锆基催化剂中碱性位点对合成气制低碳醇性能的影响

合成气制低碳醇涉及C1化学的两个重要问题,C—O键的留存和断裂,在这个过程中碱性位点被证明有利于抑制烃类生成。采用水热法和沉淀法分别制备了具有不同碱量和碱性强度的单斜晶相氧化锆(m-ZrO_(2))和四方晶相氧化锆(t-ZrO_(2)),以其为载体,通过浸渍法制备了Cu/m-ZrO_(2)和Cu/t-ZrO_(2)催化剂,探讨了锆基催化剂中碱性位点对合成气制低碳醇性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、N_(2)吸脱附、H_(2)程序升温还原(H_(2)-TPR)、CO_(2)程序升温脱附(CO_(2)-TPD)和FT-IR表征分析了催化剂的构效关系。结果表明,催化剂表面中强和强碱位点有利于总醇产率的提高。单斜晶相ZrO_(2)(m-ZrO_(2))和其催化剂(Cu/m-ZrO_(2))表面总碱量高、弱碱位点占比高、与弱碱位点相关的羟基浓度高,醇产物中甲醇占比高。四方晶相ZrO_(2)(t-ZrO_(2))和其催化剂(Cu/t-ZrO_(2))表面强碱和中强碱位点占比及密度高、O_(2)-浓度高,醇产物中C_(2+)醇占比高。研究明晰了催化剂表面碱性位性质、数量、强度与产物醇分布的关系。

镧掺杂棒状二氧化铈催化剂低温水解羰基硫的性能

在低温下实现高炉煤气中羰基硫(COS)的高精度脱除对环境保护意义重大,催化水解法可以在较低的操作温度下将COS转化成更易脱除的H2S.通过制备三种不同形貌的二氧化铈(CeO_(2)),以及在棒状二氧化铈(CeO_(2)-R)中掺杂不同质量分数的金属镧(La),对催化剂表面氧空位和碱性位点进行调控,探讨氧空位和碱性位点对催化活性的影响,并提出催化剂失活机理.研究发现,CeO_(2)-R具有较多的表面羟基和氧空位含量,在反应温度为75℃,相对湿度为17%时表现出了优异的COS脱除能力,进一步掺杂不同含量La后催化剂的氧空位和表面碱性强度都明显提高,其中,掺杂质量分数为10%的金属La的催化剂100%脱除COS的持续时间较CeO_(2)-R提高了120%,达到570 min.X射线衍射(XRD)、X射线电子光谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征表明,金属La掺杂进入到CeO_(2)-R的晶格内,形成固溶体结构.电子顺磁共振(EPR)和二氧化碳程序升温脱附(CO_(2)-TPD)分析表明La与CeO_(2)的协同作用形成了更多不对称的氧空位,并提高了催化剂碱性强度,氧空位与碱性位点的共同作用提高了催化剂对COS的脱除能力.在反应过程中生成硫酸盐等副产物沉积在催化剂表面,堵塞孔隙,覆盖活性中心导致催化剂硫中毒.综上所述,通过探讨催化剂表面的结构和化学性质,为低温催化水解COS提供了新的认识,对开发高效、稳定的COS水解催化剂具有指导意义.

表面改性活性炭活化过硫酸盐降解苯酚

采用硝酸氧化联合高温处理法对活性炭(AC)进行表面改性(样品记为ACNH),并将其用于活化过硫酸盐(PS)降解苯酚.通过氮气等温吸附、元素分析、X射线光电子能谱和扫描电子显微镜等手段对改性前后活性炭的表面性质进行了表征分析.考察了活性炭投加量、PS/苯酚摩尔比、苯酚初始浓度和初始p H等条件对苯酚降解率的影响.结果表明,改性后活性炭活化PS能力显著提高,在ACNH/PS体系中苯酚的降解速率是AC0/PS体系中的5倍;ACNH的pH值适用范围宽;活性炭表面醌基、吡喃酮结构和碳原子平面层上的离域π电子(Cπ)在活化PS过程中起主要作用,而羧基起抑制作用.

不同助剂对CuO-ZnO/SBA-15催化CO2加氢制甲醇性能影响的研究

以硅质骨架结构介孔分子筛SBA-15为载体,采用浸渍法合成CuO-ZnO/SBA-15(CZ/SBA-15)、CuO-ZnO-MnO2/SBA-15(CZM/SBA-15)、CuO-ZnO-ZrO2/SBA-15(CZZ/SBA-15)三组多孔催化剂,在固定床反应器上评价了各组催化剂催化CO2加氢合成甲醇的性能,同时结合N2吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、程序升温脱附(H2-TPD、CO2-TPD)、N2O滴定、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)等表征研究了不同助剂对CO2催化加氢制甲醇的影响。结果表明,催化剂中的金属氧化物改变了SBA-15分子筛载体的孔径大小和比表面积;催化剂CuO-ZnO-MnO2/SBA-15、CuO-ZnO-ZrO2/SBA-15中铜的分散度(DCu)和比表面积(ACu)更大,表面CuO粒径更小,更易被还原;相比Mn-O簇,Zr-O簇为增强了碱性位点,提高了甲醇选择性。此外,CuO-ZnO-ZrO2/SBA-15具有更高的氧空位浓度,催化活性更好,其甲醇选择性为25.02%,与CuO-ZnO/SBA-15、CuO-ZnO-MnO2/SBA-15相比分别提高了28%和136.9%,催化效果最好。

氧化锌修饰的铁酸铜催化剂水煤气变换性能研究(英文)

以250-400℃为活性测试温区,研究了氧化锌修饰的铁酸铜催化剂的水煤气变换性能。发现以2.5%ZnO修饰的催化剂表现出较高的催化活性,N2物理吸附、SEM、XRD、H2-TPR和CO2-TPD表征结果表明,适量ZnO的引入不仅能够促使CuFe2O4晶相发生转变,而且可以增强催化剂还原性能和增加弱碱性和中强碱性位点数量,同时也可改善铜铁之间的相互作用,从而提高了CuFe2O4的催化活性。

Al_2O_3改性CuO/Fe_2O_3催化剂水煤气变换反应性能(英文)

采用分步共沉淀法制备了不同Al2O3含量(0%-15%(w))的Cu O/Fe2O3催化剂,并进行水煤气变换反应(WGSR)评价测试.制得的催化剂中含有复合物Cu Fe2O4,其晶粒尺寸,氧化还原性质和表面Cu分散通过相应表征手段加以研究.X射线粉末衍射(XRD),拉曼(Raman)光谱,N2物理吸附,N2O分解和CO2程序升温脱附(CO2-TPD)等表征技术说明适量Al2O3的加入可以促进尖晶石Cu Fe2O4发生由四方相向立方相的转变,阻止催化剂中Cu烧结,增大表面Cu分散,增加弱碱性位点的数量.此外,采用H2程序升温还原(H2-TPR)技术探究改性的Cu O/Fe2O3催化剂的还原性能.关联结果发现,Al2O3掺杂在增大铜物种的耗氢量,降低其还原温度方面起着重要的作用.即Al2O3的添加促进Cu O/Fe2O3催化剂中铜铁物种之间的协同作用.结合活性测试和表征结果,适量的Al2O3(10%(w))改性的催化剂具有较小的Cu颗粒尺寸、较大的Cu分散、较强的还原性能、较多数量的弱碱性位点,因此具有更好的初始活性和热稳定性.

新型纳米Na-Fe3O4-HZSM-5催化剂的制备及其在工业废气（CO2）资源化利用的技术探索

200多年来,利用煤炭、石油和天然气等含碳的化石燃料,推动了人类文明的进步然而大量化石燃料的燃烧产生了大量的CO2和CO排放,造成了不利的气候变化。本实验利用共沉淀法和浸渍法制备了新型纳米Na-Fe3O4-HZSM-5催化剂。此催化剂具有磁性、碱性等多个活性位点,所以Na-Fe3O4-HZSM-5纳米催化剂具有协同效应,很大的提高了CO2和CO被活化的效率,进而更有利于后续的加氢反应。催化剂经过SEM和TEM进行表征后发现具有良好的孔道结构,经过进气实验检测发现对CO催化加氢有着良好的催化作用。