焙烧温度对碳纳米管钴基费托合成催化剂的影响

通过浸渍法制备了不同焙烧温度的碳纳米管钴基费托合成催化剂[CAT(X),X=250、300、350、400、450、500],利用热重分析、氮气物理吸附-脱附、X射线衍射、氢气程序升温还原、扫描电镜、透射电镜和X射线光电子能谱等考察了焙烧温度对催化剂热稳定性、结构、物相、还原度及费托合成反应性能的影响。结果表明:载体碳纳米管在500℃以下可以稳定存在;焙烧温度在250~500℃时,催化剂的比表面积在79.78~85.23 m2/g,孔容在0.60~0.68 m3/g,孔径在28.9~33.4 nm。其中,经350℃焙烧的催化剂CAT(350)比表面积为79.78 m2/g,孔容为0.67 m3/g,孔径为33.4 nm;在350℃焙烧后,催化剂表面钴主要有Co3O4和Co O两种存在形式,晶粒细小,尺寸分布窄。程序升温还原测试和费托合成反应性能评价结果显示,350℃焙烧的催化剂CAT(350)还原温度最低,一氧化碳转化率最高,为12.5%。     

辛醇与氨胺化反应催化剂Co/SiO2的制备与性能

采用溶胶-凝胶法制备SiO₂负载的钴催化剂Co/SiO₂-t,并对催化剂进行SEM、XRD、XPS、H₂-TPR、BET等表征，以1-辛醇与氨的胺化为模型反应，研究焙烧温度对催化剂结构、性能的影响。结果表明，随着焙烧温度的升高，催化剂Co/SiO₂-t的比表面积呈现先增加后降低的趋势，平均孔径逐渐增大，Co结晶度逐渐升高，粒径尺寸逐渐增大，Co分散度与还原度逐渐降低。焙烧温度为550℃的催化剂比表面积最大、催化性能最佳。催化剂Co/SiO₂-550的Co平均粒径为13.22 nm,比表面积为288 m²/g,平均孔径为7.83 nm,还原度为83.75%,分散度为7.42%。催化剂Co/SiO₂-550的转化率为93.12%,对1-辛胺的选择性为71.34%。     

TiO_2纳米管负载Ni-Mo加氢脱硫催化剂的生产工艺研究

采用水热合成法制备TiO2纳米管粉体。经浸渍、Ni-Mo负载等工艺研究,生产一种具有适宜孔径、比表面积和催化性能的加氢脱硫催化剂。取得了相关工艺参数,为工业化生产提供基础数据。最终确定:当焙烧温度为350℃时,得到孔径为92.4 nm,比表面积为232.2 m2/g,孔容为0.85 m L/g,金属含量为Ni O≥2.2%,Mo O3≥19.3%的加氢脱硫催化剂TNM-2。     

CeO_2形貌对Pt基阳极催化剂性能的影响

采用水热合成法在不同温度(300、400和500℃)下制备了比表面积分别为174.72、120.15和101.13 m~2/g,孔径均在2~4 nm范围的帚状CeO_2。通过微波辅助乙二醇还原氯铂酸法制备了CeO_2修饰的石墨烯负载Pt(Pt-CeO_2/C)催化剂。探究不同焙烧温度制备的CeO_2对Pt-CeO_2/C催化剂微观结构及电催化性能的影响。结果表明:随帚状CeO_2焙烧温度的降低,催化剂的催化性能、稳定性及抗中毒能力随之增强。添加了帚状CeO_2的Pt-CeO_2/C催化剂的催化性能、稳定性和抗中毒能力优于传统的Pt/C。帚状CeO_2焙烧温度为300℃时,Pt-CeO_2/C催化剂的电催化性能最好,其电化学活性表面积为102.83 m~2/g,峰电流密度为757.17 A/g,1 100 s的稳态电流密度为108.17 A/g。     

还原条件对高温费托合成熔铁催化剂性能的影响

为了探索熔铁催化剂还原过程中物相变化及对高温费托反应性能的影响，采用SEM（扫描电子显微镜）、EDS（X射线能谱仪）、BET和原位XRD（X射线衍射）对催化剂进行了表征。并在类似工业条件（340℃、2.4MPa、H₂/CO比例为3.8）下，于固定床反应器上评价了费托反应性能。分析了不同升温过程、氢气分压、还原空速和还原时间对高温费托熔铁催化剂物相结构、晶粒尺寸、还原度等的影响。结果表明：起始升温速率影响显著，＞2.4℃/min时容易使催化剂局部温度过高进而还原速率过快，导致α-Fe晶粒快速长大并团聚。氢气分压影响还原度有转折点，＞70%时还原度变化趋势相同；对α-Fe晶粒尺寸的影响表现在低氢分压时更稳定，40h内40%H₂/Ar条件仅增加1nm。高还原空速（10000h^-1）使得还原催化剂表面孔道分布、孔径尺寸更均匀，还原效率及极限还原度更高；而低还原空速（1000~2000h^-1）则使得还原催化剂表/体相结构稳定，晶粒尺寸更稳定，费托合成反应活性高。还原时间在其他条件固定下有最佳值，420℃恒温还原到极限还原度后，α-Fe晶粒尺寸随还原时间延长继续缓慢增长。通过研究获得了适宜的还原条件为：还原升温速率0.4℃/min（200~350℃）~0.8℃/min（＜200℃），空速5000h^-1，还原时间＜30h。     

载体焙烧温度对Co/Al2O3催化剂F-T合成反应催化性能的影响

采用等体积浸渍法,以不同温度焙烧的Al2O3为载体制备Co/Al₂O₃催化剂,通过N₂物理吸附、X射线衍射和程序升温还原等方法对催化剂进行表征,并在固定床反应器中评价催化剂的F-T合成反应性能。结果表明,低温焙烧可获得较大比表面积的Al₂O₃载体,有利于提高活性组分的分散度,但增强了钴与载体之间的相互作用,降低催化剂活性和选择性。高温焙烧的Al2O3载体有利于提高C⁺₅选择性,尤其是柴油组分的选择性。     

混合物相Co(OH)2/Co3O4催化剂的制备及其费托反应性能研究

在还原过程中,非负载型钴基催化剂堆积孔结构容易坍塌,从而使金属钴的比表面积大幅降低,活性中心暴露的数量减少。作者采用简单的水热法制备了Co(OH)₂/Co₃O₄混合物相的非负载型钴纳米颗粒催化剂,用于费托合成反应性能研究。结果表明:相比于单一物相的Co(OH)₂或Co₃O₄催化剂,混合物相的催化剂显示出更高的费托合成反应活性。XRD、TEM、BET、H2-TPR等表征方法揭示出Co(OH)₂与Co₃O₄具有不同的还原性质,两者紧密结合有利于催化剂在还原后维持更大的比表面积,进而有利于更多活性位点暴露,显著提高催化剂的反应活性。     

焙烧温度对CuO/Co_3O_4-CeO_2催化剂CO优先氧化性能的影响

采用浸渍法制备了Cu O/Co3O4-Ce O2(Cu Co Ce10)催化剂,考察了在不同温度(250、300、350、400和450℃)焙烧后的样品在富氢气氛中对CO优先氧化反应的催化性能。应用BET、XRD、H2-TPR及XAFS技术详细表征了催化剂的结构与性能。结果表明,不同温度焙烧的催化剂中,铜物种均主要以Cu O相存在;350℃焙烧的Cu Co Ce10催化剂具有最大的比表面积和最好的氧化还原性能,在98~173℃的温度范围内能够将CO完全转化为CO2,呈现出最宽的CO优先氧化可操作温度窗口,以及良好的催化活性稳定性。     

焙烧及还原温度对Ni-Mg甲烷化催化剂的影响

采用共沉淀-水热复合法制备Ni-Mg/Al2O3催化剂,考察焙烧和还原温度对其结构和甲烷化催化性能的影响,通过XRD,H2-TPR,TEM等表征,发现随焙烧温度升高,催化剂中NiAl2O4物相呈增多趋势,至900℃时,催化剂中镍物种完全以NiAl2O4形式存在,催化剂表面积从500℃焙烧的130m2/g降至900℃焙烧的34m2/g.针对600℃焙烧的催化剂,反应活性随还原温度升高呈现先增加后降低的趋势,其最佳还原温度为650℃,这主要是受Ni物种还原度、还原后Ni晶粒尺寸等多重因素影响.通过关联甲烷化性能与催化剂结构发现,NiO与载体之间相互作用适中,还原后表面能够形成较小的镍晶粒,催化剂具有较好的甲烷化活性和稳定性.     

不同硅铝比Co/ZSM-5催化剂对费托合成汽油馏分烃选择性的调控

以ZSM-5分子筛为载体,通过等体积浸渍法制备了Co/ZSM-5系列催化剂,用于费托合成反应一步法制汽油馏分烃(C_5~C_(11)烷烃)。考察了不同硅铝比(Si O_2/Al_2O_3=25,38,50,80和200)的ZSM-5分子筛对Co/ZSM-5催化剂费托合成汽油馏分选择性的影响。采用氮气物理吸附-脱附、X射线衍射、氢气程序升温还原(H_2-TPR)和氨气程序升温脱附(NH_3-TPD)等手段对载体和催化剂进行了表征,并在高压固定床反应器上对催化剂的费托合成催化性能进行了测试。结果表明,对比Co/ZSM-5(Si O_2/Al_2O_3=25,38,50和80)催化剂,Co/ZSM-5(Si O_2/Al_2O_3=200)催化剂表现出最高的汽油馏分烃类选择性,高达52.8%,这主要归功于Co/ZSM-5(Si O_2/Al_2O_3=200)催化剂上较小钴颗粒尺寸、较优的还原性能以及适量弱酸位的协同作用。分子筛的酸性为催化剂的加氢裂解转化提供活性位,促进重质烃产物发生裂解和异构等二次反应,较小的钴颗粒尺寸和较优的还原性能有利于提高C_5~+烃选择性。     

蒸发诱导自组装法合成介孔铝酸钴尖晶石

采用嵌段聚合物F127为表面活性剂,以硝酸铝和硝酸钴为无机先驱物,通过蒸发诱导自组装的方法合成了介孔结构的铝酸钴尖晶石。X射线衍射（XRD）表明样品具有单一的尖晶石型结构。利用氮气吸附-脱附比表面测定仪测得不同焙烧温度样品的比表面积和孔径,发现650 ℃焙烧的样品比表面积最大,为89.1 m2/g,孔径为 8.7 nm。通过紫外-可见光谱测定表明介孔铝酸钴样品为明亮的蓝色,在545、585、625 nm处有3重吸收峰。     

Co负载量对Co/TiO2催化CO2甲烷化性能影响

采用沉淀-沉积法制备出w(Co)=10%、15%、20%和25%的Co/TiO_2催化剂,并用于催化CO_2甲烷化反应。通过XRD、TEM、N_2吸附-脱附、H_2程序升温还原(H_2-TPR)和CO_2程序升温脱附(CO_2-TPD)对催化剂进行了表征与测试。结果表明,Co的负载影响了催化剂中Co3O4晶粒尺寸、比表面积、孔径以及催化剂的还原性能,且Co物种与TiO_2载体发生了强相互作用。其中,w(Co)=20%的Co/TiO_2催化剂中Co颗粒平均尺寸约为8nm,比表面积及孔径分别为40.9 m2/g和6.96 nm,且Co分散度达10.1%,从而更有利于CO_2甲烷化反应。此外,w(Co)=20%的Co/TiO_2催化剂表面具有最大的中强碱位量(28μmol/g),从而可活化更多的CO_2。活性测试结果表明,当反应温度为400℃、压力0.5 MPa、原料气空速3 600 m L/(g·h)、V(H_2)/V(CO_2)=4时,w(Co)=20%的Co/TiO_2催化剂的活性最好,其CO_2转化率和CH_4选择性可分别达到69.9%和98.3%,且在20 h内保持稳定。     

费托合成钴催化剂的失活与再生研究进展

为降低费托合成钴催化剂成本,提高费托合成钴催化剂的稳定性和寿命,分析了费托合成钴催化剂的失活与再生机理,论述了费托合成钴催化剂的再生方法。结果表明,中毒、烧结长大、积碳、氧化及固相反应是造成费托合成钴催化剂失活的主要原因。通过净化原料气、调节钴与载体相互作用、调整催化剂配方及工艺条件、控制钴颗粒尺寸及体系中水和H2的分压比等措施可以提高催化剂稳定性和寿命。通过脱蜡、氧化、还原可实现催化剂再生,氧化是再生的关键步骤,要注意氧化过程中升温速率、热量移除等问题;多次的氧化和还原过程可增加再生催化剂中金属钴与还原助剂的均匀性,提高再生催化剂的活性。     

不同硅铝比Co/ZSM-5催化剂对费托合成汽油馏分烃选择性的调控

以ZSM-5分子筛为载体,通过等体积浸渍法制备了Co/ZSM-5系列催化剂,用于费托合成反应一步法制汽油馏分烃(C_5^C_(11)烷烃)。考察了不同硅铝比(Si O_2/Al_2O_3=25,38,50,80和200)的ZSM-5分子筛对Co/ZSM-5催化剂费托合成汽油馏分选择性的影响。采用氮气物理吸附-脱附、X射线衍射、氢气程序升温还原(H_2-TPR)和氨气程序升温脱附(NH_3-TPD)等手段对载体和催化剂进行了表征,并在高压固定床反应器上对催化剂的费托合成催化性能进行了测试。结果表明,对比Co/ZSM-5(Si O_2/Al_2O_3=25,38,50和80)催化剂,Co/ZSM-5(Si O_2/Al_2O_3=200)催化剂表现出最高的汽油馏分烃类选择性,高达52.8%,这主要归功于Co/ZSM-5(Si O_2/Al_2O_3=200)催化剂上较小钴颗粒尺寸、较优的还原性能以及适量弱酸位的协同作用。分子筛的酸性为催化剂的加氢裂解转化提供活性位,促进重质烃产物发生裂解和异构等二次反应,较小的钴颗粒尺寸和较优的还原性能有利于提高C_5C_(11)烷烃)。考察了不同硅铝比(Si O_2/Al_2O_3=25,38,50,80和200)的ZSM-5分子筛对Co/ZSM-5催化剂费托合成汽油馏分选择性的影响。采用氮气物理吸附-脱附、X射线衍射、氢气程序升温还原(H_2-TPR)和氨气程序升温脱附(NH_3-TPD)等手段对载体和催化剂进行了表征,并在高压固定床反应器上对催化剂的费托合成催化性能进行了测试。结果表明,对比Co/ZSM-5(Si O_2/Al_2O_3=25,38,50和80)催化剂,Co/ZSM-5(Si O_2/Al_2O_3=200)催化剂表现出最高的汽油馏分烃类选择性,高达52.8%,这主要归功于Co/ZSM-5(Si O_2/Al_2O_3=200)催化剂上较小钴颗粒尺寸、较优的还原性能以及适量弱酸位的协同作用。分子筛的酸性为催化剂的加氢裂解转化提供活性位,促进重质烃产物发生裂解和异构等二次反应,较小的钴颗粒尺寸和较优的还原性能有利于提高C_5⁺烃选择性。     

磁性Mn-Fe载体制备及其在合成碳酸二苯酯中应用

采用溶胶-凝胶法制备Mn-Fe复合氧化物前驱体,经过高温焙烧得到具有软磁特性的氧化羰基合成碳酸二苯酯的催化剂载体,并通过XRD,H2-TPR,BET,VSM等手段对载体和催化剂进行表征。XRD测试结果表明:低于500℃焙烧温度下Mn-Fe复合氧化物载体具有完整的尖晶石型结构,高于500℃时出现杂相且随温度升高杂相峰强不断增加;H2-TPR测试结果表明:Mn-Fe复合氧化物载体具有较好的低温氧化性能,但随着焙烧温度升高还原峰温度不断向高温偏移;BET法比表面积测试结果显示:500℃下焙烧得到的载体比表面积达到29.53m2/g,VSM测试结果显示经负载后催化剂比饱和磁化强度达到43.16Am2/kg。当负载质量分数为0.5%Pd后用于苯酚氧化羰基合成碳酸二苯酯,在反应总压为5MPa、CO与O2分压比为93∶7、反应时间4h、反应温度100℃时,碳酸二苯酯单程收率可达28.33%,选择性在99.1%以上。     

片状ZnO形貌对Co/ZnO催化剂性能影响

采用水热法合成ZnO,并由浸渍法制备Co/ZnO催化剂。利用X-射线衍射、扫描电子显微镜和低温N2-物理吸附等对样品进行表征,由固定床反应装置测试了催化剂的费托合成反应性能。水热合成温度为100℃时,所得ZnO的优势晶面为极性面,他促进了Co/ZnO催化剂的还原,提高了其反应活性,说明Co/ZnO催化剂的费托合成反应性能对ZnO形貌有较强的依赖。     

活性氧化铝催化异丁醇脱水制异丁烯

在500℃焙烧拟薄水铝石得到Al2O3催化剂(500-Al2O3),采用X射线衍射(XRD)、物理吸附(BET)和NH3程序升温脱附(NH3-TPD)等手段对其进行表征,并在固定床连续微反装置中考察反应条件对500-Al2O3催化异丁醇脱水制异丁烯反应的影响。结果表明:500-Al2O3催化剂具有γ-Al2O3物相,比表面积为275 m2/g,孔径为0.42 cm3/g,酸量为0.541 5 mmol/g3,对异丁醇脱水制备异丁烯具有较好的活性、选择性和稳定性。在反应温度270℃,常压,空速0.21 h-1和载气流量为60 mL/min条件下,异丁醇转化率和异丁烯选择性分别为99.46%和98.76%。     

Co基费托合成催化剂载体的研究进展

综述了近年来钴(Co)基催化剂载体在费托合成反应中的研究进展.重点评述了柱撑蒙脱土、新型介孔分子筛等载体对钴基催化剂活性和选择性等方面的影响,概述了Co/Al_2O_3催化剂在费托合成反应中的催化机理,对今后Co基费托合成催化剂的研究提出了一点建议.     

焙烧温度对Co-Ru-ZrO2/γ-Al2O3F-T合成催化剂性能的影响

采用浸渍法制备钴基催化剂,考察了催化剂焙烧温度对其F-T合成反应性能和产物分布的影响。制备催化剂时,不对催化剂进行焙烧,Co物种容易还原,并可较好分散,催化剂具有较高的催化活性和重质烃选择性。较高温度下焙烧,Co物种和载体间的相互作用增强,形成难还原的铝酸钴化合物,同时氧化钴晶粒聚集或烧结,Co物种的还原程度下降,催化剂CO加氢活性降低,重质烃选择性下降。在原料气n(H₂)∶n(CO)=2.0、483 K、1.5 MPa和800 h^-1条件下,未焙烧、673 K和923 K焙烧的催化剂上进行F-T合成反应,CO的转化率分别为80.27%、78.41%和61.14%,重质烃的选择性C₅⁺分别为88.54%、88.57%和77.95%。较低焙烧温度有利于反应速率的提高和重质烃的合成,较高焙烧温度使CO加氢活性下降,有利于低碳烃的生成。     

碳纳米管载钴氧化物催化剂制备及其分解N2O研究

用自行合成的碳纳米管(CNTs)作为载体,制备了高分散催化剂Co3O4/CNTs.通过SEM,TEM,XRD和TGA以及表面积与孔径测定仪等测试手段对该负载型催化剂的物相、粒子的形貌和粒度进行了表征.还利用反应器研究了催化剂对N2O分解的催化活性,结果证明在实验条件下载钴碳纳米管催化剂中钴以Co3O4的晶相存在,呈球状小颗粒,并均匀地分布在碳纳米管上,对N2O分解反应有良好的催化活性.