用于常温氢氧复合的新型Pt/疏水改性陶瓷催化剂

常温氢氧复合反应由于安全性高且能耗低,在核工业除氚、消氢等领域有重要应用,其得以实现的关键为制得性能优异的疏水催化剂。为获得稳定性优且兼具高催化活性的疏水催化剂,本研究制备了新型Pt/疏水改性陶瓷催化剂。陶瓷载体通过构筑CeO2表面粗糙结构,结合涂覆低表面能十三氟辛基三甲氧基硅烷(PFOTMS)进行疏水改性,而后经浸渍-气相还原制得疏水催化剂。结果表明,与常规仅涂覆低表面能材料对陶瓷载体进行疏水改性相比,新型疏水结构的构筑不仅可使疏水催化剂获得更优的疏水性,还可进一步提升催化剂的催化活性及稳定性。制得的新型Pt/疏水改性陶瓷催化剂在480 min反应时长内,氢氧复合效率可维持在99.5%。

乙烯环氧化反应及催化剂改性研究进展

乙烯环氧化反应的性能决定了环氧乙烷装置的经济性,而银催化剂是乙烯环氧化反应的主要工业催化剂。介绍了乙烯环氧化反应的研究现状,分析了影响银催化剂乙烯环氧化反应性能的因素,综述了银催化剂的改性方法,包括载体改性、活性中心调控和助催化体系优化等对催化性能的影响,并对进一步研究提出了建议。

磷酸银光催化剂改性及应用研究进展

磷酸银(Ag_(3)PO_(4))因其窄带隙、较强的氧化能力和可见光响应性等优点,成为光催化研究领域的研究热点。针对Ag_(3)PO_(4)光催化材料的改性方法和机理进行综述和总结,介绍了形貌调控、元素掺杂、碳基材料复合以及构建异质结等改性措施,阐述了Ag_(3)PO_(4)光催化材料在降解有机污染物和光催化制氢方面的应用现状,指出了Ag_(3)PO_(4)光催化材料目前存在的问题,同时对今后的发展提出了前景展望。

NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿催化剂NH_(3)-SCR脱硝活性及SO_(2)/H_(2)O耐受性能研究

采用球磨、微波焙烧方法制备了不同质量分数NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿NH_(3)-SCR脱硝催化剂。通过BET、SEM-EDS、XRD、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR分析了催化剂脱硝活性及SO_(2)/H_(2)O耐受性能。结果表明:NH_(3)SO_(3)改性使催化剂脱硝活性得到了显著提高,10%NH_(3)SO_(3)改性催化剂在300~350℃脱硝活性可达90%左右。SO_(2)/H_(2)O共同作用可将10%NH_(3)SO_(3)改性催化剂脱硝活性提高至97%,其促进作用保持了良好的稳定性,且具有可逆性。NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿后,催化剂比表面积、酸性位点及强度增加,表面活性物质分散度更高,弱化了尾矿矿物晶型,提高了催化剂吸附能力和氧化还原能力,从而提高催化脱硝活性,同时具备优良的SO_(2)/H_(2)O耐受性。

稀土金属改性对负载型Ni_(2)P/M41催化剂加氢脱硫活性的影响

开发高效加氢脱硫催化剂是实现油品深度脱硫的重要途径。采用浸渍-程序升温法制备不同稀土金属(La、Ce、Pr、Nd、Y)改性的Ni_(2)P/M41催化剂。通过X射线衍射、N2吸附-脱附、CO吸附和X射线光电子能谱技术分析催化剂的结构以及化学组成,并以二苯并噻吩为模型化合物,考察稀土金属对Ni_(2)P/M41催化剂加氢脱硫性能的影响。结果表明:稀土金属可以不同程度地影响催化剂的尺寸以及活性相Ni_(2)P在载体表面的分散性;稀土金属La、Pr能够显著提高负载型Ni_(2)P/M41催化剂的HDS(加氢脱硫)活性,加入稀土金属Nd、Ce和Y反而使催化剂活性略有降低;Pr-Ni_(2)P/M41表现出最优的加氢脱硫能力,反应6 h后,脱硫率达到92.6%,与未改性的Ni_(2)P/M41催化剂的转化率相比,提高15.1%。

TiO_(2)基光催化剂的负载改性方法研究进展

TiO_(2)由于比表面积大、化学性质稳定、具有较高光催化活性等优点,在环境治理保护、光催化降解污染物等方面广泛应用。但其禁带宽度较大,只能吸收紫外光,且光生电子-空穴对再复合率较高,使其对太阳光的利用率大大降低,从而限制了其大规模的工业化应用。因此,如何进一步提高TiO_(2)半导体材料的光催化效果以及对太阳光的利用率备受研究者关注。对TiO_(2)的负载改性方法如非金属元素负载、金属元素负载、半导体复合改性以及染料敏化改性等方面的研究进展进行了综述。

醇镁加合物载体在Ziegler-Natta催化剂中的应用进展

基于醇镁加合物载体(简称醇镁载体)的Ziegler-Natta(Z-N)催化剂具有颗粒形貌优良、活性高等特点,醇镁载体的特性对催化剂和聚合物的综合性能有显著影响,是目前聚烯烃领域中的研究热点。介绍了氯化镁载体的发展历程以及醇镁载体的制备方法,分析了不同醇镁比、醇种类对醇镁载体结构的影响,综述了醇镁载体在Z-N催化剂中的应用,并对烯烃聚合用醇镁载体的开发提出了展望。

Ziegler-Natta催化剂活性中心的研究进展

Ziegler-Natta(Z-N)催化剂活性中心对催化剂和聚合物的性能具有重要影响,开展活性中心结构的研究将为催化剂结构和性能关系、催化机理等提供更深入的认识,是目前聚烯烃催化剂领域中的研究热点。介绍了不同谱学手段对活性中心的表征及对活性中心结构变化的原位监测,综述了通过构建模型催化剂并结合表面分析对活性中心结构进行模拟的研究,以及基于氯化镁晶体模型对活性中心结构的密度泛函理论计算研究,并对Z-N催化剂活性中心结构研究的发展方向进行了展望。

甲醇/二甲醚制烯烃催化剂改性的研究进展

甲醇制烯烃(MTO)工艺已经在工业中得到广泛应用,但此工艺使用的分子筛催化剂还存在丁烯、丁烷等C_(4+)产物选择性偏高和分子筛催化剂易积碳失活的问题。因此,有必要进一步探索提高低碳烯烃选择性和抑制催化剂积碳过程的方案。综述了ZSM-5和SAPO-34的晶粒尺寸调节、孔道调节和酸性质调控的研究进展,以及分子筛催化剂体系内的二甲醚制烯烃(DTO)反应特征,总结了烃池机理中的烯烃反应机理,简述了丝光沸石(MOR)在MTO、DTO反应体系中的研发潜力,如MOR有望进一步调节低碳烯烃在产物中的比例。MTO、DTO的反应机理尚未得出定论,目前的催化剂改性方案能小幅度提升低碳烯烃的产物选择性并利用介微孔结构延缓积碳。今后,构建复合型催化剂是解决工业化中低乙烯和丙烯选择性比和易积碳问题的直接方案。

磷酸改性CeO_(2)纳米棒负载Pt催化剂催化丙烷燃烧性能的研究

机动车和石油化工等污染源排放造成的环境污染日益严重,其中以丙烷为代表的低碳烷烃结构稳定,难以实现低温完全氧化,亟需开发高效低碳烷烃低温催化氧化催化剂。以氧化铈纳米棒为载体,通过酸改性合成不同量磷酸改性的1%Pt/CeO_(2)-y POx催化剂,发现磷酸改性之后丙烷催化燃烧T_(50)降低了60℃。通过XRD、TEM、EDS mapping等表征发现Pt和P均匀分布在氧化铈表面,且在磷酸改性和Pt负载过程后,氧化铈结构保持稳定。XPS和原位CO-DRIFTs表征结果表明磷酸改性之后,Pt在催化剂表面颗粒大小随磷酸改性程度增加而逐渐变大,并存在最优的Pt^(2+)和Pt^(4+)比,有利于丙烷在催化剂表面吸附和反应。H_(2)-TPR和NH_(3)-TPD表征结果表明,磷酸改性之后,催化剂表面产生了大量的酸性位,而磷酸改性并未大幅降低催化剂的氧化还原能力,从而提高了铈基催化剂的丙烷燃烧活性。

费托合成中亲疏改性催化剂的研究进展

合成气(CO,H_(2))经费托合成转化为清洁液体燃料和化学品的工艺过程,符合我国能源发展战略,但该反应存在目标产物选择性低,CO_(2)等副产物选择性高的问题。调节催化剂表面的亲疏性是常用的催化剂改性方法,对调节产物分布具有重要意义。简述了亲疏改性催化剂在费托合成反应中的反应行为,系统总结了H_(2)O对反应活性、产物选择性以及催化剂稳定性等的影响,并对费托合成催化剂表面亲疏水调变策略研究进行了展望。

1,4-丁炔二醇选择性加氢催化剂:Pd/ZrO_(2)及其碱金属改性

以Zr(OH)_(4)焙烧得到的ZrO_(2)为载体,采用等体积浸渍法制备了负载型Pd/ZrO_(2)和碱金属(M)改性的催化剂(Pd/M/ZrO_(2)),通过XRD、BET、TEM及HRTEM、CO_(2)-TPD、XPS对催化剂进行了表征,并评价了其在1,4-丁炔二醇(BYD)选择性加氢制1,4-丁烯二醇(BED)反应中的活性、选择性和稳定性,探究了反应气氛及碱金属改性对其活性和稳定性的影响。结果表明,1.0%Pd/ZrO_(2)(1.0%为Pd的质量分数)在50℃,2.40 MPa H_(2)下,能够催化BYD选择性加氢生成BED,有较高的催化活性[0.048 molBYD/(g Pd·s)],在BYD完全转化的条件下,BED的选择性为91.2%。氨的引入能够显著抑制催化剂加氢活性,提高BED的选择性。在BYD接近完全转化时,BED的选择性可达95.6%。向ZrO_(2)载体中引入少量碱金属(Li、Na、K、Rb、Cs),能够提高BED的选择性,其中,Rb的影响最为显著,BED的选择性可达94.1%。

Zn改性Ni/Al_(2)O_(3)催化剂的苯乙炔选择加氢性能

采用浸渍法制备了一系列不同Zn质量分数的ZnNi/Al_(2)O_(3)催化剂,并通过X射线粉末衍射(XRD)、氢气程序升温吸附(H_(2)-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段和密度泛函理论(DFT)计算模拟等考察了Zn的引入对催化剂的结构、性质以及苯乙炔选择加氢制苯乙烯反应性能的影响。结果表明,适量Zn的添加显著提升了Ni/Al_(2)O_(3)催化剂的苯乙炔选择加氢性能,与Ni/Al_(2)O_(3)催化剂相比,3%Zn-Ni/Al_(2)O_(3)催化剂上苯乙炔转化率由92.2%提高至96.8%,而苯乙烯的损失率则由4.3%下降至1.8%。催化剂的XRD和H_(2)-TPR表征结果显示,Zn掺杂到NiO晶格中增强了活性金属Ni与载体间的相互作用,有利于提高Ni的分散度;XPS表征结果表明,Zn表面的电子会向Ni转移,使Ni表面更加富电子。理论计算结果证实引入Zn后的催化剂表面容易形成稳定的Zn7Ni结构,Zn的表面电子向Ni迁移形成了富电子的Ni活性中心,对苯乙烯过渡加氢能垒为1.42 eV,高于选择加氢制苯乙烯的脱附能垒(0.55 eV),提高了Zn改性Ni/Al_(2)O_(3)催化剂的苯乙炔选择性加氢性能。

K改性NiMoS/ZnAl氧化物负载型催化剂合成气制低碳醇性能研究

采用共沉淀法和浸渍法,以ZnAl混合金属氧化物为载体,制备了系列不同K/Mo物质的量比的高分散K改性NiMoS/ZnAl催化剂,并对其合成气转化制低碳醇性能进行了研究。结果表明,K的引入可以调变MoS_(2)片层的堆积程度和尺寸,提高NiS_(x)和NiMoS之间的协同作用,促进低碳醇合成(HAS)过程中CHx的插入和非解离CO的插入能力,有效抑制烃类和CO_(2)的生成。其中,K/Mo物质的量比为0.6的KNiMoS/ZnAl催化剂具有最多的双层MoS2结构(33.7%)和适宜的NiS_(x)与NiMoS协同作用,产物中总醇选择性达到69.8%,低碳醇空时产率为78.6 mg/(g·h)。

Cu改性MIL-100(Fe)催化剂的SCR-C_(3)H_(6)脱硝特性

烃类化合物选择性催化还原氮氧化物(SCR-HC)是一种很有发展前景的脱硝技术。催化剂有效的氧化-还原能力是影响其活性的关键因素。利用水热法制备了新型有机金属骨架MIL-100(Fe),通过超声浸渍法合成不同Cu含量的m Cu-MIL-100(Fe)催化剂,在固定床微反应器中对其催化C_(3)H_(6)选择性还原NO的特性进行了实验研究。结果表明Cu的引入使MIL-100(Fe)催化活性得到改善。2.3Cu-MIL-100(Fe)的NO转化率在275℃下可达到100%,275~400℃范围内可维持85%以上NO转化率及90%以上N_(2)选择性,且具有较好抗SO_(2)的能力。通过各种技术手段对催化剂的微观结构及物化性质进行了表征,并对反应机理作了进一步讨论。N_(2)吸附-脱附结果表明,加入适量Cu可以增大催化剂的比表面积,并增强催化剂表面对反应气体的吸附能力;XPS研究结果表明,Cu可以提高催化剂表面的氧空位数目。Cu与Fe之间具有协同作用,二者之间存在电子转移现象。H_(2)-TPR曲线表明Cu使催化剂的还原特征峰向低温方向移动,增强了其还原性能。

改性硫化钼催化剂协同低温等离子体转化H_(2)S-CO_(2)酸气制合成气的研究

以低温等离子体和催化剂耦合法将H_(2)S和CO_(2)混合酸气一步转化为合成气,既完成了两者清洁化处理,又实现了资源化利用,是一条制备合成气的新路线。本研究采用铜、锌为助剂对硫化钼催化剂改性,显著提升了其催化H_(2)S-CO_(2)制合成气反应性能。结合多种分析表征手段对比两种助剂引入后对硫化钼催化剂结构、组成、形貌、化合价态等物化特征的影响。通过控制低温等离子体放电条件,深入探究了两种助剂对低温等离子体下催化转化H_(2)S和CO_(2)酸气制合成气的反应性能影响规律和关键因素。研究发现,引入铜、锌助剂后,硫化钼活性相粒径减小且分散度高,提供了更多活性位点。同时也增强了对H_(2)S和CO_(2)分子吸附强度,从而更利于H_(2)S和CO_(2)分子的吸附活化,揭示出低温等离子体与改性硫化钼催化剂协同反应的构效关联。有关理论研究丰富拓展了低温等离子体-催化协同理论,并为改性硫化钼材料的合成提供借鉴。

Al、Ti或Zr改性对包埋式Ni@SiO_(2)催化剂甲烷部分氧化制合成气性能的影响

包埋式结构催化剂能够有效地阻止活性组分的高温烧结,实现甲烷部分氧化(POM)反应高效制合成气。采用Stöber法制备了包埋式Ni@SiO_(2)催化剂,并引入Al、Ti或Zr对其进行改性制得相应的改性催化剂。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和N_(2)吸/脱附等对催化剂的晶相结构、形貌和织构性质等进行了表征,并研究了改性对催化剂在POM反应制合成气(原料气组成:V(CH4):V(O_(2)):V(N_(2))为2:1:3、流量为60mL/min、压力为0.1MPa、空速为7.2L/(g·h)和反应时间为22h)中催化性能的影响。结果表明,与Ni@SiO_(2)相比,Ni@Al-SiO_(2)可促进甲烷的活化,其催化性能明显提升,Ni@Ti-SiO_(2)和Ni@Zr-SiO_(2)因活性位点的阻碍而催化性能降低。在700℃下,反应稳定后,Ni@SiO_(2)和Ni@Al-SiO_(2)的CH4转化率分别为86%和80%,CO选择性均为90%左右,H_(2)选择性分别为93%和88%。经8 h稳定性测试后,与Ni@SiO_(2)相比,Ni@Ti-SiO_(2)和Ni@Zr-SiO_(2)的CH4转化率、CO选择性和H_(2)选择性均明显降低。活性位点的减少和积炭是导致催化剂失活的主要原因,积炭未造成活性位点的完全覆盖,催化剂仍能保持稳定的POM催化性能。

溴氧化铋(BiOBr)光催化剂的制备与改性研究进展

【目的】综述溴氧化铋(BiOBr)作为光催化剂的最新进展,深入分析其晶体结构、光催化机制、多种制备方法及高效改性策略,并探讨相关改性方法的成效。【方法】通过文献回顾和分析,详细介绍了BiOBr的晶体结构特性和光催化作用机理。对比和评估了不同的BiOBr制备技术及其优缺点。进一步讨论了各种改性手段,如离子掺杂、贵金属沉积、异质结构建、染料敏化和与新型材料的复合,并分析了这些方法提高光催化活性的途径。【结果】研究表明,通过多种制备技术可以调控BiOBr微观结构和改进光催化性能。从成本,制备难易、稳定性角度评价,最优的改性方法是贵金属沉积法。【结论】尽管BiOBr作为光催化剂已取得显著的研究进展,但仍面临诸如制备成本高、光生电子-空穴复合率高等挑战。未来的研究应着重开发更简便、稳定的BiOBr制备方法和进一步提高其光催化性能及稳定性。此外,对BiOBr光催化剂的回收和再利用也应给予足够的关注。

两种丙烯聚合用球形Ziegler-Natta催化剂的性能研究

采用扫描电子显微镜、激光粒度仪、密度仪和熔体流动速率仪(MFR)等研究了2种丙烯聚合用球形齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂(记为1#和2#)的性能。结果表明:与2#相比,1#的平均粒径更小,粒径分布更宽,活性更高,对氢气更敏感,且所得聚丙烯(PP)堆积密度更高,但PP颗粒粒径较小。不同外给电子体对丙烯聚合的影响不同。采用二环戊基二甲氧基硅烷为外给电子体时,2种催化剂活性均最高,所得PP的MFR均最小。

CO-CO_(2)体系制备氘代甲醇催化剂的合成与改性

作为一种重要的化工原料和氘代中间体,氘代甲醇(CD3OD)广泛用于核磁共振试剂、氘代药物中间体和光电材料改性,但其在CO-CO_(2)体系的催化合成效率仍有待提高。本研究采用浸渍法掺杂稀土元素对CuO/ZnO/Al_(2)O_(3)(CZA)催化剂进行改性,评价了其在CO-CO_(2)体系加D2制氘代甲醇的催化性能,并表征了催化剂。结果表明,稀土元素成功掺杂并均匀分散于CZA催化剂中,La和Ce的掺入能有效提高催化剂的比表面积和孔容,增加表面CuO的数量;而Pr的掺入降低了催化剂活性。其中,CZA-3%La催化剂具有最大的比表面积(46.69m^(2)/g)和最大的孔容(0.26cm^(3)/g),催化活性最好,其氘代甲醇时空产率相比CZA催化剂提高了7.96%。稀土掺杂改性的CZA催化剂对提升CO-CO_(2)体系合成氘代甲醇的反应效率有重要意义。