Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂用于醋酸仲丁酯加氢制备仲丁醇联产乙醇

采用固定床反应器,研究共沉淀法制备的Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂用于醋酸仲丁酯催化加氢制备仲丁醇联产乙醇的催化性能,并考察反应温度、氢酯物质的量比、反应压力和空速对反应的影响。结果表明,Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂表现出优良的催化性能,在反应温度210℃、氢酯物质的量比15、反应压力4.0MPa和空速1.0h-1条件下,醋酸仲丁酯转化率大于99%,仲丁醇选择性大于99%,乙醇选择性大于97%。推测Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂上醋酸仲丁酯加氢制备仲丁醇联产乙醇的反应网络,仲丁醇与乙醇的脱氢反应和脱水反应、烯烃饱和加氢反应和酯交换反应是该体系在Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂上存在的主要副反应。     

添加Ni对Cu基催化剂乙炔选择性加氢性能的影响

采用等体积浸渍法制备了Cu/Al_2O_3及Cu-Ni/Al_2O_3催化剂,将其应用于乙炔选择性加氢反应。结果表明,与Cu/Al_2O_3催化剂相比,Cu-Ni/Al_2O_3催化剂的加氢活性及乙烯选择性(当反应出口尾气中乙炔物质的量分数减少到0.003%时)明显提高。通过对Cu与Ni的浸渍顺序考察发现,先浸渍Ni制得的Cu-Ni/Al_2O_3催化剂活性有所下降,但乙烯选择性提高;通过对Ni含量的考察发现,当Ni质量分数为2%时,催化剂性能最佳。     

硫改性镍催化剂丁烯-1双键临氢异构性能

将Ni/Al_2O_3催化剂浸渍于有机多硫化物(TPS-37)中制备得到硫改性Ni/Al_2O_3催化剂。采用X射线荧光光谱(XRF)、热重-质谱(TG-MS)联用、X射线光电子能谱仪(XPS)和程序升温还原(TPR)等方法对催化剂进行表征,并考察了硫改性Ni/Al_2O_3催化剂上丁烯-1双键临氢异构性能。结果表明,硫改性Ni/Al_2O_3催化剂经高温氢气活化及甲苯萃取后,催化剂上硫含量基本不变。硫与催化剂之间存在较强的相互作用,使氧化镍在相对较低的温度下被H2还原;硫改变了Ni金属周围电子环境,从而显著改善催化剂的双键临氢异构性能。在反应温度60℃,氢压1.6 MPa,氢气和碳四烃物质的量之比(氢烃比)为0.013的条件下,硫改性Ni/Al_2O_3催化剂催化丁烯-1双键临氢异构反应,丁烯-1转化率可达92.6%,丁烯-2选择性为97.5%。催化剂稳定性实验结果表明,硫改性催化剂催化性能好,稳定性优良。     

镍基氨分解制氢催化剂的制备及性能

用浸渍法制备Ni/Al_2O_3和Ni/xMo-Al_2O_3催化剂,以氨分解为模型反应,考察Ni负载量、焙烧温度、溶剂和助剂等合成条件对催化剂催化性能的影响,通过XRD和TG-DTG表征方法对催化剂进行表征。结果表明,最佳合成条件:Ni负载质量分数为16%,焙烧温度350℃,采用丙酮为溶剂制备的Ni/Al_2O_3催化剂具有较好的催化活性。500℃添加质量分数3%的助剂Mo可以使Ni/Al_2O_3催化剂的活性显著提高39%,Ni/3%Mo-Al_2O_3催化剂的氨分解率达93.5%。     

M/γ-Al_2O_3催化剂对煤油水重整制氢的影响

以γ-Al_2O_3为载体,采用等体积分步浸渍法制备了以Ni为活性组分,La、Ce、Fe、Cr、Co为助剂的催化剂M/γ-Al_2O_3,在固定床管式反应器中研究了M/γ-Al_2O_3催化剂的性能,考察了反应温度、水碳比和空速对氢产率的影响,并对催化剂进行XRD、SEM和BET表征。结果表明,NiLaCeFeCrCo/γ-Al_2O_3催化剂具有较好的催化性能,在反应温度700℃、水碳物质的量比10和空速6min-1的条件下,氢产率达到27.335mol·mol-1,并在300min内表现出较好的活性,平均氢产率为21.966mol·mol-1。     

Ni改性Cu-Fe基催化剂的制备及其在CO加氢制低碳醇中的性能研究

采用分步沉淀法制备了不同Cu/Ni摩尔比的Cu Fe Ni/Zn O催化剂,并采用X射线衍射、N2物理吸附等手段对催化剂的结构进行表征。考察了其催化CO加氢合成低碳混合醇的反应性能,同时探究了反应温度及反应压力对催化剂催化性能的影响。结果表明,少量Ni助剂的加入可以增加催化剂比表面积,提高Cu O的分散度,促进碳链增长,提高液相产物中C+2醇的选择性。当Cu/Ni摩尔比为7∶1时,催化剂的比表面积达到最大(85.09 m2/g),醇的选择性较高,C+2醇与甲醇的质量比最大为0.67,C+2醇在液相产物中的质量分数最高。在空速为5 000 h-1、V(H2)/V(CO)=2时以Cu7Fe Ni1.0/Zn O催化剂合成低碳醇中,当反应温度为340℃、反应压力为6 MPa时,更有利于C+2醇生成,尤其是异丙醇的选择性较高。     

CO+H_2合成低碳混合醇 Cu/ZnO/MgO(K)催化剂的研制及其催化性能考察

研制了以 Mg 为第三调变组分的 Cu/ZnO/MgO(K)合成低碳混合醇催化剂。实验表明,该催化剂的催化性能优于 Cu/ZnO/Al_2O_3(K)催化剂,经200h 稳定性考察证明,其催化性能稳定、可靠。考察了反应条件(温度、压力、空速)对反应的影响及其规律,实验结果表明,反应条件对催化剂的催化性能影响显著。本文对实验结果进行了讨论。     

CuO/Al_2O_3选择性催化氧化甘油制备甘油酸

以硝酸铜和Al_2O_3为原料,采用浸渍法制备了一系列Cu O/Al_2O_3催化剂,用于甘油的催化氧化。系统研究了:Cu O/Al_2O_3的铜含量、反应温度、Na OH/甘油的物质的量之比、催化剂用量、反应时间对甘油催化氧化的影响,结果表明:Cu O/Al_2O_3可高效氧化甘油为甘油酸和羟基乙酸。最佳条件为:O_2流量80 m L/min,氢氧化钠/甘油=8,60℃反应8 h,甘油的转化率为65.3%,甘油酸的选择性48.1%。     

机械化学法制备甲烷化Ni/Al_2O_3催化剂性能研究

采用机械化学一步法、机械化学-浸渍两步法和浸渍法(以普通商业Al_2O_3为载体)分别制备了Ni/Al_2O_3-J、Ni/Al_2O_3-Z和Ni/Al_2O_3-C三个催化剂。通过XRD、H_2-TPR、N_2吸附-脱附和SEM等进行表征,并在浆态床上对催化剂的合成气甲烷化性能进行了测试。结果表明,相对于普通商业Al2O3,采用机械化学法合成的氧化铝比表面积大,孔径分布集中,其负载Ni制备的催化剂甲烷化性能较高。采用机械化学一步法合成的催化剂Ni/Al_2O_3-J的表面形貌规整,具有较好的Ni分散性,比表面积较大(266.8 m²/g)。在压力1.0 MPa、温度300℃、H_2∶CO=3.1∶1和空速1 200 mL/(g·h)条件下,平均CO转化率、CH_4选择性和收率分别高达98.6%,96.0%和94.7%,高于其它方法制备的催化剂。     

机械化学法制备甲烷化Ni/Al_2O_3催化剂性能研究

采用机械化学一步法、机械化学-浸渍两步法和浸渍法(以普通商业Al_2O_3为载体)分别制备了Ni/Al_2O_3-J、Ni/Al_2O_3-Z和Ni/Al_2O_3-C三个催化剂。通过XRD、H_2-TPR、N_2吸附-脱附和SEM等进行表征,并在浆态床上对催化剂的合成气甲烷化性能进行了测试。结果表明,相对于普通商业Al2O3,采用机械化学法合成的氧化铝比表面积大,孔径分布集中,其负载Ni制备的催化剂甲烷化性能较高。采用机械化学一步法合成的催化剂Ni/Al_2O_3-J的表面形貌规整,具有较好的Ni分散性,比表面积较大(266.8 m~2/g)。在压力1.0 MPa、温度300℃、H_2∶CO=3.1∶1和空速1 200 mL/(g·h)条件下,平均CO转化率、CH_4选择性和收率分别高达98.6%,96.0%和94.7%,高于其它方法制备的催化剂。     

Mg、La助剂在镍基甲烷化催化剂中的协同作用

采用浸渍法制备Ni/Al2O3、La-Ni/Al2O3、Mg-Ni/Al2O3和Mg-La-Ni/Al2O3催化剂,讨论Mg和Ni两种助剂的协同作用,通过N2低温吸附、H2-TPR、XRD和SEM等表征方法对4种催化剂进行分析。结果表明,La助剂有利于削弱NiO与载体间的相互作用,降低催化剂中γ-NiO含量,但形成活性较低的α-NiO。Mg能够抑制催化剂中NiAl2O4尖晶石的形成,但Mg的添加会导致催化剂孔道堵塞,使NiO在催化剂表面团聚。Mg能够与NiO形成固溶体,在Mg的协同作用下,可抑制La-Ni/Al2O3催化剂中α-NiO的生成。La能够促进NiO分散,克服Mg-Ni/Al2O3催化剂孔道堵塞的缺陷。活性评价实验结果表明,添加不同助剂的催化剂在不同温度区域的活性不同,La-Ni/Al2O3催化剂低温活性较好,Mg-Ni/Al2O3催化剂高温活性较好,而在Mg和La两种助剂的协同作用下,Mg-La-Ni/Al2O3催化剂活性最高。     

M/γ-Al2O3催化剂对煤油水重整制氢的影响

以γ-Al₂O₃为载体,采用等体积分步浸渍法制备了以Ni为活性组分,La、Ce、Fe、Cr、Co为助剂的催化剂M/γ-Al₂O₃,在固定床管式反应器中研究了M/γ-Al₂O₃催化剂的性能,考察了反应温度、水碳比和空速对氢产率的影响,并对催化剂进行XRD、SEM和BET表征。结果表明,NiLaCeFeCrCo/γ-Al₂O₃催化剂具有较好的催化性能,在反应温度700 ℃、水碳物质的量比10和空速6 min^-1的条件下,氢产率达到27.335 mol·mol^-1,并在300 min内表现出较好的活性,平均氢产率为21.966 mol·mol^-1。     

Production of hydrogen for fuel cells by reformation of biomass-derived ethanol

The reformation of biomass-derived ethanol to a hydrogen-rich gas stream suitable for feeding fuel cells is investigated as an efficient and environmentally friendly process for the production of electricity for mobile and stationary applications. Steam reforming of ethanol is investigated over Ni catalysts supported on La₂O₃, Al₂O₃, YSZ and MgO. The influence of several parameters on the catalytic activity and selectivity is examined including reaction temperature, water-to-ethanol ratio and space velocity. Results reveal that the Ni/La₂O₃ catalyst exhibits high activity and selectivity toward hydrogen production and, most important, long term stability for steam reforming of ethanol. The enhanced stability of this catalyst may be due to scavenging of coke deposition on the Ni surface by lanthanum oxycarbonate species which exist on top of the Ni particles under reaction conditions.     

Pd-Pt-Ce/Al_2O_3催化剂在VOC净化处理中的催化性能

采用浸渍法制备Pd-Pt-Ce/Al_2O_3催化剂,考察贵金属Pd和Pt负载量、助剂种类及负载量、空速对催化甲苯燃烧活性的影响。结果表明,适宜的贵金属负载量和助剂可极大提高Pd-Pt/Al_2O_3催化剂活性,当Pd和Pt质量分数分别为0.05%和0.005%、助剂Ce质量分数为1%时,Pd-Pt-Ce/Al_2O_3催化剂在低温条件下表现出较好的催化性能。空速对催化剂的催化活性影响较为明显,适宜的空速低于20 000 h-1。     

铜基催化剂催化乙酸甲酯加氢制燃料乙醇实验研究

研究考察了实验室制备的铜基催化剂对乙酸甲酯(MeOAc)催化加氢的催化性能,结果表明Cu/ZnO催化剂效果较差,而添加Al元素的Cu-ZnO/Al₂O₃催化剂效果较好。同时采用单管反应器研究了MeOAc催化加氢制乙醇的反应性能,采用30~60目Cu-ZnO/Al₂O₃(Ⅱ)催化剂,通过实验考察了温度、空速、进料配比和压力4个因素对反应活性和选择性的影响。结果表明,反应温度230℃,高H₂/MeOAc配比和低空速有利于反应,考察的压力范围对反应影响不显著,获得的最高转化率达0.954,对应的选择性为0.974,而获得的最高选择性达0.989,对应的转化率为0.920,具有工业开发价值。对于难分离的甲醇和乙酸乙酯,提出了低温分离的气相色谱方法,具有很好的基线分离效果。     

氧化铝负载镍催化剂催化丙酮胺化选择性合成异丙胺

通过XRD、XRF和BET分析表征浙江省低碳脂肪胺工程技术研究中心提供的氧化铝负载镍催化剂a和催化剂b的结构,将催化剂用于催化丙酮胺化反应合成异丙胺,考察原料配比、反应温度、反应压力和丙酮空速对合成异丙胺反应的影响。结果表明,催化剂的比表面积和装填方式影响催化剂活性。丙酮胺化合成异丙胺的最佳合成条件为:反应压力(0.3~0.4)MPa,反应温度(383.15~393.15)K,n(丙酮)∶n(氨气)∶n(氢气)=1∶3∶(3~4),空速(0.30~0.35)h-1,在最佳条件下,异丙胺选择性100%,异丙胺产率最高达97.22%,催化剂连续使用4个月仍保持较好的催化活性。氧化铝负载镍催化剂上丙酮胺化反应机理主要是加成-消除-还原反应机理,而还原-取代反应机理是次要形式。     

An investigation of alumina-supported catalysts for the selective catalytic oxidation of ammonia in biomass gasification

Alumina-supported catalysts containing different transition metals (Ni, Cu, Cr, Mn, Fe and Co) were prepared and tested for their activity in the selective oxidation of ammonia reaction at high temperatures (between 700 and 900 °C) using a synthetic gasification gas mixture. The catalysts were also characterised for their acidic properties by infrared studies of pyridine and ammonia adsorption and reaction/desorption. The Ni/Al₂O₃ and Cr/Al₂O₃ catalyst displayed the highest selective catalytic oxidation (SCO) activity in that temperature range with excellent N₂ selectivities. FT-IR studies of adsorbed pyridine and NH₃ indicate that Lewis acid sites dominate and that NH₃ adsorption on these sites is likely to be the first step in the SCO reaction. FT-IR studies on less active catalysts, particularly on Cu/Al₂O₃ allowed the detection of oxidation intermediates, amide (NH₂), and possibly hydrazine and imido and nitroxyl species. The amide and hydrazine intermediate gives credence to a proposed SCO mechanism involving a hydrazine intermediate, while the proposed imide, =N–H, and/or nitroxyl, HNO species could be intermediates in incomplete oxidation of NH₃ to N₂O.     

焙烧温度对Al2O3载体的性质及其负载的煤制合成气制代用天然气镍基催化剂性能的影响

以拟薄水铝石为前驱体,经不同温度焙烧制得Al₂O₃载体,等体积浸渍法制备Ni/Al₂O₃催化剂,采用X射线衍射、N₂-物理吸附、扫描电镜、程序升温还原等对载体及催化剂进行表征,考察载体焙烧温度对Al₂O₃载体性质及其负载的镍基催化剂催化性能的影响。结果表明,随着焙烧温度的升高,Al₂O₃载体的比表面积减小,平均孔径增大,结晶度升高,晶粒度增大,晶型逐步转变为γ-Al₂O₃［(500~800) ℃］、δ-Al₂O₃［ (900~1 100) ℃］和α-Al₂O₃［(1 250) ℃］。合成气制甲烷催化剂活性变化趋势为:Ni/γ-Al₂O₃>Ni/δ-Al₂O₃>Ni/α-Al₂O₃,其中,800 ℃焙烧的γ-Al₂O₃负载的Ni基催化剂因稳定的晶型结构以及与NiO之间适当的相互作用而表现出最佳的催化活性及稳定性。