OES、比表面积及孔径分析仪等手段对载体和催化剂进行了表征,并将制备的催化剂用于苯甲醚与乙酸酐的酰化反应,考察了反应条件对酰化反应的影响以及催化剂的重复稳定性能。结果表明,在催化苯甲醚与乙酸酐的酰化反应中,ZnBr ₂负载量为1 mmol/g的ZnBr₂/GCB的催化活性最高,在反应时间6 h、催化剂用量2.0 g的条件下,乙酸酐的转化率可达85.4%,对甲氧基苯乙酮的选择性为97.2%,催化剂重复使用5次后仍具有较高的活性。     

Ni/N-rGO催化苯酚选择性加氢制备环己酮性能

以自制氧化石墨(GO)为原料,尿素为氮源,通过水热法制备了氮掺杂还原氧化石墨烯(N-rGO)载体,采用浸渍法制得不同镍负载量Ni/N-rGO催化剂,采用N₂吸附-脱附、XRD、SEM等手段对Ni/N-rGO催化剂进行表征分析,考察催化剂制备条件(活性组分负载量、尿素添加量、H₂还原温度)和反应条件(反应温度、反应压力、反应时间)对Ni/N-rGO催化剂催化苯酚选择性加氢制备环己酮的影响。结果表明：在活性组分负载质量分数为20%、尿素/GO质量比为30、H₂还原温度为450 ℃的条件下制备的20%Ni/N-rGO催化剂具有较大的比表面积和适宜的孔结构,金属镍分散相对均匀;在反应温度为150 ℃、反应压力为0.4 MPa、反应时间为2.0 h、20%Ni/N-rGO催化剂/苯酚质量比为0.35的最佳条件下,苯酚转化率为91.93%,环己酮选择性为61.75%;20%Ni/N-rGO催化剂重复使用5次后催化性能下降较明显,苯酚转化率降至82.17%,环己酮选择性降至50.93%。     

CO2甲烷化催化剂CeO2-Ni/Al2O3的制备及性能

 以Ni-Al水滑石为前驱体,采用水热合成法,制备了不同CeO₂含量的αCeO₂-Ni/Al₂O₃催化剂,通过XRD、N₂吸附-脱附、CO₂-TPD和原位漫反射红外分析(DRIFT)等手段,表征了制备催化剂的微观结构和物化性质,评价了其对CO₂甲烷化反应的催化活性及稳定性,并进一步研究其催化CO₂甲烷化反应的机理。结果表明：制备催化剂主要为介孔结构,表面有较多的弱碱和中强碱性位点;CeO₂的适量引入可提高Ni-Al₂O₃催化剂低温催化CO₂甲烷化的活性,其中以CeO₂负载摩尔分数5%的催化剂性能最好,在250 ℃时,CO₂转化率可达91%,CH₄选择性可达100%,且经120 h的稳定性测试后,活性无明显下降;CO₂甲烷化时,催化剂表面产生中间产物甲酸盐和双齿碳酸盐,其有利于CH₄的生成。     

ZSM-5负载氨基酸席夫碱型异双核配合物催化剂的制备及其催化苯酚氧化羰基化反应性能

采用微波辅助分步浸渍溶剂热法,以ZSM-5分子筛为载体,合成了结构新颖的氨基酸型异双核配合物催化剂CuPdTS/ZSM-5(TS为L-亮氨酸缩水杨醛配体)。采用FT-IR、ICP-AES、¹H NMR、XRD、N₂吸附-脱附等手段对CuPdTS/ZSM-5进行表征,并将该催化剂用于催化苯酚氧化羰基化合成碳酸二苯酯(DPC)反应,考察了助催化剂Cu用量、反应时间和反应温度对DPC产率和选择性的影响。通过表征确定了CuPdTS配合物的结构,也确认CuPdTS已负载于ZSM-5分子筛上。当Cu(OAc)₂用量0.03 g、反应时间8 h、反应温度100℃时,CuPdTS/ZSM-5催化苯酚氧化羰基化反应的碳酸二苯酯收率可达18.3%,选择性为47.4%。     

ZrO2-SiO2 AEROGEL SUPPORTED COBALT CATALYSTS FOR THE SYNTHESIS OF LONG-CHAIN HYDROCARBON FROM SYNGAS

The effect of support and preparation method on the texture, surface area, extent of reduction, H₂ desorption and Fischer-Tropsch synthesis(FTS) reaction properties of ZrO₂-SiO₂ aerogel supported cobalt-based catalysts was investigated. The results indicate that under the conditions that favor the formation of long-chain hydrocarbons, cobalt catalyzed FTS reaction appears to be structure sensitive. Support effects significantly influence the catalytic behavior. Cobalt catalyst supported on zirconia-coated silica aerogel leads to heavy products from syngas, in which case C5⁺ yield could reach 150g/Nm³(CO+H₂) under the optimal conditions (T=293K, P=2.0MPa, GHSV=500h^-1); cobalt catalyst supported on ZrO₂-SiO₂ mixed aerogel, however, was shown to produce middle distillate and the yield of C5-C₂₀ products for this catalyst is about 120g/NM³ (CO+H₂)     

Effects of Impregnation Solvents on Catalytic Performance of Co-Ru-ZrO2/γ-Al2O3 Catalyst for Fischer-Tropsch Synthesis

Used ZrO₂ modified γ-Al₂O₃ as support, Co-Ru catalysts were prepared by incipient impregnation method. The effects of impregnation solvents on the performances of catalysts were examined. The catalyst was prepared with ethanol solution and high Co dispersion was obtained, exhibiting highest activity of CO hydrogenation, very low methane selectivity, and high heavy hydrocarbon C₅⁺ selectivity. The catalysts were prepared with aqueous solution and methanol solution, and the reaction behaviors were similar. The solvent isopropanol caused the lowest catalytic activity and highest methane selectivity. Increasing the reaction temperature enhanced the CO hydrogenation rate, and the CO conversion slightly increased the CO₂ selectivity and favored the formation methane and light hydrocarbons, while the chain growth probability decreased. For the catalyst prepared with ethanol, the CO conversion, the CH₄ selectivity, and the C₅⁺ selectivity were 94.16%, 5.65%, and 88.2%, respectively, and the chain growth probability was 0.87 at 493 K, 1.5 MPa, 800 h^-1, and n(H₂):n(CO) = 2.0 in feed.     

分子筛负载铁催化合成气制低碳烯烃

采用等体积浸渍法制备了负载型铁基催化剂,并利用N₂吸附-脱附、XRD、H₂-TPR等方法对催化剂进行表征。考察了不同载体和K助剂对负载型铁基催化剂上合成气制低碳烯烃反应的影响及工艺条件对10Fe-2K/NaY催化剂反应性能的影响。实验结果表明,相比其他三种分子筛载体,八面沸石分子筛NaY因具有较大的比表面积且负载的铁基催化剂在反应中活性组分得到有效的还原而获得最高的反应活性;在纯铁催化剂中加入助剂K可以促进CO在活性金属铁上的解离吸附并抑制H₂的吸附,从而大幅提高CO转化率和低碳烯烃选择性;在反应温度为320℃、反应压力为2.0 MPa、反应重时空速为2000 h^-1的条件下,10Fe-2K/NaY催化剂CO转化率达到78.3%,低碳烯烃选择性达到61.8%,烯烷摩尔比为8.26。     

Hydrotreating of Maya Crude Oil: I. Effect of Support Composition and Its Pore-diameter on Asphaltene Conversion

A systematic study for a concept governing support effect in heavy oil hydrotreating (HDT) catalysts is performed. Different Al₂O₃ and its mixed oxides supports were prepared and CoMo supported catalysts were tested for Maya heavy crude oil hydrotreating. Fresh and spent catalysts are characterized with N₂ adsorption-desorption, element analysis, and scanning electron microscopy-energy dispersion analysis by x-ray (SEM-EDAX), which confirms that coke and metals deposition on the surface of catalyst is most probably near the pore mouth. It is also demonstrated from these results that asphaltene conversion depends on the pore diameter of the catalyst, while other hydrotreating conversions (hydrodesulfurization (HDS), hydrodenitogenation (HDN), and in some extent hydrodemetallization (HDM)) are more likely affected by the nature of active metal distribution. The evaluation of alumina mixed oxide (TiO₂, ZrO₂, B₂O₃, and MgO) supported catalysts indicates that supports with basic nature have better stability than the acid ones.     

钾基复合催化剂对高硫石油焦气化性能的影响

以高硫石油焦为研究对象,探讨了水蒸气气氛下不同钾基催化剂、铁基催化剂以及K-Fe、K-Ca复合催化剂对高硫石油焦气化性能的影响。在1023 K、0.1 MPa下,钾基催化剂中KOH催化活性最高,而铁基催化剂中FeSO₄催化活性最高;在KOH基础上添加铁基催化剂后其催化性能有所降低;在K-Ca复合催化剂中,5%KOH和3%CaO(质量分数)复配时,催化剂的催化性能最好,石油焦碳转化率达到最高值61.33%,继续增加CaO添加量,K-Ca复合催化剂的催化性能降低。采用BET和XRD对K-Ca复合催化剂的催化作用机理进行研究,发现CaO的造孔作用以及石油焦气化反应过程中生成的双金属碳酸盐K₂Ca(CO₃)₂共同促进了气化反应的进行。而在压力增大的条件下,由于K-Ca复合催化剂中双金属碳酸盐K₂Ca(CO₃)₂的晶型发生转变,导致其催化活性相比添加KOH催化剂时降低。     

二氧化硅负载磷钨酸催化合成蒽醌

采用等体积浸渍法制备了负载型磷钨酸(HPW)催化剂,将其用于催化邻苯甲酰苯甲酸(BBA)脱水合成蒽醌;采用XRD,FTIR,TG-DTG等手段对SiO_2负载的磷钨酸(HPW/SiO_2)催化剂进行表征;考察了载体种类、焙烧温度、HPW负载量对其催化性能的影响。实验结果表明,制备负载型HPW催化剂的适宜条件为:以SiO_2为载体、焙烧温度250℃、焙烧时间3 h、HPW负载量为30%。HPW/SiO_2催化剂催化合成蒽醌的适宜反应条件为:催化剂与BBA的质量比为1.60、反应温度220℃、反应时间2.0 h,在此条件下,蒽醌收率可达99.6%。HPW/SiO_2催化剂的稳定性较差,BET,UV-Vis,Py-IR表征结果显示,积碳结焦使催化剂B酸酸量减小是催化剂失活的原因。     

负载型碘化钾催化合成碳酸亚丙酯的研究

采用浸渍法制备了负载型 KI 催化剂,通过 BET、XRD 和 CO_2-TPD 等方法对催化剂进行了表征,考察了催化剂的环化加成反应活性。结果表明,将 KI 负载到不同载体上,其催化性能明显不同,KI/MgO 催化剂具有较高的环化加成活性。载体的比表面和孔结构与催化剂的环化加成活性无关。催化剂表面的酸碱性是影响环化加成活性的重要因素。适宜的反应温度和压力分别为423K 和4.0 MPa。