二氧化碳加氢合成甲醇反应铜基催化剂研究进展

二氧化碳加氢合成甲醇反应是二氧化碳利用的重要途径,其中催化剂的研究是技术的关键。本文针对反应采用的铜基催化剂,从铜基催化剂的制备方法、活性组分铜的分散度、铜粒径以及铜与载体间界面作用等方面,分别对其影响催化剂的活性、甲醇的选择性以及稳定性作用进行研究综述。通过分析认为:催化剂的制备方法影响催化剂的铜分散度、铜粒径及铜与载体间的作用,从而影响催化剂催化性能。其中在共沉淀法的基础上进行改进是目前催化剂制备方法的研究趋势,且增加铜分散度、减小铜粒径及增大铜与载体间作用对二氧化碳加氢合成甲醇反应铜基催化剂的催化性能有不同程度的影响。该综述为进一步研制高活性、高甲醇选择性和优异稳定性的新型催化剂提供参考。     

二氧化碳加氢合成甲醇铜基催化剂研究进展

二氧化碳加氢合成甲醇研究的催化剂体系有多种,包括铜基催化剂、贵金属为主要活性组分的负载型催化剂以及其他类型催化剂。其中,对铜基催化剂的研究较多,其催化性能也较好。目前选用的铜基催化剂以Cu—Zn系催化剂为主,综述了包括CuO—ZnO—Al2O3、CuO—ZnO—ZrO2、CuO—ZnO—SiO2等典型的催化剂。     

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。     

二氧化碳加氢合成甲醇催化剂研究进展

介绍了CO2加氢合成甲醇催化剂的研究进展,重点对负载型铜基催化剂的最新进展进行了综述。     

二氧化碳加氢制甲醇催化剂研究进展

详细阐述了 Cu基催化剂的研究进展,重点从催化剂的反应机理、构效关系和活性位点进行了讨论.此外还概述了贵金属催化剂、In2O3基催化剂和其他新型催化剂的最新进展,以增强当前对CO2加氢制甲醇的理解.最后,对现有催化剂存在的问题进行了分析,并提出了今后可能的研究方向.     

二氧化碳逆水煤气变换催化剂制备与性能

CO_2由于热力学稳定性和动力学惰性,难以高效活化。采用并流沉淀法制备锆酸钡(BaZrO_3)催化剂并用于逆水煤气变换反应,结合物化表征和性能评价考察离子掺杂对催化活性、催化剂结构和还原性能的影响以及水热处理对催化剂结构和性能的影响。结果表明,过渡金属离子掺杂BaZrO_3催化剂产生晶格氧空位,提高CO_2转化率,以Mn离子掺杂的催化剂性能最好。晶格掺杂不会改变催化剂晶相结构,但增强晶格氧迁移能力,促进催化剂容易还原,进而显著提高逆变换催化活性。催化剂经水热处理可消除游离杂相,产物选择性提高至99.4%。优化条件下,Mn掺杂BaZrO_3催化剂上CO_2转化率大于48%,CO选择性大于99%,催化剂稳定性好,具有良好的应用前景。     

Cu基催化剂上二氧化碳加氢合成甲醇的研究进展

综述了CO2 加氢合成甲醇用Cu基催化剂的国内外研究现状,从催化剂的制备方法、形貌、活性组分与载体间的相互作用、促进剂等方面进行了阐述;详细介绍了目前引起人们广泛兴趣的Cu/ZnO、Cu/ZrO2、Cu/CeO23类Cu基催化剂近年来最新的研究进展;并对今后的研究方向进行了分析和展望.     

二氧化碳加氢合成二甲醚的研究进展

本文综述了国内二氧化碳直接加氢合成二甲醚的热力学分析、工艺条件、催化剂及反应机理的研究进展。     

改性铝土矿负载Ni-Mn-K一氧化碳高温变换催化剂的研究

以改性后铝土矿石为载体,采用两步浸渍法,制备Ni-Mn-K一氧化碳高温变换催化剂。采用活性评价、低温N₂吸附、XRD和TPR等表征方法,考察催化剂的结构和性能。结果表明,改性后的铝土矿本身具有一定的变换活性,用该载体负载多组分制得的催化剂具有较好的变换活性。XRD和TPR结果表明,催化剂中具有明显的晶相NiO和K₂CO₃的特征衍射峰, MnO₂与铝土矿载体中的Fe₃O₂和SiO₂形成非晶态复合氧化物。比表面积和孔容减小主要因负载引起,负载活性组分后使耗氢量增大,还原峰温降低。     

CO/CO2加氢制芳烃的研究进展

将CO/CO₂直接转化为芳烃是一种极具挑战性的非石油路线合成途径。本文主要对CO/CO₂通过不同反应途径制取芳烃过程中复合催化剂的开发和反应机理的研究进展进行了综述。阐述了利用反应耦合思想,构筑的复合催化剂在CO/CO₂的高效转化和产物调控等方面取得了突破性的进展。重点介绍了复合催化剂用于CO加氢制芳烃主要的两种反应途径,活性金属的类别、分子筛的结构与酸性和活性组分的组装方式与接触度对CO₂加氢制芳烃催化性能的影响。指出协同加氢与芳构化反应活性的匹配是影响催化剂性能的关键。提出开发高效稳定的催化剂用于提高CO/CO₂的转化率和芳烃产物的产率以及反应机理的探索仍然是未来研究的重点。     

BX 型中温变换催化剂上CO 变换反应本征动力学研究

采用常压等温直流积分反应器, 研究了在BX 型中温变换催化剂上CO 变换反应的本征动力学。应用正交实验设计方法, 模拟生产条件进行测试, 用非线性最小二乘法优化参数估值, 获得本征动力学模型, 并经F 检验、相关指数检验及运用此数学模型进行某工厂变换炉催化剂用量的计算, 证明了实验数据及数学模型的准确性。     

逆水煤气变换催化剂的制备及反应性能

为解决逆水煤气变换反应环境下催化剂抗还原性和稳定性较差的问题,采用浸渍法和共沉淀法制备了Mn基催化剂,对逆水煤气变换反应进行了热力学分析和催化剂初步筛选,初步考察了不同反应温度、反应压力、氢碳体积比和气体空速下的催化活性和反应选择性,并进行了催化剂稳定性评价和物化表征。结果表明,与浸渍法相比,共沉淀法制备的催化剂性能较好。适宜的逆水煤气变换反应条件为550~600℃,常压~0.5 MPa,氢碳体积比1~1.5,空速10 000~15 000 h-1。在入口温度580℃,压力0.5 MPa,氢碳体积比1.5和气体空速6 000 h-1的条件下,CO2转化率达45%,CO选择性为90%。催化剂500 h稳定性良好,这主要是由于形成了稳定的Mn基尖晶石活性相。     

铜锰氧化物水煤气变换催化剂的还原与催化性能

以CuSO₄·5H₂O和MnSO₄·H₂O为前驱物,NaOH为沉淀剂,选用共沉淀工艺,添加Al₂O₃、BaO+Al₂O₃、ZrO₂+Al₂O₃或CeO₂+Al₂O₃粉末作为催化助剂,制备了4种铜锰氧化物水煤气高温变换催化剂。X射线衍射分析表明,4种铜锰氧化物催化剂的主要化学成分为氧化铜和氧化锰系化合物以及锰钡、铜锰和铜锰铝复合氧化物;在催化水煤气变换反应(WGSR)后,4种铜锰氧化物的化学成分发生了变化。H2还原实验结果表明,在4种铜锰氧化物中,添加ZrO₂+Al₂O₃的铜锰氧化物H₂还原效率最好;而添加CeO₂+Al₂O₃的铜锰氧化物H2还原效率最小。对WGSR出口气中CO体积分数进行对比分析可知,分别添加Al₂O₃和CeO₂+Al₂O₃铜锰氧化物催化剂的变换活性较好。     

The highly selective catalytic hydrogenation of CO2 to CO over transition metal nitrides

Three transition metal-like facet centered cubic structured transition metal nitrides, γ-Mo₂N, β-W₂N and δ-NbN, are synthesized and applied in the reaction of CO₂ hydrogenation to CO. Among the three nitride catalysts, the γ-Mo₂N exhibits superior activity to target product CO, which is 4.6 and 76 times higher than the other two counterparts of β-W₂N and δ-NbN at 600 ℃, respectively. Additionally, γ-Mo₂N exhibits excellent stability on both cyclic heating–cooling and high space velocity steady state operation. The deactivation degree of cyclic heating–cooling evaluation after 5 cycles and long-term stability performance at 773 and 873 K in 50 h are all less than 10%. In-situ XRD and kinetic studies suggest that the γ-Mo₂N itself is able to activate both of the reactants CO₂ and H₂. Below 400 ℃, the reaction mainly occurs at the surface of γ-Mo₂N catalyst. CO₂ and H₂ competitively adsorbe on the surface of catalyst and CO₂ is the relatively stronger surface adsorbate. At a higher temperature, the interstitial vacancies of the γ-Mo₂N can be reversibly filled with the oxygen from CO₂ dissociation. Both of the surface and bulk phase sites of γ-Mo₂N participate in the high temperature CO₂ hydrogenation pathway.     

CO2高值化利用：CO2加氢制甲醇催化剂研究进展

二氧化碳（CO₂）催化加氢制备甲醇等重要化工原料是一项具有前景的碳循环利用技术。目前,该技术的核心挑战是开发出高活性、高选择性和高稳定性的CO₂加氢催化剂。相比于传统的铜基催化剂,铟基催化剂有较高的甲醇选择性和高温稳定性,近年来受到学术界的关注。然而,目前人们对In基催化剂CO₂加氢反应机理和催化本质等科学问题的认知尚未形成统一理论。本综述总结了催化剂制备、反应机理研究与热力学分析、催化剂结构表征方法等进展。针对目前存在的单程转化率不高、催化剂稳定性不足等问题,提出未来研究方向包括引入新的助剂或活性组分,设计特殊结构的催化剂以及耦合分子筛等。