稻壳白炭黑负载Fe2O3的气相芬顿反应NO预氧化

以稻壳为硅源,采用直接煅烧法制备白炭黑,以其为载体,采用共浸渍法制备Fe₂O₃/SiO₂催化剂;并采用同样方法以商用二氧化硅为载体制备Fe₂O₃/C-SiO₂催化剂,将二者用于催化H₂O₂预氧化NO的实验。探究不同工况（负载量、催化温度、H₂O₂汽化温度、H₂O₂流量和水汽浓度）对NO预氧化的影响,并对催化剂进行表征,分析其物理化学性质对催化性能的影响。结果表明,在负载量为50%、催化温度为140℃、H₂O₂汽化温度为120℃、H₂O₂流量为2.5mL/h时,达到最佳工况,NO氧化度能达到73%;在相同实验条件下Fe₂O₃/SiO₂催化剂的预氧化效果要比Fe₂O₃/C-SiO₂催化剂高20%左右。TPR结果表明载体可以降低活性组分的还原温度,减少活性组分的团聚;催化剂的晶相结构稳定,机械强度及热稳定性良好;ESR和XPS结果显示Fe₂O₃/SiO₂催化剂的催化性能优于Fe₂O₃/C-SiO₂催化剂,能够更好地催化分解H₂O₂产生·OH。     

载体对负载型银催化剂催化乳酸乙酯氧化制丙酮酸乙酯的影响

为了提高电解银催化剂催化乳酸乙酯选择性氧化制丙酮酸乙酯的性能,选用SiO₂,α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃为载体,制备了负载型银基催化剂。系统地考察了催化剂的载体类型、负载量和焙烧温度对反应的影响,并通过X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射(UV-vis DRS)和H₂程序升温还原(H₂-TPR)等手段对负载型银基催化剂进行了表征。证明了游离的Ag⁺离子和带正电荷的银团簇Ag_n^δ+是该反应的活性物种,当载体类型为α-Al₂O₃,银负载量为7.8%,焙烧温度为600℃时得到性能较佳的催化剂。在反应温度为340℃、氧和乳酸乙酯物质的量比为1.4、液时空速(LHSV)为0.6 h^-1的条件下,乳酸乙酯的转化率为96.8%,丙酮酸乙酯的选择性达90.7%。经过100 h反应后的催化剂仍具有较高活性,通过原位烧炭可...     

MnO x /ZrO2 催化剂制备及催化臭氧氧化降解甲基橙

以商品化ZrO₂为载体,采用等体积浸渍法制备MnO _x /ZrO₂催化剂,对目标污染物甲基橙溶液进行催化臭氧降解效果研究。比较不同焙烧温度（350、400、500和550℃）、不同MnO _x 负载量（5%、10%、15%和18%）等制备条件对催化剂活性的影响,结果表明：在400℃,MnO _x 负载量为15%时,催化剂对催化臭氧降解甲基橙溶液表现出最好的活性。反应进行60 min后,甲基橙溶液的脱色率达92.8%,较单独臭氧氧化提高了36.1%。催化剂15%MnO _x /ZrO₂（400℃）的酸碱使用范围（pH为2.7、6.5、8.7、10.8）实验表明：甲基橙溶液不同初始pH条件同样会影响催化剂的活性,且pH=2.7时表现出最好的催化效果,甲基橙脱色率可达95%。循环实验表明,15%MnO _x /ZrO₂（400℃）具有较好的稳定性,催化剂循环使用三次后,甲基橙溶液脱色率仍保持在85%以上,且活性组分的流失是降低催化剂活性的一个重要原因。     

NiO-LaCoO3催化剂的丙烷和CO氧化性能

采用固相反应制备了NiO-LaCoO₃催化剂,考察了焙烧温度以及Ni含量对催化剂的CO和丙烷氧化活性的影响。用X射线粉末衍射、H₂-程序升温还原等技术对催化剂进行了表征。结果表明,在焙烧温度为700~1000℃时,焙烧温度越高,催化剂的丙烷和CO氧化性能越差,其中700℃焙烧后的10NiO-LaCoO₃催化剂的效果最好。助剂Ni能有效提高LaCoO₃催化剂的丙烷和CO氧化性能,其中Ni含量为7.5%的7.5NiO-LaCoO₃催化剂氧化性能最佳。研究发现催化剂的CO和丙烷氧化活性与催化剂中氧活动性具有相关性。     

载体焙烧温度对Ni/SiO2-Al2O3催化剂稳定性的影响

为了获得高水热稳定的负载Ni催化剂,延长催化剂在含水液相体系中的使用寿命,以不同温度焙烧的SiO₂-Al₂O₃为载体,采用浸渍法制备Ni/SiO₂-Al₂O₃催化剂,通过吡啶-原位傅立叶变换红外光谱、X射线衍射、NH₃-程序升温脱附和H₂-程序升温还原等方法进行表征,以水相1,4-丁炔二醇加氢为探针反应,研究载体焙烧温度对Ni/SiO₂-Al₂O₃催化剂催化加氢性能及含水体系中稳定性的影响。结果表明,在(400~800) ℃,随着载体焙烧温度升高,活性组分Ni存在状态及催化剂加氢活性变化较小,但催化剂的水热稳定性下降,造成这一现象的原因是随着载体焙烧温度升高,载体表面SiO₂聚集,暴露的Al³⁺增加,载体水合程度增大。载体焙烧温度400 ℃时,Ni/SiO₂-Al₂O₃催化剂表现出最佳的水热稳定性。     

Ni/Si3N4催化剂在甲烷部分氧化反应中的应用

前期工作表明Ni/Si₃N₄催化剂在甲烷部分氧化反应中有较好的催化活性和很强的抗积炭能力。在前期工作的基础上考察了镍负载量和焙烧温度对Ni/Si₃N₄催化剂在甲烷部分氧化中催化性能的影响,并采用XRD、TPR、XPS等技术对催化剂进行了表征。结果表明,镍负载量和焙烧温度影响催化剂活性组分的表面分布和晶粒尺寸,并进一步影响催化剂的反应性能。在800℃反应条件下,活性组分负载量与CH₄转化率之间的关系为：C-10>C-15>C-5>C-1;而焙烧温度与CH₄转化率大小顺序为：S(400)> S(600)>S(800)。     

氮化硼晶体作为丙烷氧化脱氢的无金属催化剂研究

在多相催化中，金属氧化物的氧空位通过调节配位、电子态、电导率和表面性质的性质发挥着关键作用。然而，关于非金属氧化物中氧空位及其催化应用的研究却鲜有报道。本文通过原位生长方法展示了由具有三明治状结构的少层六方氮化硼(BN)晶体覆盖的富含氧空位的BPO₄空心球(BN/BPO₄)。由于富含氧空位的BPO₄和h-BN之间的协同作用，所制备的催化剂在丙烷氧化脱氢制丙烯中表现出比商业BN更好的催化活性和更高的选择性。氧空位增加了丙烷的吸附量，BN和BPO₄界面处的密闭空间削弱了丙烯的吸附，有利于活性位点的循环利用。此外，受限空间和氧空位导致反应动力学模型的转变。     

无定形MnOx/SiO2催化剂的合成及低温催化氧化甲醛机理

甲醛因其污染范围广、持续时间长、危害性大等特性被视为室内有害物质的头号“杀手”。本文采用自组装法于SiO₂表面原位生长MnO_x（MnO_x/SiO₂催化剂）并用于低温催化氧化甲醛的研究,XRD、SEM-EDS、TEM和BET表征显示,MnO_x以无定形态均匀地分布在SiO₂载体表面,同时考察了MnO_x的负载量以及煅烧温度对甲醛催化活性的影响。实验结果表明,优选的质量分数13% MnO_x/SiO₂无定形催化剂具有较大的比表面积（高达164.85m²/g）和丰富的活性位点（Mn³⁺,75.6%）,而较大的比表面积有利于更多的甲醛分子吸附在催化剂表面并进行活化反应。对甲醛进行连续性动态检测,结果显示催化剂在连续催化6h后仍保持80%以上的去除效率,表明无定形催化剂具有良好的低温催化效果。随着温度的升高,催化甲醛过程中间产物（甲酸根）被进一步分解,有利于催化剂的再生使用,当温度达到90℃时,甲醛的去除效果可达90%。     

WO3/TiO2催化剂活性组分W对SO2的氧化特性

采用超声浸渍法制备了不同W负载量的WO₃/TiO₂催化剂,研究了W负载量、温度及SO₂浓度对催化剂表面SO₂氧化过程的影响。结果表明,催化剂表面SO₂氧化率随W负载量及温度的升高而增大,当W负载量由1%增至7%时,SO₂氧化率由0.034%升高至0.210%;而当温度由280℃升高至400℃时,SO₂氧化率由0.043%升高至0.240%。通过N₂吸附、XRD、Raman、NH₃-TPD、H₂-TPR及XPS等方法对催化剂样品进行表征。结果表明,活性组分W的增加会导致WO_x增加,该结构能够减弱催化剂表面Br?nsted酸性位点强度,增强SO₂在催化剂表面的吸附,同时导致催化剂表面吸附氧(O_α)增多,促进SO₂氧化;针对W负载量5%的催化剂原位红外试验结果表明,通入SO₂     

不同金属助剂对活性组分Ir催化丙烷脱氢调控规律的研究

选用Zn、Ga、Sn为金属助剂制备了IrZn/SiO₂、IrGa/SiO₂和IrSn/SiO₂三种双金属催化剂,探讨不同金属助剂对Ir位点结构及催化丙烷脱氢性能影响。结果表明,催化剂中Ir位点的分散性极大影响催化性能。     

A high propylene productivity over B2O3/SiO2@honeycomb cordierite catalyst for oxidative dehydrogenation of propane

Boron-based metal-free catalysts for oxidative dehydrogenation of propane (ODHP) have drawn great attention in both academia and industry due to their impressive activity and olefin selectivity. Herein, the SiO₂ and B₂O₃ sequentially coated honeycomb cordierite catalyst is designed by a two-step wash-coat method with different B₂O₃ loadings (0.1%-10%) and calcination temperatures (600, 700, 800 ℃). SiO₂ obtained by TEOS hydrolysis acts as a media layer to bridge the cordierite substrate and boron oxide via abundant Si-OH groups. The welldeveloped straight channels of honeycomb cordierite make it possible to carry out the reactor under high gas hourly space velocity (GHSV) and the thin wash-coated B₂O₃ layer can effectively facilitate the pore diffusion on the catalyst. The prepared B₂O₃/SiO₂@HC monolithic catalyst exhibits good catalytic performance at low boron oxide loading and achieves excellent propylene selectivity (86.0%), olefin selectivity (97.6%, propylene and ethylene) and negligible CO₂ (0.1%) at 16.9% propane conversion under high GHSV of 345,600 ml·(g B₂O₃)^-1·h^-1, leading to a high propylene space time yield of 15.7 g C₃H₆·(g B₂O₃)^-1·h^-1 by suppressing the overoxidation. The obtained results strongly indicate that the boron-based monolithic catalyst can be properly fabricated to warrant the high activity and high throughput with its high gas/surface ratio and straight channels.     

H4SiW12O40/SiO2催化正丁醛自缩合反应

正丁醛自缩合合成辛烯醛是工业生产辛醇的重要步骤之一。首先考察了3种杂多酸H₃PW₁₂O₄₀、H₄SiW₁₂O₄₀和H₃PMo₁₂O₄₀对正丁醛自缩合反应的催化性能,发现H₄SiW₁₂O₄₀的催化性能最好。其次,利用浸渍法制备了负载型H₄SiW₁₂O₄₀催化剂,考察了载体和制备条件对催化剂性能的影响,确定以SiO₂为载体,H₄SiW₁₂O₄₀负载量为50%（质量分数）,在150℃焙烧2 h的制备条件。探讨了反应条件对催化剂性能的影响,确定了适宜反应条件：催化剂与正丁醛的质量比为0.15,反应温度120℃,反应时间6 h。在此条件下,正丁醛的转化率为90.4%,辛烯醛的选择性为89.2%。通过对催化剂进行ICP-AES分析和XRD表征,发现活性组分流失是造成催化剂稳定性差的主要原因。为减缓H₄SiW₁₂O₄₀的流失,以[emim]BF₄离子液体为模板剂,采用溶胶-凝胶法制备了H₄SiW₁₂O₄₀/SiO₂催化剂,实验结果表明,催化剂稳定性有一定程度的提高。     

Na/SiO2新型固体碱催化制备生物柴油的研究

以NaOH、正硅酸乙酯和乙醇为原料,经溶胶-凝胶法制备新型固体碱催化剂（Na/SiO₂）,用于催化大豆油与甲醇的酯交换反应制备生物柴油,研究催化剂焙烧温度、n(NaOH)∶n(SiO₂)、n(甲醇)∶n(大豆油)、催化剂用量和反应时间对产率的影响以及催化剂的稳定性。结果表明,固体碱催化剂Na/SiO₂在大豆油与甲醇的酯交换反应中具有较高的催化活性,在催化剂焙烧温度600 ℃、n(NaOH)∶n(SiO₂)=2∶1、n(甲醇)∶n(大豆油)=15∶1、催化剂用量为大豆油质量的7%和反应时间3 h的条件下,脂肪酸甲酯产率可达97.42%,催化剂在稳定性试验中呈现出优良的稳定性。     

载体表面羟基种类对DMO加氢用Cu/SiO2催化剂性能的影响

通过程序升温焙烧改变气相纳米二氧化硅表面的羟基含量及种类,并以其为载体,采用蒸氨法制备了Cu/SiO₂催化剂,使用比表面积测试（BET）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、漫反射傅里叶变换红外光谱（DRIFT）、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、NH₃/CO₂程序升温脱附（NH₃/CO₂-TPD）、X射线光电子能谱（XPS）、俄歇电子能谱（AES）等方法研究了Cu/SiO₂催化剂的结构和酸碱性,采用固定床反应器在低温（448K）、低压（1.5MPa）的反应条件下进行草酸二甲酯加氢制备乙二醇的反应,评价其催化活性。结果表明,高温焙烧二氧化硅载体可显著改变后续合成Cu/SiO₂催化剂的结构并降低其酸碱性,对提高乙二醇选择性和降低草酸二甲酯加氢过程中醇类或醚类副产物的选择性具有明显的促进作用。但同时该过程会导致催化剂的活性降低,载体焙烧（473K）后合成的催化剂均需要提高氢酯比方能获得最佳反应结果。其中经873K焙烧的二氧化硅制备的Cu/SiO₂-4催化剂,在最佳反应条件下乙二醇的选择性由低温焙烧后的92%左右提升到97%以上,草酸二甲酯转化率保持在100%。     

乙炔氢氯化过程中铜基催化剂的制备及催化性能

采用球形活性炭为载体,制备了用于乙炔氢氯化反应的载Cu催化剂, 并采用TEM进行了表征。在常压固定床反应器中考察了溶剂、酸洗液、Cu的负载量、焙烧温度对Cu/C催化剂性能的影响。结果表明, 以1 mol/L盐酸为溶剂,1 mol/L H₃PO₄为活性炭酸洗液,Cu的负载量为15%,焙烧温度为500℃时,该催化剂具有较高的分散度和反应活性。空速180 h^-1、V(HCl)/V(C₂H₂)=1.1、Cu的负载量为15%、温度180℃时,乙炔氢氯化反应的转化率可达68%以上, 氯乙烯选择性不低于99.5%,同时具有较好的稳定性; 在空速为540 h^-1时, 其催化活性会因活性组分的团聚结晶而降低。     

VO_x/焦磷酸镧催化剂的丙烷氧化脱氢制丙烯催化性能

以嵌段共聚物P188为模板剂制备VO_x/焦磷酸镧催化剂。采用比表面分析仪、透射电镜、X射线光电子能谱和H_2-TPR对催化剂结构进行表征,并评价其丙烷氧化脱氢制丙烯的催化性能。结果表明,焦磷酸镧有一定的催化活性,但催化性能不高。当负载钒氧物种后,VO_x/焦磷酸镧催化剂催化活性有所增加,反应温度600℃时,丙烯产率达16.6%。原因主要是钒氧物种和可移动氧在丙烷氧化脱氢过程中起到重要作用。     

ZrO2/SiO2催化剂的制备及其氧化脱硫性能研究

以己内酰胺-八水氧氯化锆低共熔溶剂为添加组分,采用溶胶-凝胶法合成含锆的硅胶,再经过高温煅烧得到n-ZrO₂/SiO₂ （n=2%,4%,6%） 负载型催化剂。并用红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、N₂吸附-脱附、X射线光电子能谱（XPS）对其进行结构表征,确定ZrO₂成功负载到SiO₂上。以ZrO₂/SiO₂为催化剂和吸附剂,H₂O₂为氧化剂组成催化氧化脱硫体系,并应用于模拟油脱硫。分别考察了氧化锆负载量、反应温度、氧硫比、催化剂加入量及不同类型的硫化物对脱硫效果的影响。实验结果表明,在反应温度为70℃、n（H₂O₂）/n（S）=4（摩尔比）、4%-ZrO₂/SiO₂的加入量为0.2 g的最佳反应条件下,氧化脱硫体系对二苯并噻吩（DBT）、4,6-二甲基二苯并噻吩（4,6-DMDBT）和苯并噻吩（BT）的脱除率分别为98.7%、93%和65.9%。且4%-ZrO₂/SiO₂回收利用5次后,DBT脱除率仍可达到91.8%。     

Oxidative dehydrogenation of propane on catalytic membrane reactors

The oxidative dehydrogenation of propane (ODHP) has been studied in a catalytic membrane reactor using either an ODHP catalyst (V---Mg---O or Ni based) supported on commercial porous alumina membranes, or a V---Mg---O catalyst bed enclosed in a zeolite membrane. No significant membrane effects were found on the macro-and mesoporous V---Mg---O and Ni membranes. In contrast, the zeolite microporous membrane revealed to be an effective gas barrier, allowing a marked increase in propene yields at low C₃H₈/O₂ ratios under separate feeding configuration.