糠醛MPV还原制糠醇中固体酸碱催化剂的研究进展

介绍了固体酸碱催化剂在糠醛Meerwein-Ponndorf-Verley(MPV)还原制糠醇中的研究进展。糠醛作为高度商品化的生物基平台化合物,其可通过加氢还原为更具有经济价值的化学品。MPV还原因其条件温和、安全和环保而受到生物炼制领域青睐。介绍MPV典型反应及六元环过渡态的形成过程;对不同固体酸碱催化剂在糠醛MPV还原制糠醇中的研究进展进行总结,其中锆/铪基催化剂具有优异的MPV还原性能被广泛研究;针对固体酸碱催化剂在该领域进行总结,并指出存在的主要问题和解决方法,同时对该领域未来的发展进行展望。

Co_(3)O_(4)的制备及其电催化水氧化性能研究

利用廉价的过渡金属制备高效催化剂来降低复杂、缓慢阳极过电位,是解决电解水制备氢气瓶颈的有效手段。本研究采用溶剂热法在泡沫镍上合成具有多孔微球结构的Co_(3)O_(4)/NF高性能电催化剂,这种多孔微球材料展现出了较大的电化学活性面积(5.54 mF/cm^(2)),有利于暴露更多的活性位点,加速传质,显著提高催化剂的电化学活性。在1 mol/L KOH条件下具备较好的析氧反应(oxygen evolution reaction,OER)催化能力,仅需253mV便可达到50mA/cm^(2)的电流密度,并表现出良好的长时稳定性(24h)。简单的制备工艺、优异的性能、长期稳定的使用寿命使其在电解水催化发展领域具有巨大的潜力。

CO_(2)对超临界水气化生物质影响的研究

研究了在“双碳”背景下CO_(2)在超临界水气化生物质中的影响规律和机理。通过分析超临界水气化不同生物质的过程,归纳不同CO_(2)含量参与反应的结果,最终得出CO_(2)在超临界水气化生物质过程中具有酸催化、协同、提高热效率的作用。

2,3-二氯吡啶催化加氢动力学研究

采用液相还原法制备了Pd/C催化剂,在压力0.6 MPa、温度303~323 K、转速800 r/min的条件下应用于2,3-二氯吡啶催化加氢反应动力学研究,建立了动力学反应模型,对动力学参数进行了估值。其中3-氯吡啶催化加氢反应为2.1级反应,反应速度方程为:r=1.18×10^(8)×M cat×e-5375.7/T C^(2.1)_(3cp),活化能44.14 kJ/mol,2-氯吡啶催化加氢反应为1级反应,反应速率方程为:r=4.696×10^(11)×M cat×e-8693.3/T C_(2cp),活化能72.28 kJ/mol,2,3-二氯吡啶催化剂加氢反应为3级反应,反应速度方程为:r=2.05×10^(15)×M cat×e-9758.6/T C^(3)_(2.3),活化能81.13 kJ/mol。

有机液体储氢技术中催化剂应用的研究进展

近年来,随着氢能的快速发展,储氢问题日益突出。有机液体储氢技术凭借其高密度、高储氢效率、高安全性的等优势,在氢气储运市场占据一席之地。目前,国外对此项技术的研究和应用较多,而国内的研究报道较少,应用也几近空白。本文主要介绍了有机液态储氢技术优势及难点,重点对目前国内外研究现状进行了阐述。通过对国内外加氢、脱氢贵金属催化剂和非贵金属催化剂研究现状的介绍,将为开发高效低成本加氢脱氢催化剂,研究最适宜的加氢与脱氢条件,推动液态有机物储氢技术大规模的应用与发展,提供可能性。

Pt基催化剂在富丙烯气氛中选择性氢气氧化性能和结构演变规律

本工作研究了富丙烯气氛中Pt基催化剂的SHC性能和长期使用过程中活性相的演变规律。结果发现,Sn修饰的Pt/SiO2催化剂在丙烷和丙烯同时存在的条件下具有高的氢气氧化选择性(大于98%)。通过动力学研究,稳定性测试和结构表征发现,氧气的引入能够显著提高催化剂的结焦速率,形成的高度石墨化的焦炭,Pt的烧结,PtSn合金中Sn的氧化和偏析是导致长期稳定性测试中选择性下降的主要因素。

Mg量影响的纳米片负载Pt-In催化异丁烷脱氢性能

采用一步法在Al_(2)O_(3)表面原位生长一系列Mg含量不同的超薄水滑石纳米片,并采用分步浸渍复原法逐步引入助剂In和活性组分Pt,进一步通过焙烧和还原处理制备了负载Pt-In双金属催化剂PtIn/HTR-x(x=0.05,0.1,0.15,0.2 mol·L^(-1))。探究了催化剂及其前体的结构、物化性能与异丁烷直接脱氢性能之间的关系。结果表明,制备母液中Mg^(2+)浓度会影响纳米片厚度,进而影响催化剂结构、还原能力、表面化学状态、表面酸性和脱氢性能。当Mg^(2+)浓度为0.15 mol·L^(-1)时,催化剂获得最佳脱氢性能,其中异丁烯产率高达58%。催化剂PtIn/HTR-0.15优异的活性、选择性、稳定性及良好的抗积炭性能与催化剂高的比表面积、低的强酸量和酸强度、强的金属载体相互作用以及高的表面In^(3+)/In^(0)原子比有关。

煤焦油加氢制备柴油的应用可行性分析研究

煤焦油加氢技术是一种煤炭高效清洁利用的重要方法。针对煤焦油加氢制备柴油应用的可行性,分别开展了煤焦油制备柴油的理化性能检测、煤焦油与石油基柴油混合样品检测以及发动机台架试验验证等研究。同时,对煤焦油加氢制备柴油实际应用过程中的供应保障问题进行了分析,掌握了典型煤焦油加氢制备柴油的产品特征,摸清了其在发动机台架上的使用性能,提出了其在供应保障中应用的建议。结果表明:煤焦油加氢柴油样品满足《军用柴油规范》(GJB 3075—97)中-35号和-50号柴油标准要求,与石油基产品性能基本相当,同时产品低温性能较好,可以作为低凝点特种柴油进行应用。

保留取代基团的苯环选择加氢反应催化剂研究进展

具有复杂取代基团苯基衍生物的苯环选择加氢属于原子经济反应,不仅可以消除苯环对人体健康的潜在危害,而且能够赋予所合成材料以特殊功能。该文综述了保留取代基团苯环选择加氢反应的催化剂、操作条件及反应性能的研究进展,主要包括芳香二胺、芳香酯类、芳香族氨基甲酸甲酯、聚苯乙烯、联苯及双酚A等的苯环催化加氢反应。为了使苯环上取代基团不发生反应,多采用Rh、Ru、Pd和Pt等贵金属催化剂。Ni等非贵金属催化剂的活性和选择性有待进一步提高。因此,今后研究重点应是开发减量或替代贵金属的高性能催化剂。

Cr系丙烷脱氢催化剂研究进展

综述了Cr系丙烷脱氢催化剂的研究状况,介绍了使用Cr系丙烷脱氢催化剂的工艺和催化剂脱氢机理,探讨了Cr系催化剂的活性中心和失活原因,总结了影响铬铝催化剂催化性能的因素,包括制备、载体、助剂、积炭及工艺条件,对Cr系催化剂的研究前景进行了展望。

氢能载体甲基环己烷在Ni/γ-Al_2O_3上的脱氢反应

采用自制的比表面积为241m2/g的纳米γ-Al2O3为载体,用等体积浸渍法制备了不同Ni含量的Ni/γ-Al2O3催化剂,采用X射线衍射、扫描电镜、比表面积测定等手段对所制备的催化剂进行了表征。利用微型连续管式反应器,考察了Ni/γ-Al2O3催化剂对甲基环己烷(MCH)气相脱氢的催化性能。结果表明:使用负载量为20%的Ni/γ-Al2O3催化剂,在653K、0.5MPa,v(MCH)/v(N2)=7/12,混合进样体积空速212h-1条件下,MCH脱氢转化率达到94.58%,产物甲苯的选择性接近100%。实验结果还表明,使用镍基催化剂替代铂等贵金属催化剂在储氢技术中具有较好的应用前景。

制备条件对MoP/γ-Al_2O_3催化剂加氢性能的影响

采用机械混合法和浸渍法制备了一系列MoP／γ-Al2O3催化剂,并考察了制备条件对催化剂性能的影响。对所制备的催化剂进行了XRD表征。采用高压连续微反对含噻吩、吡啶和环己烯的模型化合物进行了加氢活性评价,反应温度为340℃和370℃,反应压力为3.0 MPa,发现浸渍法和机械混合法均可制得性能良好的催化剂。催化剂的活性与载体γ-Al2O3加入到制备体系中的时间有关,载体加入反应体系的时间越早,催化剂的活性越高。催化剂活性最高时的脱氮率、脱硫率和降烯烃率可分别达到91.5％,77.3％和84.1％。

典型单环和双环芳烃加氢热力学分析

考察了典型的单环和双环芳烃加氢反应的热力学,利用热力学数据库软件HSC-Chemistry 4.0对典型芳烃加氢反应过程的热力学进行了讨论,分析了反应过程的可行性。在100～400℃内,苯及其同系物加氢反应的反应自由能变随反应温度的升高近似线性增大,反应平衡常数随反应温度的升高而降低。计算了温度、压力和氢气与芳烃的摩尔比3个因素对苯加氢平衡转化率的影响。在选定反应温度时,提高反应系统的压力和氢气与芳烃的摩尔比,都可使苯加氢生成环己烷的平衡转化率增大。对于萘加氢反应体系,考察了温度和压力对反应体系含氢基平衡组成的影响。热力学计算为选择反应过程的操作参数和条件提供了数据依据,为芳烃加氢催化剂研究和技术开发提供了理论指导。

Z204催化剂上生物油水相重整制氢反应

比较了不使用催化剂和使用商业催化剂Z204时生物油水相重整制氢反应的特点,研究了催化剂的还原时间和反应温度对生物油水相重整制氢反应的影响,考察了催化剂的寿命和反应器阻力增大的原因。实验结果表明,使用Z204催化剂时,H2收率最高可达58%,明显高于不加催化剂时的H2收率;在催化剂还原时间1.0h、反应温度750℃的条件下,反应30min后H2收率达到42%,随后略有下降,在540min的反应时间内H2收率基本维持在35%左右。反应过程中生成的碳渣使反应器阻力增大,碳渣是由积碳和含有Fe,Ca,Al,Pb,Mn,Si,Na,Mg等无机元素的灰分组成的。

Mo、W对Ni/Al_2O_3催化剂加氢脱氧性能的影响

采用γAl2O3载体,通过浸渍法合成了Mo(W)Ni/γAl2O3系列催化剂。以有机含氧化合物丁酸和丁醇为合成油品的模型化合物,在连续流动固定床反应器中考察了催化剂的加氢脱氧性能。结果表明,Mo(W)Ni/Al2O3系列催化剂对丁酸和丁醇具有高的加氢脱氧性能;添加Mo(W)可有效地抑制NiO与载体γAl2O3的强相互作用,显著降低催化剂的还原温度,增加催化剂的加氢脱氧活性;添加Mo比添加W的催化剂具有更高的加氢脱氧活性,MoNi6催化剂在280℃条件下,丁酸转化率100%,未完全加氢丁醇的质量分数仅为0.09%。

Na2CO3处理制备复合孔ZSM-5分子筛及其丙烷脱氢制丙烯的催化性能

通过不同浓度的Na2CO_3溶液处理合成的HZSM-5分子筛,并采用X射线衍射、N2低温物理吸附和X射线荧光光谱分析仪对溶液处理前后的样品进行了表征。表征结果显示,适量浓度的Na_2CO_3溶液处理HZSM-5,能够形成介孔-微孔复合孔道,增加了分子筛介孔容积和外比表面积;同时不会明显破坏HZSM-5的MFI结构,从而保持较好的高温热稳定性。在上述碱处理后的载体上制备了Pt-Sn-K/HZSM-5分子筛催化剂,并在固定床反应器上考察了丙烷脱氢制丙烯的催化活性。结果表明,随着Na_2CO_3溶液浓度的增加,催化剂的初始活性增加,而稳定性先增加后减少。当采用Pt-Sn-K/HZSM-5(1.8)分子筛催化剂用于丙烷脱氢反应,其呈现了良好的脱氢活性和稳定性:反应100h后,其丙烷化率为35.53%,相比初始活性仅下降了2.8个百分点,丙烯选择为98.4%,基本保持不变。

芳烃储氢技术研究进展

概述了用于环烷烃脱氢单金属、双金属催化剂的研究进展,分析了不同类型催化剂的特点及存在的问题,通过比较发现铂基双金属催化剂性能较优,并展望了今后芳烃化学储氢的研究方向。

储氢介质甲基环己烷研究进展

甲基环己烷(MCH)作为最佳的液态有机氢化物储氢介质,是甲基环己烷-甲基-氢气(MTH)循环体系中的重要组成部分,但MCH催化脱氢过程所使用催化剂因低温活性欠佳及高温不稳定的问题导致MTH循环无法大规模应用。本文综述了MTH循环系统的应用现状和该系统中MCH脱氢过程催化剂的研究现状。重点概述了单、双金属催化剂设计现状,比较了不同催化剂性能的优劣。此外,还比较了各类催化剂释氢速率以及反应条件和催化反应器结构特点。分析表明,研发出低温高活性或高温高稳定性的催化剂有利于MCH脱氢过程;此外,开发出既能打破反应平衡限制又能强化传质和传热效果以及保持催化剂稳定性的车载催化反应器将会加速MTH循环的社会化应用进程。

Ni-Cu/γ-Al_2O_3催化剂的制备及其脱氢反应研究

采用共沉淀法、浸渍法和共沉淀-浸渍法制备了3种不同的Ni-Cu/γ-Al2O3双金属催化剂,并利用微型连续管式反应器,考察了3种Ni-Cu/γ-Al2O3催化剂对氢能载体甲基环己烷(MCH)气相脱氢的催化性能。采用XRD、SEM、BET、BJH等手段对所制备的催化剂进行表征。结果表明,使用共沉淀-浸渍法制备的Ni-Cu/γ-Al2O3催化剂优于其他两种〔3种催化剂中Ni和Cu负载量均为26%且n(Ni)∶n(Cu)=8∶1〕。在反应温度673K,反应压力0.6 MPa,MCH与N2体积流量比为19∶27,混合进样体积空速240 h-1条件下,MCH脱氢转化率达到98.5%,产物甲苯的选择性接近100%。与铂等贵金属催化剂以及单金属镍催化剂相比,镍铜双金属催化剂在该反应中具有更好的应用前景。

催化加氢合成6-氨基-7-氟-2H-1,4-苯并口恶嗪-3(4H)-酮

6-氨基-7-氟-2H-1,4-苯并口恶嗪-3(4H)-酮(Ⅱ)是合成除草剂丙炔氟草胺的关键中间体,该文采用雷尼镍催化加氢还原7-氟-6-硝基-2H-1,4-苯并口恶嗪-3(4H)-酮(Ⅰ)高收率的制得了目标化合物Ⅱ,确定了最佳合成工艺条件:反应温度80℃,反应时间5 h,催化剂用量为原料质量的5%,氢气压力6 MPa,产品的收率95.2%,质量分数98.5%,溶剂和催化剂循环使用5次,对收率和产品质量分数无影响。产品结构经元素分析、红外光谱、核磁共振确证。