络合剂对固相法Cu/ZnO/In_(2)O_(3)催化剂的CO_(2)加氢制甲醇反应性能的影响

为了促进催化剂中Cu物种的分散,在金属硝酸盐中分别加入草酸、甲酸和柠檬酸,采用固态研磨合成Cu/ZnO/In_(2)O_(3)催化剂.结果表明:草酸的加入对Cu的分散效果最好,在280℃,2 MPa,3.6 L·gcat^(-1)·h^(-1),V(H2)∶V(CO_(2))=3∶1时,甲醇收率最高,达到2.1 mmol·gcat^(-1)·h^(-1).但甲酸在高温下会分解为CO_(2)和H_(2),导致制备的CuO/ZnO/In_(2)O_(3)催化剂部分还原,随后此催化剂在H_(2)预处理后被过度还原,形成Cu_(3)In_(7)合金相,导致甲醇产率降低.

基于层状锌铝复合氢氧化物前驱体优化制备Cu/ZnO/Al_(2)O_(3)气相醛加氢催化剂

以偏铝酸钠作为铝源通过一步法、两步法和混合法引入Cu制备基于ZnAl-LDH前驱体的3种不同的Cu/ZnO/Al_(2)O_(3)催化剂,对催化剂及其前驱体结构性质进行表征,结合辛烯醛(2-乙基-2-己烯醛,EPA)加氢反应评价结果,探究不同制备方法、不同铝的引入方式对ZnAl_(2)O_(4)尖晶石形成的影响,考察不同条件下所得催化剂的结构与反应性能之间的构效关系。结果表明:与工业催化剂相比,在辛烯醛气相加氢反应中混合法制得的催化剂与工业催化剂活性相当,产物选择性在空速1.5 h^(-1)时高于工业剂1.9%,在空速4.0 h^(-1)时高于工业剂2.5%;以偏铝酸钠作为铝源制备的ZnAl-LDH前驱物大大提高锌铝结合效率,减少非结合Al_(2)O_(3)的产生,提高产物选择性,同时实现380℃低温焙烧条件下ZnAl-LDH向ZnAl_(2)O_(4)尖晶石的转变,避免传统的高温焙烧过程中CuO的烧结。

助剂对球形Cu/SiO_(2)催化剂甲醇脱氢制甲酸甲酯反应性能的影响

甲醇脱氢制甲酸甲酯是实现甲醇下游产品多元化利用的绿色高效途径,使用助剂对SiO_(2)催化剂进行改性已成为提高目标产物甲酸甲酯收率的有效策略。首先通过溶胶-凝胶法制备了球形SiO_(2)负载Cu催化剂(Cu/SiO_(2)),然后采用旋蒸法引入助剂制得CuM/SiO_(2)(M=Ce或Al)催化剂,借助N2吸/脱附、扫描电子显微镜(SEM)、H_(2)-N_(2)O滴定和X射线衍射(XRD)等手段对催化剂进行了表征,并将催化剂用于甲醇脱氢制甲酸甲酯反应评价了其催化性能。结果表明,助剂可改变催化剂中活性Cu^(0)物种的含量和表面酸碱性。与Cu/SiO_(2)催化剂相比,CuCe/SiO_(2)催化剂表面Cu颗粒的分散度提高,这促进了活性物种Cu^(0)的形成,同时表面碱性位点减少,抑制了副反应发生,因而CuCe/SiO_(2)催化剂表现出最高的活性。在300℃、0.2 MPa的反应条件下,CuCe/SiO_(2)催化剂的甲醇转化率、甲酸甲酯选择性分别为29.2%、86.3%,甲酸甲酯收率为25.2%,均明显优于文献报道的Cu基催化剂。

3-羟基丙酸甲酯加氢合成1,3-丙二醇反应中La对Cu/SiO_(2)催化剂的修饰作用

[目的] 3-羟基丙酸酯加氢制备1,3-丙二醇(1,3-PDO)过程中存在β-羟基脱除等副反应,导致1,3-PDO的选择性和收率不高,其中高效催化剂的开发是解决该问题的关键.[方法]采用蒸氨法制备了不同添加量La修饰的20Cu/SiO_(2)催化剂,对其进行催化性能评价,并通过H_(2)程序升温还原(H_(2)-TPR)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和N_(2)物理吸附-脱附对其进行表征.[结果] 20Cu-0.50La/SiO_(2)的催化性能最佳,它显著地提高了3-羟基丙酸甲酯(3-HMP)加氢制1,3-PDO的催化活性和稳定性,其中3-HMP转化率为91.8%,1,3-PDO的选择性和收率分别为85.2%和78.2%.这是在高液时空速(LHSV=0.10 h^(-1))的条件下取得的最佳结果.[结论] La的加入与Cu产生了强相互作用,增强了催化剂中Cu的分散性,同时提高了Cu^(+)物种表面浓度,使活性Cu的比表面积增加,从而提高了加氢反应的活性和稳定性.

制备方法对Cu/Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)催化剂催化甲醇水蒸气重整制氢性能的影响

制备方法会影响催化剂中Cu物种种类、分散性及其与载体之间的相互作用。分别采用沉积沉淀法、氨蒸法、浸渍法和共沉淀法制备了以Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)固溶体为载体、Cu负载量(质量分数)为15%的Cu/Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)催化剂。采用XRD、N_(2)物理吸/脱附、N_(2)O滴定和SEM等对催化剂的物相组成、织构性质、Cu分散度和微观结构等进行了表征,并采用固定床反应器评价了催化剂的甲醇水蒸气重整制氢催化性能。结果表明,与其他3种方法制备的Cu/Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)催化剂相比,采用沉积沉淀法制备的Cu/Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)催化剂(Cu/Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)-DP)具有相对最大的比表面积(82.5 m^(2)/g)和Cu比表面积(206.0 m^(2)/g),以及相对最高的Cu分散度(30.5%)。在温度为250℃、常压、n(去离子水):n(甲醇)为1.3:1.0和液时空速为6 mL/(g·h)的条件下反应24 h,Cu/Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)-DP表现出相对最优的催化性能,其甲醇转化率为95.2%,产氢速率为286.8 mmol/(g·h),CO选择性为0.86%。

CO_(2)加氢制甲醇Cu/CeO_(2)催化剂实验研究

考察了第二金属Ni改性对CO_(2)加氢制甲醇Cu/CeO_(2)催化剂活性的影响,并通过XRD、BET、XPS、H_(2)-TPR等手段对改性前后催化剂结构进行了表征。结果表明:金属负载量为20%时,Cu/CeO_(2)的比表面积最大;Cu与Ni质量比为3∶1时,催化剂碱度最大,氧空位含量最高,Cu-Ni协同作用最强;该催化剂在反应温度240℃、反应压力3 MPa、液时空速2400 mL/(g·h)、H_(2)与CO_(2)体积比为3∶1时催化CO_(2)加氢制甲醇效果较优,CO_(2)转化率为18.5%,甲醇时空产率为40.43 g/(kg·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。

调控Cu/CeO_(2)催化剂形貌增强低温CO氧化的耐水性

合成了管状、棒状和颗粒状的Cu/CeO_(2)的催化剂,探讨了其在潮湿条件下氧化CO的结构-性能相关性.结果表明,管状催化剂(CuCe-NT)具有优异的低温活性和抗H_(2)O稳定性.根据表征,CuCe-NT与纳米棒状(CuCe-NR)和纳米颗粒状(CuCe-NP)催化剂相比,结晶度更低、表面积更大且结构缺陷更多,从而增强了CuO_(x)与CeO_(2)间的相互作用,加强了Ce^(4+)/Ce^(3+)和Cu^(2+)/Cu^(+)的氧化还原循环,使表面富集大量Ce^(3+)和Cu^(+),进一步促进了CO的吸附和氧化.此外,中空结构的CuCe-NT具有较大的孔径,可有效抑制H_(2)O的缔合吸附,从而抑制氧空位上惰性OH的生成,在潮湿条件下保持较高的氧化性.In-situ DRIFTS表明,相比于CuCe-NP,中空结构的CuCe-NT可以缓解H_(2)O与CO的竞争性吸附,抑制桥式碳酸盐的形成,确保在潮湿环境下氧化CO.本研究从吸附H_(2)O的类型和反应机理方面证明了催化剂结构对耐H_(2)O性的影响,为设计耐H_(2)O性CO氧化催化剂提供了一种策略.

Cu/ZnO催化剂的金属载体相互作用及其对糠醛加氢制糠醇反应性能的影响

采用共沉淀法制备了系列Cu/Zn比不同的Cu/ZnO催化剂,研究了Cu/Zn比与金属载体强相互作用(SMSI)的关系及其对糠醛气相加氢制糠醇催化反应性能的影响。XRD、H2-TPR、SEM、HRTEM和XPS等表征结果显示,Cu/ZnO催化剂中的金属载体强相互作用改变了催化剂的微观结构。ZnO载体对活性金属Cu颗粒具有不同程度的几何修饰,影响了Cu表面的电子状态。不同Cu/Zn比的Cu/ZnO催化剂的SMSI作用顺序为:20Cu/ZnO>40Cu/ZnO>60Cu/ZnO>80Cu/ZnO。在同一反应条件下,20Cu/ZnO催化剂的糠醛转化率高于80%的时间仅为5 h,而60Cu/ZnO催化剂的糠醛转化率高于80%的时间可以达到28 h,表明适当的SMSI作用有利于提升Cu/ZnO催化剂在糠醛加氢反应中的稳定性,而过强的SMSI作用会抑制其催化活性。

二氧化碳加氢制甲醇Cu基催化剂疏水改性研究进展

综述Cu基催化剂研究现状和二氧化碳加氢制甲醇的反应机理,分析在二氧化碳反应过程中水对催化剂的影响,从催化剂组分、微观结构以及反应装置设计等方面阐述Cu基催化剂耐水热稳定性的改性技术,并指出优化制备工艺、调控反应工艺、开发疏水改性技术、开发新型反应器等是解决Cu基催化剂失活的改进方向。

Cu基催化剂催化CO_(2)加氢研究进展

二氧化碳(CO_(2))的捕集与利用是实现“双碳”目标的重要技术手段,其中CO_(2)催化加氢不仅可以减少碳排放,还能将其转化为甲醇等高价值的化工产品。催化剂和反应器设计是CO_(2)催化加氢的关键,其中,Cu基催化剂是最为常用的催化剂。本文针对CO_(2)催化加氢现状,归纳了CO_(2)催化加氢的基本原理,重点从Cu基催化剂的结构特性与催化机制、催化反应器等综述了CO_(2)催化加氢研究进展,并展望了今后的发展方向。

铜硫比对CuS_(x)催化剂CO_(2)电催化还原性能的影响

采用水热合成法制备了CuS_(x)催化剂,通过改变前驱体铜硫比〔n(Cu)∶n(S)〕,调控催化剂形貌和反应路径。将CuS_(x)催化剂用于温和电势下CO_(2)高效电催化还原制CO反应。采用XRD、FESEM和XPS对CuS_(x)催化剂进行了表征,探究了铜硫比对CuS_(x)催化剂电催化CO_(2)还原“构效关系”的影响。结果表明,铜硫比影响CuS晶体成核与生长,进而影响CuS_(x)催化剂的形貌和S空位缺陷。当铜硫比在2∶1~1∶4内变化,CuS_(x)催化剂的形貌由荷花状转化为花球状,S空位含量由20.66%提高至63.37%,CO_(2)电催化还原活性和目标产物CO选择性明显提升。由铜硫比为1∶4制备的CuS_(x)催化剂(CuS-1∶4)在0.1 mol/L的KHCO3电解液中,在–0.51 V vs.RHE(可逆氢电极)的温和电势下,CO选择性达72.67%。CuS-1∶4优异的CO_(2)还原性能归因于催化剂花球状形貌、高比表面积和气体扩散通道提供的不饱和活性位点促进了气体扩散,以及S空位缺陷对电子传递和*COOH中间体在催化剂表面吸附的强化作用。

电催化还原CO_(2) Cu基催化剂研究进展

随着全球气候变化问题日益严重,电催化CO_(2)还原反应(ECO_(2)RR)作为一种将CO_(2)转化为高附加值燃料和化学品的方法受到了广泛关注。Cu作为一种ECO_(2)RR催化剂,能够高效催化CO_(2)电还原产生多种C+2产品,但是Cu催化剂在ECO_(2)RR中存在选择性差、稳定性差等问题。为了提高Cu催化剂的性能,通过杂原子修饰,缺陷构造,调控尺寸、形貌、晶面以及组成等策略对其进行了改性。对Cu基催化剂在ECO_(2)RR中的应用进行了综述,详细介绍了Cu基催化剂尺寸和形貌调控以及组成调控(如铜氧化物、双金属铜基催化剂、非金属掺杂)的设计策略,并分析了这些策略对Cu基电催化剂结构与性能的调控规律。

负载型Cu催化剂上马来酸酐选择性加氢制备琥珀酸酐

采用湿法浸渍制备了BN、SiO_(2)和MgO三种不同载体负载的Cu催化剂,负载量均为2.5%(质量分数)。考察不同载体对马来酸酐选择加氢制备琥珀酸酐的影响,结果表明,BN负载的Cu催化剂催化马来酸酐加氢制备琥珀酸酐的性能优于SiO_(2)和MgO负载的Cu催化剂。通过条件优化测试发现,反应温度对催化剂的催化性能影响很大,低温条件下催化活性很低,但是琥珀酸酐的选择性很高;高温条件下催化活性很高,但琥珀酸酐选择性很低。反应时间对催化性能影响同样很大,随着反应时间的延长,马来酸酐的转化率呈现上升趋势,但琥珀酸酐选择性却逐步下降,其主要原因是深度加氢产物选择性逐渐上升。

湿法制备Cu基Mn-Ce改性甲醇重整制氢催化剂及其催化性能研究

为了提升Cu基催化剂的高温稳定性和使用寿命,并研究过渡金属Mn及轻稀土金属Ce对Cu基甲醇重整催化剂的影响,本文采用新型湿法制备了Cu基Mn-Ce改性催化剂,并在气-固相固定床催化反应装置上评价了其甲醇重整制氢的性能。甲醇转化实验结果显示,Cu基Mn-Ce改性催化剂的甲醇转化率达到98.77%,产出的(H2+CO)含量达到92.5%。高温碳化性能对比实验结果表明,相比未改性的催化剂,Mn-Ce改性催化剂的高温稳定性更强,使用寿命更长。高温碳化后,205℃下的甲醇转化率均在40%以上,未改性催化剂的转化率仅为20%左右。催化剂性能评价实验结果表明,催化反应温度与其制氢性能呈正相关,高温下催化剂有更优异的制氢表现。Mn、Ce的加入可以有效提高Cu基催化剂甲醇重整制氢的性能。

铜盐种类及含量对Cu/ZnO/Al_(2)O_(3)催化剂结构及性能的影响

采用共沉淀法制备Cu/ZnO/Al_(2)O_(3)催化剂,固定Zn^(2+)含量为0.0062 mol和Zn/Al摩尔比为1.5,以碳酸氢钠为沉淀剂,控制Na^(+)与金属离子总量比为2.5(Na/M=2.5),通过条件试验研究了铜盐种类(硝酸铜、乙酸铜)和含量(Cu/Zn分别为2.50、2.00、1.67、1.33和1.00)对催化剂的影响。利用X射线衍射仪及固定床催化剂评价装置对催化剂结构及性能进行表征及评价。数据表明,CuO晶粒随着铜量的增加而变大,催化剂结晶度变佳,铜盐种类对催化剂活性没有产生明显的影响。

助剂Cu、K对F-T合成铁基催化剂作用的表征研究

采用连续共沉淀和喷雾干燥技术相结合的方法制备了一组Cu、K助剂单独或同时加入的微球状Fischer-Tropsch(F-T)合成铁基催化剂,借助低温N2 吸附、MES、XRD、H2 -TPR、CO-TPR研究了Cu和K助剂对催化剂织构、还原性能以及还原和炭化过程中的物相变化的影响。结果表明,K助剂的加入能明显提高催化剂的比表面积和铁物相在催化剂中的分散程度,增加了Fe2O3 与SiO2 间的相互作用;当催化剂在H2 和合成气中还原时,Cu助剂的加入有利于催化剂的还原和Fe3O4 的生成,在CO中还原时,Cu助剂的加入则有利于α-Fe的生成和稳定化。在H2 和合成气中,单独K助剂的加入会抑制催化剂的还原或炭化,而Cu和K助剂的同时加入在H2、CO和合成气下均可使催化剂的还原或炭化能力明显提高,表明Cu和K助剂间存在一定的协同作用。

Cu/海泡石——新型NO还原催化剂

以改性海泡石为载体 ,用液相浸渍法负载Cu ,制备用于富氧条件下CO还原NO的催化剂 .海泡石的改性条件由正交实验方法确定 .考察了反应气体中氧含量和空速条件等对Cu/海泡石催化剂性能的影响 ,并用XRD、TGA、H2 TPR、BET等对该催化剂进行表征 .研究表明 ,灼烧温度为 4 0 0℃、负载量为 5 % (质量 )的Cu/海泡石催化剂对NO还原有较高的活性 .Ce和Sm的加入可以明显改善Cu/海泡石催化剂的性能 .在实验条件基本相同的情况下 ,Cu/海泡石的催化活性好于Cu/ZSM 5催化剂 .

醋酸铜热解制备无氯Cu2O／AC催化剂及其催化氧化羰基化

以醋酸铜为前驱物，采用浸渍法负载后进行热处理使醋酸铜热解，获得了负载型无氯Cu2O／AC（活性炭）催化剂，并通过催化甲醇直接气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯（DMC）．在氮气和惰性气体气氛下，一水合醋酸铜Cu（CH3COO）2·H2O在30～450℃范围内产生3个失重过程，其中在150—300℃范围内Cu（CH3·COO）2热解生成Cu2O；而在300～450℃范围内生成单质Cu．在200～350℃范围内，将Cu（CH3COO）2·H2O／AC加热处理4h后，催化剂上逐步形成了Cu2O，到350℃时，水合醋酸铜几乎全部转化为Cu2O，并有极少量单质Cu形成．在300～350℃热处理4h后，催化剂中铜主要以Cu2O形式存在，并表现出良好的氧化羰基化催化活性．在n（CO）：n（MeOH）：n（O2）=4：10：1及SV=5600h^-1条件下，于300℃热处理4h所制备的催化剂的甲醇转化率达到6．21％，DMC的时空收率为128．16mg·g^-1·h^-1，选择性为64．26％．

以类水滑石为前驱体的Cu/Zn/Al/(Zr)/(Y)催化剂制备及其催化CO_2加氢合成甲醇的性能

采用共沉淀法合成了Cu:Zn:Al:Zr:Y原子比分别为2:1:1:0:0、2:1:0.8:0.2:0、2:1:0.8:0:0.2和2:1:0.8:0.1:0.1的Cu/Zn/Al/(Zr)/(Y)类水滑石化合物.将前驱体材料在空气中500°C焙烧后得到复合金属氧化物,并将其用于CO2加氢合成甲醇反应.采用X射线衍射(XRD)、热重(TG)分析、N2吸附、氧化亚氮(N2O)反应吸附、氢气程序升温还原(H2-TPR)和H2/CO2程序升温脱附(H2/CO2-TPD)技术对所制备的样品进行表征.结果表明,Zr和Y的引入使得催化剂BET比表面积大幅增加,金属铜的比表面积和分散度均按以下顺序依次增加:Cu/Zn/Al<Cu/Zn/Al/Zr<Cu/Zn/Al/Y<Cu/Zn/Al/Zr/Y,然而,强碱位数目占总碱位数目的比例的变化顺序为:Cu/Zn/Al<Cu/Zn/Al/Y<Cu/Zn/Al/Zr/Y<Cu/Zn/Al/Zr.活性评价结果揭示CO2转化率取决于金属铜的比表面积,甲醇选择性则随强碱位比例的增加而线性增加.因而,Zr和Y的引入有利于甲醇的合成,Cu/Zn/Al/Zr/Y催化剂上的甲醇收率最高.