国内新型双功能加氢转化催化剂及其应用

新型双功能转化催化剂可应用于以炼厂气为原料的制氢和合成氨工艺。当炼厂气中烯烃含量 >8%时 ,应采用等温 -绝热流程和JT - 1G、JT - 4型催化剂 ;<8%时 ,应将JF - 1G与氧化锌脱硫剂串联使用 ,可使烯烃脱至 <0 5 % ,总硫含量脱至 <0 5× 10 -6,催化剂使用寿命可达

Fe/MnO-ZnZSM-5双功能催化剂上合成气直接转化为芳烃的反应

探讨了Fe/MnO ZnZSM 5 (n(SiO2 ) /n(Al2 O3 ) =5 0 )双功能催化剂上合成气直接转化为芳烃的反应 ,考察了反应温度和Zn载量对CO转化率及芳烃选择性的影响 .结果表明 ,Fe/MnO ZnZSM 5具有良好的合成气芳构化性能 ,在V(CO) ∶V(H2 ) ∶V(Ar) =3∶6∶1,SV =16 0 0h-1,p =1 1MPa ,T =5 43K的条件下 ,CO转化率可达到 98 1%,芳烃产物选择性可高达 5 3 1%.催化剂经 6 0h运转后 ,CO转化率仅降低 0 5 %,显示了良好的稳定性和应用前景 .

Zn-ZrO_2/H-ZSM-5双功能催化剂上合成气转化制汽油馏分的研究

针对合成气直接转化制汽油馏分反应,合成了Zn-ZrO_2金属氧化物与沸石分子筛复合的双功能催化剂,结果显示Zn-ZrO_2/H-ZSM-5具有较高的CO转化率和汽油馏分选择性。考察了反应温度和接触时间对Zn-ZrO_2和Zn-ZrO_2/H-ZSM-5双功能催化剂的影响,证实了合成气经甲醇/二甲醚中间体制汽油馏分的反应路径。研究了Zn/Zr摩尔比、H-ZSM-5分子筛的Si/Al比对催化性能的影响,结果表明Zn/Zr摩尔比为1∶32、Si/Al为200时可获得了较好的转化率(52%)和汽油馏分选择性(62%),且催化剂经100h测试稳定性良好。

双功能催化剂中分子筛组分的结构对合成气转化过程中甲烷选择性的影响

利用氧化物-分子筛双功能催化剂能够高效催化CO加氢转化为各类高附加值化学品,氧化物组分与分子筛组分之间的空间距离对产物选择性至关重要,当空间距离较近时会促进甲烷的生成.以CoMn催化剂为氧化物组分,与不同分子筛分别进行物理混合,设计了一系列模型双功能催化剂,考察了双功能催化剂中分子筛组分的结构对合成气转化过程中甲烷选择性的影响.结果表明,与CoMn催化剂相比,双功能催化剂中分子筛组分的Al物种是提高甲烷选择性的根本原因,Al物种能够促进H_(2)的解离,当与CoMn催化剂接触时会促进CH_(x)物种的加氢,提高甲烷选择性.

大连理工大学的乙醇制丁二烯催化剂研究获进展

近日,大连理工大学的研究团队开发了Co-YPO 4双功能催化剂,通过Co—O—P键合作用稳定Co^(2+)物种,钴和钇协同催化乙醇选择性生成丁二烯。在乙醇空速1.0 h-1和350℃反应条件下,乙醇转化率为78.2%,丁二烯选择性为68.5%。相关研究成果发表于《催化学报》。

大连理工乙醇制丁二烯催化剂研究获进展

近日,大连理工大学研究团队开发出Co-YPO_(4)双功能催化剂,通过Co—O—P键合作用稳定Co^(2+)物种,钴和钇协同催化乙醇,选择性生成丁二烯。在乙醇空速为1.0 h^(-1)、反应温度为350℃的条件下,乙醇转化率78.2%,丁二烯选择性68.5%。

美国与加拿大合作开发了将乙醇转化为丁醇的新型串联式双功能催化剂体系

美国罗彻斯特大学和加拿大渥太华大学的研究人员开发了一种选择性高达99％以上（通常催化剂的选择性只有80％）的串联式催化剂体系，即铱和体相镍或氢氧化铜串联使用的双功能催化剂，通过格尔伯特工艺将乙醇转化为正丁醇（转化率高达37％）。该催化剂可使乙醇转化为丁醇的数量比目前方法提高25％，并且没有副产品。美国化学协会杂志上发表的一篇论文介绍了这种新催化剂体系。

日本与中国大学合作开发的双功能催化剂可实现费-托合成直接转化成不同类型的液体燃料

由日本富山大学Noritatsu Tsubaki教授领导的研究小组、日本国家材料科学研究所(NIMS)与中国某大学合作,开发了一种一体化的催化工艺,可用于合成气进行费-托合成,直接转化成不同类型的液体燃料,而不需要随后对费-托蜡进行加氢精制后处理。采用具有精准控制的空间纳米结构、介孔结构和酸度分布的介孔Y型沸石,结合10nm钴粒子和0.4nm镧粒子,汽油、喷气燃料和柴油产品的选择性分别达到74%,72%,58%。研究人员能够将稀土金属的含量减少到以前所需量的1/3。

ZnZrO_(x)-HZSM-5双功能催化剂催化甲苯与合成气烷基化制对二甲苯

作为重要的有机化工原料,近些年来随着聚酯行业的高速发展,对二甲苯(PX)需求量逐年增高.目前,PX主要通过传统的石油路线生产,例如石脑油催化重整、甲苯歧化和C_(8)芳烃异构化,这些路线的后续精馏能耗较高.甲醇作为碳源与甲苯烷基化制备PX有效提高了目标产物的选择性,且已实现工业化.然而,由于甲醇生成甲氧基烷基化物种的能垒较高,使反应温度较高,促进了甲醇制烯烃(MTO)副反应的进行,降低了甲醇利用率;且由于积炭的形成,催化剂容易失活.合成气是非石油基资源如煤炭、天然气和生物质等利用的重要平台,在转化为醇类、烯烃以及芳烃路径中将经过甲氧基中间体,因此,本文研发以合成气代替甲醇与甲苯烷基化制备PX的催化剂和催化过程.基于本课题组关于CO_(2)加氢耦合甲苯烷基化制PX的研究基础,本文将ZnZrO_(x)(ZZO)与ZSM-5(Z5)混合制得双功能催化剂,用于合成气转化耦合甲苯烷基化制PX.研究结果表明,通过优化催化剂的组成和烷基化反应条件,调控CO加氢反应和甲苯烷基化反应的匹配性,在甲苯转化率为10.3%时,可获得64.8%的二甲苯选择性(不计水煤气变换反应),其中PX占81.8%,气态烃副产物的选择性为10.9%;在相同条件下采用甲醇为烷基化试剂时,二甲苯选择性仅38.5%,其中PX占38.8%,此时气态烃副产物的选择性达26.2%.同位素效应实验结果表明,二甲苯中新增甲基来自于合成气,而非甲苯的歧化反应.催化剂构效研究结果表明,PX的选择性与分子筛孔径、酸性强度以及Brönsted酸性位点有关;原位红外结果也证实了该反应呈现逆同位素效应(k_(H2)/k_(D2)=0.92),表明反应中甲酸盐物种(HCOO*)加氢可能是反应的决速步骤.与传统的甲醇甲苯烷基化路径相比,采用来源广泛和成本较低的合成气与甲苯进行烷基化反应的温度(340℃)更低,有效避免了MTO副反应的发生,同时,该催化剂可在100 h内保持良好稳定性.综上,本工作结果为高效制备高值芳烃PX提供了新思路.

韩国开发出合成气一步合成二甲醚双功能高效催化剂

韩国化学技术研究院的研究人员日前开发出以Zr或Ga为助剂的合成气直接合成二甲醚的新型双功能催化剂，可改进催化性能和稳定性。研究人员使用未加助剂的CZA甲醇合成催化剂时，二甲醚产率仅为27％，CO转化率为61．1％：而使用CZA—Zr催化剂时，二甲醚产率为40．3％，CO转化率为72．3％。这表明含有Zr或Ga助剂的双功能催化剂有较好的催化性能、较高的CO转化率和二甲醚选择性。

厦门大学开发非费-托途径合成气制低碳烯烃双功能催化剂

近日,厦门大学研究团队开发了一种双功能催化剂,用于非费-托途径合成气直接制低碳烯烃过程,该反应突破了传统费-托途径选择性低于60%的限制。此外,该双功能催化剂在合成气/CO_(2)制芳烃、汽油、柴油等燃料化学品上也表现出优异的性能。相关研究成果发表于德国《应用化学》杂志。由金属(氧化物)和沸石组成的双功能催化剂广泛应用于工业转化,如生物质转化、炼油和CO/CO_(2)加氢制碳氢化合物等。

植酸-铪纳米酸性催化剂的制备及其立体选择性合成反式茴香脑的研究

生物质能源作为一种储量丰富、来源广泛、环境友好的绿色能源,可有效代替不可再生的化石能源。以生物质基4-甲氧基苯丙酮(4-methoxyphenylacetone)为底物,在Lewis/Br nsted双功能酸催化剂的作用下,通过一锅级联氢化和脱水反应实现立体选择性多米诺催化合成反式茴香脑。对PA-Hf(1∶2.5)催化剂进行X-射线衍射(XRD)、物理吸附(BET)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等一系列表征,用于测量其物理及化学性质。结果表明:PA-Hf(1∶2.5)催化剂具有良好的催化性能和化学稳定性,反式茴香脑的产率可达80.0%。机理研究证明,Lewis酸位点对4-甲氧基苯丙酮的MPV还原反应至关重要,而Br nsted酸位点可以有效促进后续的脱水反应。该催化剂经过5次循环使用后,仍能稳定高产率获得茴香脑。PA-Hf(1∶2.5)良好的稳定性和重复使用性使其在多米诺级联生产茴香脑的新路线中表现出很好的应用前景。

液相低碳烯烃中羰基硫转化吸收双功能脱硫剂的性能

制备了K_(2)O-CuO-NiO/γ-Al_(2)O_(3)羰基硫(COS)转化吸收双功能脱硫剂,并以丙烯为原料,考察脱硫剂在不同条件下脱除液态丙烯中COS的性能,结果表明,与传统的水解-脱硫工艺相比,该脱硫剂可一步脱除烯烃中的COS,具有脱硫净化度高、硫容大和工艺简单等优点。

北京低碳清洁能源研究院CO_(2)催化转化利用研究获进展

2024年8月6日,国家能源投资集团有限责任公司北京低碳清洁能源研究院(简称“低碳院”)在二氧化碳催化转化领域获进展。低碳院研究团队成功开发了高结构强度和高导热性的自支撑型铁基双功能催化剂,实现二氧化碳加氢高选择性合成烯烃,烯烃单程收率为目前公开报道的最高水平。相关成果发表在催化国际权威期刊《ACS Catalysis》上。

合成气定向转化制取液体燃料研究进展

目前合成气主要经过费托合成与双功能催化2条路线合成液体燃料。针对费托合成路线,可通过调控催化剂晶粒尺寸､晶相结构､金属表面暴露位点等改变产物分布;双功能催化路线则在费托催化剂上引入酸催化功能或将C—O键高效活化与C—C键精准偶联结合,实现高选择性制备液体燃料。今后合成气的定向转化一方面可借鉴纳米合成领域新方法,使产物分布打破经典ASF限制,最大限度地提高目标产物选择性;另一方面可通过对两步反应的活性中心精细设计,实现对产物选择性的精确调控。

甲醇一步催化转化制甲缩醛和甲酸甲酯的双功能催化剂

甲醇是重要的基础化工原料,随着全球甲醇产能过剩,将甲醇催化转化为高附加值的甲醇下游化学品具有重要意义,其中甲醇一步催化转化为甲缩醛(DMM)和甲酸甲酯(MF)等高附加值甲醇下游化学品备受人们的关注,而这一过程中的双功能催化剂是关键。本文对近几年来甲醇催化转化一步合成甲缩醛和甲酸甲酯的双功能催化剂体系进行了总结和评述,特别是对贵金属催化体系、金属氧化物催化体系、杂多酸催化体系等双功能催化剂的催化作用和产物分布特点进行了仔细分析,以期对甲醇催化转化一步合成甲缩醛和甲酸甲酯的工艺放大提供一些参考。

中科大在太阳能转化功能材料研究方面取得进展

中国科学技术大学国家同步辐射实验室的研究人员利用同步辐射X射线吸收谱学（XAFS）技术，在新型太阳能转化功能材料的形貌结构和性能调控方面取得新进展，为进一步调控氧化物半导体光催化剂的水分解性能提供了新思路。

ZIF-8衍生ZnO耦合HZSM-5一步催化合成气制烃醚燃料

通过水热溶剂法合成有机骨架结构材料ZIF-8,以其为前驱体调变焙烧温度制备ZnO纳米粒子。采用XRD、TEM、XPS、Raman等表征研究ZnO的组成结构及晶粒粒径形态变化;将ZnO与HZSM-5耦合形成双功能催化剂,考察其在合成气转化中的催化活性。结果表明,焙烧温度对ZnO的颗粒粒径结构影响较大,温度影响晶粒的形成速率,提高温度会促进ZnO的聚集;ZIF-8衍生ZnO通过调变温度影响ZnO晶粒粒径,起到改变产物分布的作用。当焙烧温度≤450℃时,以碳包覆ZnO纳米粒子结构存在,ZnO晶粒粒径小于20 nm,含碳ZnO耦合HZSM-5催化剂的产物以二甲醚为主;当温度≥500℃,以纯相ZnO存在,ZnO晶粒粒径皆大于20 nm,ZnO耦合HZSM-5催化剂的产物以烃类为主。ZnO与HZSM-5的耦合方式对双功能催化剂的产物选择性有显著影响。

大连化物所在合成气定向转化方面取得新进展

近日,中国科学院大连化学物理研究所在合成气定向转化方面取得新进展,相关结果发表在《德国应用化学》(Angewand Chemie-International Edition)上。C-C偶联的精准调控一直是C1化学最核心也是最具挑战性的问题,是煤和天然气高效利用的关键。中国科学院大连化学物理研究所近年来提出了OX-ZEO催化剂设计概念,通过部分还原的金属氧化物和分子筛耦合的纳米复合双功能催化剂,使合成气化学中CO活化与C-C偶联这两个关键步骤有效分离,已经实现了高选择性地生成混合低碳烯烃和芳烃。

合成气制低碳烯烃串联反应中Zn-Al氧化物的制备及性能

以工业拟薄水铝石为铝源,通过微波辅助蒸发诱导自组装(M-EISA)法制备了一系列不同Zn/Al原子比的Zn-Al氧化物,并与SAPO-18分子筛物理混合后考察其催化合成气制低碳烯烃(C_(2)^(=)-C_(4)^(=))反应性能。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、N_(2)吸附-脱附、CO和H_(2)程序升温脱附(CO-TPD、H_(2)-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)等进行表征。M-EISA法制备的Zn-Al氧化物随Zn/Al原子比的增加,比表面积和孔容逐渐下降,平均孔径先增大后降低。与浸渍(IP)法制备的ZnAl-IP相比,Zn/Al原子比为1∶2的ZnAl_(2)O_(x)样品中Zn分散度高,形成的ZnAl_(2)O_(4)尖晶石结构产生了更多的氧空位。催化结果表明,M-EISA法制备的Zn-Al样品活性随Zn/Al原子比的增加而先增加后减小,(C_(2)^(=)-C_(4)^(=))选择性逐渐降低。ZnAl_(2)O_(x)样品的CO转化率最高(34.8%),且反应50 h未见明显失活,催化性能明显优于ZnAl-IP样品。