NiW/介孔Y型分子筛催化剂上菲加氢裂化过程研究

为了实现对煤焦油中副产物多环芳烃菲的有效利用,采用等体积浸渍法制备了介孔Y型分子筛负载金属Ni、W催化剂,利用XRD、H2-TPR、BET、SEM-EDS对制备的催化剂进行表征分析,并在固定床反应器中考察催化剂上菲加氢裂化性能,探讨了反应过程中空速、气液比、温度、压力对催化剂积碳率、菲的转化率、液体收率及产物分布的影响.研究表明,增加空速和气液比会降低催化剂的积碳率,过高的反应温度会导致催化剂快速地积碳失活.通过定时采样对裂解产物分析得到菲在催化剂上的裂解率变化情况,同时也能反映出催化剂的稳定性.对反应过程条件优化得到的最优条件为:空速6 h^(-1),气液比750,温度400℃,压力6.5 MPa.此时,菲的裂解率可以稳定在99%以上,同时催化剂保持较高的稳定性,在4 h内未出现活性降低.

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%。

CuMn_(2)O_(4)/石墨炔S型异质结上锚定氧化助催化剂促进曙红敏化光催化析氢

半导体光催化剂有效的电荷分离及利用是光催化制氢的关键.单一半导体催化剂由于光生电子-空穴对的快速复合导致低的光催化活性,构建异质结是提高光生电荷分离以及电子转移效率的有效方法.此外,助催化剂的引入同样能够促进光催化剂表面电子和空穴的分离,并且其协同效应可促使更多载流子流向相应的助催化剂位点而增强光催化性能.因此,同时构建异质结及合适的氧化位点成为解决光生电子-空穴对有效分离及利用的重要研究方向.本文报道了一种同时构建S型异质结和氧化位点促进CuMn_(2)O_(4)光生电子-空穴对有效分离及利用的可行性策略.虽然在制备CuMn_(2)O_(4)的过程中通过调控制备温度能够自身诱导生成具有氧化能力的Mn_(2)O_(3)来作为氧化位点,但是只存在氧化位点时不能很好地克服光生电子-空穴对的重组现象而导致光催化活性较低.基于此,本文巧妙地利用CuMn_(2)O_(4)自身诱导生成氧化位点的特性并引入石墨炔还原端而构建S型异质结,在氧化位点及S型异质结同时存在的情况下增强光生电子的有效转移.此外,在自身诱导生成氧化位点和S型异质结的协同作用下,促进了复合光催化剂中的光生电子和光生空穴精确定向迁移到相应的还原位点和氧化位点.傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱证实成功制备了石墨炔.X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和高分辨透射电子显微镜(TEM)等结果表明,成功制备了600-CuMn_(2)O_(4)/GDY-40%(6-CG-40%)样品(600°C焙烧,石墨炔质量百分含量为40%).经过组分优化的复合光催化剂6-CG-40%的催化性能达到1586.54μmol g^(‒1)h^(‒1),是CuMn_(2)O_(4)(106.73μmol g^(‒1)h^(‒1))和石墨炔(70.57μmol g^(‒1)h^(‒1))产氢活性的13.86倍和21.48倍高.利用UV-vis光谱、电化学性能和接触角测试等分析6-CG-40%复合光催化剂产氢性能提升的原因,并通过密度泛函理论计算和相关实验表征验证Mn_(2)O_(3)作为氧化助催化剂的合理性.结果表明,原位诱导生成的Mn_(2)O_(3)氧化助催化剂和引入石墨炔构建的S型异质结有效抑制了光生电子-空穴对的复合,从而优化了光生载流子转移效率,最终增强了曙红敏化6-CG-40%光催化析氢性能.综上所述,在控制诱导因子原位生成Mn_(2)O_(4)氧化助催化剂的基础上引入石墨炔还原端构建了S型异质结,在助催化剂与异质结两者的协同作用下极大程度地改善了光生电子-空穴对的严重复合现象,这项工作为解决光催化制氢领域中制约光催化剂制氢能力的关键问题提供了可行性思路.

木质钙钛矿型催化剂对柴油机尾气净化性能的影响

为实现对柴油机尾气中碳烟颗粒物(ST)、氮氧化物(NO_(x))、烃类(HC)和一氧化碳(CO)的四效净化,以木纤维为生物质模板,分别在600℃、700℃、800℃和900℃的焙烧温度下,制备了4种La_(0.8)Ce_(0.2)Fe_(0.3)Co_(0.7)O_(3)木质钙钛矿型催化剂(分别为LCFCO-600、LCFCO-700、LCFCO-800和LCFCO-900)。采用扫描电镜(SEM)观察了催化剂的微观形貌,并对LCFCO-800的元素构成与相应占比进行了能谱(EDX)分析;采用X射线衍射(XRD)对催化剂的晶体结构和物相组成进行了表征;采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对催化剂的典型化学键进行了分析;采用N_(2)吸/脱附对催化剂的结构参数进行了分析。通过模拟实验评价了催化剂的四效净化性能。结果表明,所制备的催化剂具有明显的生物质结构,且钙钛矿相纯度较高,其中LCFCO-800的比表面积、总孔容积和平均孔径最大,分别为3.270 m^(2)/g、0.017 cm^(3)/g和20.486 nm,并具有较好的四效净化性能。在模拟尾气温度为400℃、流量为1 L/min和净化时间为超过120 s的条件下,LCFCO-800对ST、NO_(x)、HC和CO的最大净化效率分别为92%、92%、98%和76%。此外,根据Mars-van Krevelen氧化还原反应机理和实验结果,对催化剂的四效净化机理进行了分析,认为ST质量浓度的增加可抑制HC和CO的氧化,同时ST、HC和CO的氧化过程有助于催化剂表面产生更多的氧空位,从而促进NO_(x)的还原。

负载型金属催化剂催化硼氢化钠水解制氢的研究进展

对近年来用于硼氢化钠水解制氢的负载型金属催化剂的研究进行了系统的综述。重点讨论了不同金属负载在各类载体上对硼氢化钠水解制氢反应的催化性能,从催化剂的活性组分和催化剂的载体2个角度出发,总结了不同负载型金属催化剂的优缺点。旨在为进一步深入开发绿色高效催化剂提供参考,并对未来的工业应用提出了建议。

Ni-Pt/MgAl_(2)O_(4)双金属催化剂构筑及其对不同构型烃类蒸汽重整制氢性能的影响

航空煤油成分复杂,由上百种不同构型的烃类组成,然而正构烷烃、异构烷烃、环烷烃和芳香烃这几类主要组分的构型和性质差异甚大,导致其蒸汽重整反应特性存在较大差异。本论文在前期研发Ni/MgAl_(2)O_(4)基础上,引入Pt构建Ni-Pt双金属催化剂,系统考察了该催化剂对不同构型组分重整反应性能的差异,并对不同构型组分在该催化剂上的重整反应路径进行了阐述。结果表明:液相还原法引人Pt能够使双金属催化剂具有合适的酸性和良好的金属Ni分散性,Ni-Pt两种金属协同效应,不仅能够提高单Ni催化剂活性,同时能够减少Ni烧结,优化催化剂稳定性;另外,不同构型组分在双金属催化剂上的重整性能具有显著差异,其中正癸烷重整的产气率以及H,选择性较为优异。不同构型烃类燃料的反应活性为:甲基环已烷>正癸烷>乙苯。由于甲基环已烷在反应过程中C-C键键能弱,易开环形成链状自由基与水发生重整反应,乙苯具有芳香烃结构且不易开环,重整反应所需能量较高。

不同配体修饰的UiO-66-X/ZnIn_(2)S_(4)(X=H、NH_(2)、(OH)_(2)、Br)负载型催化剂的光催化性能研究

通过水热法制备了不同配体修饰的UiO-66-X/ZnIn_(2)S_(4)(X=H、NH_(2)、(OH)_(2)、Br)负载型光催化剂,并采用傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱仪、光致发光光谱仪和电化学工作站对样品进行表征,分析了不同配体修饰方案对UiO-66-X/ZnIn_(2)S_(4)光催化性能的影响。以罗丹明B(RhB)和甲基橙(MO)溶液为目标污染物,探究不同修饰基团的电子效应对复合材料吸附性能和光催化性能的影响。结果表明:配体修饰后的ZU-(OH)_(2)/GF对阳离子染料RhB的吸附效率最好,在30 min时吸附效率为46.8%,反之,所有修饰后的复合材料对阴离子染料MO的吸附性能均低于未修饰的复合材料。在模拟太阳光照射下,所有复合材料经过配体修饰后的光催化性能都得到明显提升,其中ZU-(OH)_(2)/GF在150 min后对RhB的降解率高达99.0%。经过连续5次循环后,对RhB的去除率均保持在98%以上。这归因于配体修饰可以有效增强复合材料的光吸收性能,其中给电子基团还可以使复合材料活性中心的电子云密度增大,有效促进光生电子-空穴的分离和转移。

封装型Ni基催化剂制备及其原位提质煤热解焦油的性能

为实现煤热解焦油原位轻质化,分别用原位封装法和浸渍法制备Ni基催化剂,并考察这两种催化剂对热解焦油原位催化提质的影响。与不加催化剂相比,Ni含量2%Ni/HZSM-5可使焦油中轻质组分产率由5.8%提至6.9%,而相同Ni含量的Ni@HZSM-5可使轻质焦油产率提至7.6%。进一步分析Ni/HZSM-5和Ni@HZSM-5催化剂对焦油各馏分产率的影响,结果表明,2种催化剂均使焦油中重质组分明显降低,沥青质产率分别由5.4%降至1.3%和2.0%,但相较Ni/HZSM-5,Ni@HZSM-5使焦油中轻油和酚油产率分别上升38.5%和25.5%,萘油产率也有所上升,说明封装法制备的Ni基催化剂可使焦油中轻质组分最大程度保留。因为在Ni/HZSM-5中焦油裂解和热解气中富氢组分活化均发生在Ni表面,在促进富氢气体活化的同时也造成焦油过度裂解。而Ni@HZSM-5中Ni主要分布于分子筛孔道内,其良好择形催化性可使富氢气体分子进入HZSM-5分子筛内部与Ni接触产生·H和·CH x等富氢自由基,而焦油中大分子无法进入HZSM-5孔道,其裂解仅发生在分子筛外表面酸性位点上,避免了金属Ni参与焦油裂解,从而定向调控焦油裂解碎片和富氢自由基数量,达到体系内氢碳平衡,有效避免焦油碎片过度裂解,提高轻质焦油产率。

可见光驱动Z型异质结光催化剂处理染料废水的研究进展

染料废水对人类和环境危害较大且难以降解,光催化反应作为新兴的绿色环保处理技术,仅利用太阳光激活光催化剂,就可以把废水中难降解的有机污染物转化为CO_(2)和H_(2)O等小分子.光催化技术弥补了传统污水处理技术去除率低、效果不稳定等缺陷,具有可重复利用、无二次污染、处理效率高等优势.Z型异质结作为提高光催化性能的有效手段,具有降低光生电子-空穴对复合速率、扩大光响应范围、高氧化还原性等优点,是近年来新型光催化剂的研究热点,在降解染料废水方面有广泛的应用前景.本文综述了光催化降解污染物的机理、Z型异质结的优势,以及Z型异质结光催化剂在降解染料废水中的应用,提出目前仍存在的问题和今后的研究方向.

负载型羟基磷灰石催化剂制备的研究进展

羟基磷灰石是一种新型催化剂载体,通过负载金属、元素掺杂等方法处理过的羟基磷灰石催化剂具有优异的催化活性和吸附性能,可广泛用于处理有害气体和净化有机污染物.基于近年来羟基磷灰石在催化领域的发展,简要介绍了其结构和制备方法,并对不同制备方法进行了比较.重点关注了负载型纳米羟基磷灰石催化剂的研究进展,并对其在一氧化碳和挥发性有机化合物方面的催化性能进行了介绍.总结了研究中存在的问题和未来的发展趋势,旨在为深入研究负载型羟基磷灰石催化剂提供参考.

用于高效制氢的双S型ZnS/ZnO/CdS异质结构光催化剂

这项工作展示了一种新型具有高效光催化活性的双S型ZnS/ZnO/CdS三元异质结光催化剂。具有最佳CdS含量的样品,ZnS/ZnO/CdS-14%(ZZC14%),显示最大H2析出速率为4.1 mmol·g^(-1)·h^(-1)。最大光催化性能分别比相应的ZnS/CdS和ZnO/ZnS高出约2倍和13倍。在420 nm下,获得了19.8%的量子效率。此外,连续6次测试后,催化剂的结构和产氢活性保持微小的变化,表明了光催化剂的稳定性。根据理论计算和实验结果,光催化活性的显著提高归因于快速的电子转移和分离,以及双S型之间相互作用的紧密接触。这项工作强调了一种创新的方法来构建双S型光催化系统,该分解水产氢系统具有光生电荷载流子的高分离和快速迁移能力。

封装型Ni基催化剂对煤焦油模型化合物催化转化的性能研究

为提高煤热解焦油中轻质组分含量,定向调控焦油裂解产物,采用原位封装法制备了Ni基催化剂(xNi@HZSM-5,x表示Ni含量,质量分数),并考察了其对焦油模型化合物荧蒽和芘的催化转化作用。结果表明,在N_(2)气氛下,xNi@HZSM-5的荧蒽和芘的转化率区别较小;在H_(2)气氛下,2.0Ni@HZSM-5的荧蒽和芘具有最大转化率,分别为51.91%和46.21%,且2.0Ni@HZSM-5比采用浸渍法制备的2.0Ni/HZSM-5(Ni质量分数为2.0%)具有更高的稳定性。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和N_(2)吸/脱附等表征方法对催化剂进行了分析表征。结果表明,2.0Ni@HZSM-5比2.0Ni/HZSM-5具有更大的比表面积和总孔容,且Ni位于分子筛孔道内部,具有更高的活性和稳定性。通过不同气氛下模型化合物的转化产物的分析,推测了荧蒽与芘在催化转化过程中的反应路径。

Pd-ZnIn_(2)S_(4)负载型催化剂光催化降解水中阿特拉津

光催化降解水体中痕量除草剂阿特拉津(ATZ)可有效消除其对水生态环境及人体健康的潜在危害。以鹅卵石为载体,采用简便的胶粘法制备Pd-ZnIn_(2)S_(4)负载型催化剂,氙灯光源下开展光催化降解水中ATZ试验,同时对催化剂形貌特征和光学特性进行了表征。结果发现,鹅卵石负载型催化剂禁带宽度变小、比表面积增大,光催化降解水中ATZ活性良好;鹅卵石负载型催化剂选用环氧树脂为最佳粘结剂,0.1wt%Pd-ZnIn_(2)S_(4)粉末最佳黏附量为100 mg;薄涂方式制备的鹅卵石负载型催化剂对初始浓度5 mg/LATZ的光降解效率为62%,大于厚涂的41%。这是因为环氧树脂薄涂既能固定催化剂,又不会使催化剂被环氧树脂完全包裹而影响活性组分活性。

Ru@Al_(x)-mSiO_(2)中空介孔核壳型催化剂苯酚加氢脱氧制苯性能研究

为解决负载型Ru催化剂在酚类化合物加氢脱氧反应中稳定性差的问题,以含Ru的二氧化硅微球(Ru@SiO_(2))为前驱体、偏铝酸钠(NaAlO_(2))为铝源,在碱性条件下通过选择性蚀刻制备了一系列不同Al负载量(质量分数)的中空介孔核壳型催化剂Ru@Al_(x)-mSiO_(2)(x=0.5、1.0、1.5或2.0)。采用TEM、HAADF-STEM、XRD、N_(2)吸/脱附、NH_(3)-TPD和H_(2)-TPD等对催化剂的微观结构和理化性质进行了表征。以苯酚加氢脱氧制备苯为模型反应,考察了Ru@Al_(x)-mSiO_(2)催化剂的催化性能。结果表明,在60℃、2.0 MPa的反应条件下,向Ru@mSiO_(2)中引入Al能显著提高苯选择性,这是因为Al的负载提供了丰富的酸性位点,其不仅可以辅助金属Ru解离H_(2)增加苯酚加氢活性,还能够增强苯酚的脱氧性能进而提高苯选择性。在所有催化剂中,Ru@Al1.0-mSiO_(2)展现出了最高的苯酚转化率(80.5%)和苯选择性(96.5%),这归因于金属Ru与硅铝酸盐壳层间的协同效应。此外,由于中空介孔硅铝酸盐壳层的限域保护作用,Ru@Al1.0-mSiO_(2)催化剂在多次催化循环加氢脱氧实验后,仍展现出了优异的稳定性。

QDB-06型耐硫变换催化剂在等温变换装置上的工业应用

合成氨变换装置由四段绝热耐硫变换改造为等温变换后,催化剂改用QDB-06型耐硫变换催化剂。介绍了等温变换装置的工艺流程、催化剂的装填及升温硫化。6个多月的实际运行情况表明,QDB-06型耐硫变换催化剂具有良好的低温活性、颗粒强度和强度稳定性,完全可以满足变换深度和等温变换工况的要求。

新一代灵活型加氢裂化催化剂FC-86的研制

开发高性能加氢裂化催化剂是适应国内外炼化行业形势新变化,并提升其市场竞争力的重要手段。中石化(大连)石油化工研究院有限公司以双介孔结构的高效Y型分子筛为主要裂化组分,金属Mo-Ni为加氢组分,采用新型混捏制备技术研制了新一代灵活型加氢裂化催化剂FC-86。控制工艺条件相同进行了两组对比试验,结果表明,FC-86与参比剂FC-32A相比,重石脑油收率提高超1.2百分点,柴油十六烷指数分别提高2.7、2.4单位,尾油BMCI(关联指数)值降低1.6、1.7单位。FC-86加氢裂化催化剂可以根据不同时期的市场需求灵活生产高芳烃潜含量重石脑油、优质喷气燃料和低BMCI尾油。

La_((1-x))Sr_(x)NiO_(3)钙钛矿型催化剂的制备及其用于氨催化裂解产氢的研究

采用凝胶溶胶法制备了Sr^(2+)掺杂的La_((1-x))Sr_(x)NiO_(3)(x分别为0、0.2、0.4、0.6、0.8)的钙钛矿型催化剂,Sr^(2+)掺杂可以通过增强催化剂碱性和碱性位点数量、改善催化剂氧化还原行为提升催化剂活性。气相色谱分析结果表明,当x=0.4时,催化剂活性最高,在裂解温度为650℃、NH_(3)流速37500 mL/(h·g)的100%NH_(3)中,NH_(3)转换率可达100%,较LaNiO_(3)催化作用下的NH_(3)转换率提高了5.12%。利用Design Expert软件对La_(0.6)Sr_(0.4)NiO_(3)进行合成条件优化发现,在煅烧温度为700℃、煅烧时间为3.39 h、柠檬酸与硝酸盐的物质的量的比为1.2时催化剂催化活性最高,600℃下NH_(3)转换率达到95.548%。

负载型ZnO/CuS光催化剂的制备及光催化性能研究

采用连续离子层吸附反应法制备ZnO/CuS异质结光催化剂,通过与木质纤维素网络(CN)偶联成功制得负载型ZnO/CuS@CN催化剂。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和电化学阻抗谱(EIS)对催化剂的元素组成、微观形貌和电学性能进行表征。通过罗丹明B(RhB)评估催化剂降解有机污染物的性能。结果表明,在模拟太阳光照射60 min后,ZnO/CuS@CN对50 mg/L RhB的降解率达到84.1%。自由基捕获实验表明,·O_(2)^(-)是主要活性物质。ZnO/CuS@CN对多种有机污染物均有良好的降解效果。

负载型金属催化剂在卤代硝基苯选择性加氢中的研究进展

本文综述了近年来卤代硝基苯催化加氢制备卤代苯胺反应中,负载型金属催化剂的研究现状与进展。提高负载型金属催化剂的选择性和稳定性的主要方式包含调控金属粒子尺寸、制备双金属活性中心、改性催化剂载体、调变金属与载体之间的相互作用、反应溶剂的选择以及添加脱卤抑制等,但催化剂的稳定性仍然是工业应用面临的最大难题之一。如何提高负载型金属催化剂的加氢稳定性和实现工业化应用是今后的研究方向。

负载型烯烃氢甲酰化催化剂研究进展

对负载型配合物催化剂、负载型纳米粒子催化剂以及负载型单原子催化剂的研究进展及其在烯烃氢甲酰化制醛反应中的应用进行了综述,对通过调变载体性质、助剂种类、活性组分粒径等方式改善负载型催化剂的性能进行了分析,并对烯烃氢甲酰化催化剂的研究方向进行了展望。指出降低催化剂中金属Rh的含量,提高负载型催化剂的性能,并将它们应用到工业生产中,是当下和未来的努力方向。