用于CO_2加氢反应的超细CuO－ZnO－SiO_2催化剂的制备研究

采用醇盐法制备了超细ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂，进行了ＣＯ２加氢反应和透射电镜测试，同时以超细ＣｕＯ－ＳｉＯ２为对比，分别进行了ＸＲＤ、ＴＰＲ研究。对于ＣＯ２加氢反应，ＣｕＯ－ＳｉＯ２催化剂在加入ＺｎＯ组份后催化活性显著提高。ＴＥＭ测试表明ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂前体在４００℃及６００℃焙烧后平均粒径分别为２８ｎｍ和３４ｎｍ。ＸＲＤ测试表明在ＣｕＯ－ＳｉＯ２体系中存在ＣｕＯ晶相，但更接近于无定形或微晶状态；而在ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２体系中，则存在ＣｕＯ晶相和ＺｎＯ晶相。ＴＰＲ研究表明，ＣｕＯ与ＺｎＯ之间存在相互作用，随ＺｎＯ含量增加，ＣｕＯ还原峰向高温移动。ＺｎＯ对ＣｕＯ还原最大峰温的影响取决于ＺｎＯ加入相对量的变化，即ＺｎＯ／ＣｕＯ（ｍａｓｓ％）比值。     

甲醇碳化气相合成碳酸二甲酯铜基催化剂的研究

对甲醇羰化气相合成碳酸二甲酯负载型铜基催化剂进行了活性评价，并以Ｘ射线衍射和和光电子能谱对催化剂反应前后的物相进行分析鉴定。结果表明，催化剂反应前，主要物相为Ｃｕ２Ｏ，Ｃｕ＾０，ＣｕＣｌ２．３Ｃｕ（ＯＨ）２，反应后，主要物相为ＣｕＯ，Ｃｕ２Ｏ，ＣｕＣｌ２，３Ｃｕ（ＯＨ）２。研究认为铜基催化剂上气相甲醇羰化合成ＤＭＣ反应的催化活性位是ＣｕＯ和Ｃｕ２Ｏ，反应是基于Ｃｕ＾２＋和Ｃｕ＾＋的氧化还原催化循环     

甲醇合成催化剂Cu-ZnO的共沉淀机理研究

采用Ｘ射线衍射分析、差热分析，对硝酸铜、硝酸锌混合溶液与碳酸钠溶液共沉淀过程的机理进行了研究。试验结果表明，Ｃｕ（ＮＯ３）２、Ｚｎ（ＮＯ３）２与Ｎａ２ＣＯ３共沉淀的反应机理是初始生成的Ｃｕ２（ＯＨ）３ＮＯ３与Ｎａ２Ｚｎ３（ＣＯ３）４进一步反应生成（Ｃｕ，Ｚｎ）５（ＣＯ３）２（ＯＨ）６。     

改进型XC502低压甲醇合成催化剂的研究 Ⅱ.催化剂的活性位

采用ＸＰＳ－Ａｕｇｅｒ、ＸＲＤ和ＦＴＩＲ等方法，对５组分Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ－Ｍ１－Ｍ２改进ＸＣ５０２铜基低压甲醇合成催化剂进行了表征。ＸＰＳ－Ａｕｇｅｒ结果表明，ＸＣ５０２催化剂出现主峰为３３６．４ｅＶ（Ｃｕ＋），而Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ催化剂主峰为３３４．９ｅＶ（Ｃｕ０）；ＸＲＤ结果表明，两种工作态催化剂比氧化态新增峰的２θ分别为３６．５°（Ｃｕ＋）和４３．３°（Ｃｕ０），ＸＣ５０２催化剂这两峰的强度比Ｉ３６．５／Ｉ４３．３是Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ催化剂的２．１倍，说明工作态ＸＣ５０２催化剂单位Ｃｕ０中的Ｃｕ＋含量比Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ催化剂多；ＦＴＩＲ谱显示，ＸＣ５０２和Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ两种工作态催化剂新增波数分别为６２２ｃｍ－１和６２７ｃｍ－１的振动峰，此新增峰可能是Ｃｕ＋－Ｏ或Ｃｕ＋－Ｏ－Ｚｎ２＋的振动峰。改进型铜基甲醇合成催化剂的活性位可能是Ｃｕ０－Ｃｕ＋－Ｏ－Ｚｎ２＋／Ａｌ２Ｏ３－ＭＯｘ。     

ZrO2负载过渡金属催化剂的结构和催化性能

运用 Ｘ Ｒ Ｄ 、 Ｔ Ｐ Ｒ 及 Ｔ Ｐ Ｏ 技术研究了 Ｚｒ Ｏ２ 负载过渡金属氧化物 Ｃｕ Ｏｘ 、 Ｆｅ Ｏｘ 、 Ｃｏ Ｏ ｘ 、 Ｎｉ Ｏｘ 、 Ｍｎ Ｏ ｘ 和 Ｃｒ Ｏｘ 的物相结构、还原和氧化性能,并以 Ｃ Ｏ 氧化反应为探针考察了催化剂的氧化活性。结果表明, 过渡金属－ Ｚｒ Ｏ２ 之间的相互作用,阻止了载体 Ｚｒ Ｏ２ 从无定形 Ｚｒ Ｏ２ →四方 Ｚｒ Ｏ２ →混合相→稳定的单斜 Ｚｒ Ｏ２ 的转变和 Ｚｒ Ｏ２ 颗粒的增长,并导致过渡金属氧化物在 Ｚｒ Ｏ２ 表面的高度分散。催化剂的氧化－ 还原性能随载体上负载的过渡金属氧化物的不同而不同, Ｃ Ｏ 氧化活性顺序为： Ｃｕ Ｏ ｘ ＞ Ｃｏ Ｏ ｘ ＞ Ｍｎ Ｏｘ ＞ Ｆｅ Ｏ ｘ ＞ Ｎｉ Ｏ ｘ ＞ Ｃｒ Ｏ ｘ 。     

Cu-Ni/ZnO双金属催化剂上顺酐加氢反应的研究

用共沉淀法制备了 Ｃｕ Ｎｉ／ Ｚｎ Ｏ 双金属催化剂, 用 Ｔ Ｐ Ｒ 和 Ｘ Ｒ Ｄ 等方法并结 合顺酐加氢反应对催化剂中组分间的相互作用进行了研究。结果表明, Ｚｎ Ｏ 对 Ｃｕ Ｏ 具有分散作用, 能促进 Ｃｕ Ｏ 的还原; 而与 Ｎｉ Ｏ 有强相互作用, 使后者较难还原, Ｃｕ 与 Ｎｉ 也存在相互作用。催化剂在还原过程中存在诱导期和还原期, 首先 Ｈ２ 缓慢还原出少量 Ｃｕ , Ｃｕ 又解离吸附 Ｈ２ 为活泼 ［ Ｈ］ , ［ Ｈ］ 能较快地还原 Ｎｉ Ｏ 和 Ｃｕ Ｏ, 并形成 Ｃｕ３８ Ｎｉ 合金。     

CO加氢Ni-Cu/ZnO双金属催化剂的研究

用程序升温还原（ＴＰＲ）、磁化率测量、ＸＰＳ等技术并结合ＣＯ加氢反应，对共沉淀方法制备的Ｎｉ－Ｃｕ／ＺｎＯ催化剂中组分间的相互作用进行了研究。结果表明，载体ＺｎＯ对ＣｕＯ具有分散作用，而与ＮｉＯ具有强相互作用；催化剂还原后Ｎｉ与Ｃｕ形成了Ｎｉ－Ｃｕ合金，而且Ｃｕ在合金表面有一定程度的富集；Ｎｉ与Ｃｕ间可能存在电子效应，即Ｃｕ向Ｎｉ供电子。在Ｎｉ－Ｃｕ／ＺｎＯ催化剂中，存在Ｎｉ－Ｃｕ金属间相互作用以及Ｎｉ－ＺｎＯ，Ｃｕ－ＺｎＯ金属－载体相互作用。金属间的相互作用能减弱（或破坏）金属与载体间的相互作用     

V助剂对CuO/Al_2O_3上CO_2加H_2合成甲醇的影响

研究了不同Ｖ 含量助剂对ＣｕＯ／Ａｌ２Ｏ３ 催化剂上ＣＯ２ 加Ｈ２ 合成甲醇的影响,发现Ｖ 助剂在低于５１０Ｋ 时能明显提高催化剂的活性和选择性。Ｘ 射线衍射结果表明,Ｖ 助剂加入后,ＣｕＯ 的分散度明显提高。程序升温还原（ＴＰＲ） 的“ＲＯＲ”法揭示,在ＣｕＯ／Ａｌ２Ｏ３ 催化剂中存在能在室温下被氧化的铜物种,而这种铜物种的含量随Ｖ 负载量的增加而增多。     

改进型铜基甲醇合成催化剂NC208的DTA研究

对改进型铜基催化剂进行了研究，活性评价结果表明，改进型铜基甲醇合成催化剂ＮＣ２０８（Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ－Ｍ１２）初始活性比工业催化剂Ｃ２０７（Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ）提高约１８％；耐热试验后比Ｃ２０７提高约４６％。两种催化剂的ＤＴＡ对比试验显示，工作态ＮＣ２０８催化剂热稳定性明显优于Ｃ２０７；ＮＣ２０８催化剂前驱体含Ｃｕ（ＮＯ３）２·３Ｃｕ（ＯＨ）２、Ｚｎ５（ＯＨ）６（ＣＯ３）２和（ＣｕＺｎ）（ＯＨ）２ＣＯ３等成分比Ｃ２０７多，其分解温度小于３５０℃；ＮＣ２０８催化剂还原最高温度为２３５℃。     

低变催化剂还原性能研究

利用ＸＲＤ、ＴＰＲ和固定床反应装置对ＣｕＯ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３低变催化剂还原过程进行了深入考察。结果表明，还原终止温度对还原后Ｃｕ的状态和催化剂活性起决定性作用，提高温度和还原气浓度可缩短还原时间；Ｈ２／Ｎ２的还原效果最好。同时发现还原反应存在着诱导期现象。     

不同气氛处理对CuO／γ－Al_2O_3催化剂的影响

采用原位气氛处理及其反应技术，对ＣｕＯ／γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂在经过不同气氛条件处理后，对活性组份在ＣＯ氧化反应过程中氧含量及活性进行了研究，并用ＴＧ和ＤＳＣ进行了ＴＰＲ考察。研究结果表明，ＣｕＯ催化剂经Ｈ２还原或Ｈ２还原再氧化后的样品不仅ＣＯ氧化活性高，而且氧化过程中形成的铜氧键性质不同于未经还原性气氛处理的催化剂。这种处理的ＣｕＯ催化剂活性高的原因是ＣＯ氧化催化机理为Ｏ２优先吸附反应机理，以及表面上形成的反应性活泼的与铜成键强度弱的晶格氧［Ｏ２－］。     

原位红外光谱研究Cu/Zn/Al催化剂的还原过程

采用原位红外技术 ,研究了用Na2 CO3 沉淀法制备的Cu/Zn/Al催化剂的程序升温还原过程。结果表明 ,在催化剂的程序升温还原过程中 ,CuO和ZnO表面吸附的CO2 可进行加氢反应和逆水汽变换反应。在催化剂中 ,ZnO与CuO、Al2 O3 均发生相互作用。Al2 O3 对CuO和ZnO具有分散作用。提出了Cu/Zn/Al催化剂在还原过程中的反应机理。     

CuO/CeO_2催化剂在水煤气变换反应中的活性

采用共沉淀法、沉积沉淀法和等体积浸渍法制备了CuO/CeO2催化剂,考察了CuO负载量和H2还原温度对该催化剂水煤气变换反应活性的影响。采用XRD、N2吸附、UV-Vis DRS、TEM、H2-TPR技术对催化剂进行了表征。实验结果表明,共沉淀法制备的20%(w)CuO/CeO2催化剂在200℃下还原后表现出较高的水煤气变换反应活性,反应温度250℃时CO转化率为19.6%。CuO在催化剂中或高度分散在载体表面,或以大颗粒形式存在,还原后生成活性组分Cu2O和Cu0。CuO与CeO2之间的强相互作用能阻止CuO颗粒聚集,降低其还原温度;但过度还原会破坏这种相互作用,使催化剂活性降低。     

催化剂Cu/活性炭分解温度对活性组份铜的化学状态的影响

对浸渍法制得的 Cu(NO_3)_2.3H_2 O/活性炭催化剂前驱态分别在300℃、400℃、500℃,于惰性气体保护下进行热分解,XRD 测定结果表明,分别形成了以 CuO、Cu_2 O、Cu~0 主的物相,并且铜的各种化学状态分布及其比例可通过铜载量和热分解温度进行调节。Cu(NO_3)_2·3H_2 O 在活性炭表面的分散是一活化扩散过程,分解产物 CuO 主要占据表面的能量和几何上有利的位置,如炭的表面含氧功能团和价键不饱和部位。从活性炭的物理化学性质,如炭的还原性能讨论了铜的各种化学状态的形成规律。     

甲醇羰化气相合成碳酸二甲酯铜基催化剂的研究

对甲醇羰化气相合成碳酸二甲酯 ( DMC)负载型铜基催化剂进行了活性评价 ,并以 X射线衍射和光电子能谱对催化剂反应前后的物相进行分析鉴定。结果表明 ,催化剂反应前 ,主要物相为 Cu2 O、Cu0、Cu Cl2 · 3Cu( OH) 2 ,反应后 ,主要物相为 Cu O、Cu2 O、Cu Cl2 · 3Cu( OH) 2 。研究认为铜基催化剂上气相甲醇羰化合成 DMC反应的催化活性位是 Cu O和 Cu2 O,反应是基于 Cu2 +和 Cu+的氧化还原催化循环     

铜基甲醇合成催化剂的表征及铜、锌组分间的相互作用

利用XRD、TPD、IR等实验手段对纯ZnO、纯CuO、CuO Al2 O3二组分样品、CuO ZnO二组分样品、CuO ZnO Al2 O3三组分甲醇合成催化剂进行了表征 ,这些结果及甲醇合成活性数据均表明了铜基催化剂中铜和锌组分间存在的相互作用。当Cu/Zn/Al比例一定时 ,以Zn(Ac) 2 代替Zn(NO3) 2 作原料制得的铜基甲醇催化剂 ,其锌组分更分散 ,铜、锌组分间的相互作用较强 ,活性也较高。     

程序升温还原(TPR)对合成甲醇铜基催化剂还原过程的研究

在不同条件下制备了几种铜基合成甲醇催化剂，用ＴＰＲ手段考察了它们的还原性能。结合ＺｎＯ吸附氢的性质，对铜基催化剂的还原过程进行探讨     

不同制备方式的铜基甲醇合成催化剂的性质和结构研究

采用3种不同的沉淀方式(正加、反加和并流)制备出3个具有相同组成的甲醇合成催化剂样品CuO/ZnO/Al2O3,它们的活性顺序为:并流法样品>反加法样品>正加法样品;还原温度由低到高的顺序为:反加法样品<并流法样品<正加法样品。通过对催化剂前驱物进行DTA分析,证实了3种沉淀过程中相应的Cu2+和Zn2+的沉淀行为,即在并流和反加沉淀过程中,Cu2+和Zn2+同时均匀地沉淀,而在正加沉淀过程中,Cu2+和Zn2+发生分步沉淀。催化剂氧化态的IR结果表明了由3种沉淀方式所获得的样品中CuO和ZnO组分间相互作用的强弱。