CuO/CeO_(2)/γ-Al_(2)O_(3)工业球型催化剂的制备及其脱除石灰窑尾气CO的性能

采用分步浸渍法制备了CuO/CeO_(2)/γ-Al_(2)O_(3)工业球型催化剂。通过XRD,SEM,TEM,Raman,H_(2)-TPR等方法对催化剂的结构进行表征,并将CuO/CeO_(2)/γ-Al_(2)O_(3)应用于石灰窑尾气处理中,考察了CuO/CeO_(2)/γ-Al_(2)O_(3)的CO催化氧化效果及使用寿命。实验结果表明,在气体流量为1 m^(3)/h,150℃条件下,CuO/CeO_(2)/γ-Al_(2)O_(3)脱除石灰窑尾气(2%(φ)CO,2%(φ)O_(2),35%(φ)CO_(2)及N2)时,可实现超350 h的稳定运行,且稳定运行后催化剂的结构并未被破坏。

Ni/ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)催化剂催化沼气蒸汽重整制氢性能研究

沼气蒸汽重整是重要的制氢方式,开发高效稳定的催化剂是其规模化应用的重要环节。基于此,采用连续浸渍法制备了一系列基于ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)复合载体的Ni基催化剂,对其进行了沼气蒸汽重整制氢催化性能测试。利用N_(2)吸/脱附、XRD等表征方法,分析了催化剂的织构性质、晶相组成等。探究了催化剂的物理结构和化学性质对沼气蒸汽重整制氢的影响机制,并探讨了焙烧温度与金属助剂Fe对催化剂催化性能的影响。结果表明,在700°C、空速12000 h^(-1)条件下,焙烧温度为550°C制得的Ni/ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)表现出突出的催化性能,CH_(4)转化率和H_(2)产率分别稳定在89.94%和81.49%。ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)复合载体相比于Al_(2)O_(3)载体增大了催化剂的比表面积,促进了平均粒径较小的Ni在载体表面的高度分散,进而提高了催化剂的催化沼气蒸汽重整制氢性能。焙烧温度可以调控催化剂的比表面积和孔体积,焙烧温度为550°C制得的Ni/ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)的比表面积和孔体积比焙烧温度为700°C制得的Ni/ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)大。Fe与ZrO_(2)的耦合改性提升了催化剂的还原性能,生成了更多高活性Ni^(0),有利于甲烷干重整制氢反应的发生,调控了气体产物中的n_(H_(2))/n_(CO)。

Au/γ-Al_(2)O_(3)催化剂的绿色制备及其催化降解亚甲基蓝性能

利用侧柏叶提取液为还原剂制备了纳米金负载型Au/γ-Al_(2)O_(3)催化剂,研究了负载条件对金颗粒物理状态及催化剂比表面积的影响。利用XRD、BET、SEM、TEM对催化剂的晶型、孔结构和形貌进行表征,以亚甲基蓝作为目标污染物探究了Au/γ-Al_(2)O_(3)的催化降解能力。结果显示,最佳金负载率为1.00%,最佳煅烧温度为300℃。当Au/γ-Al_(2)O_(3)投加量为0.7 g·L^(-1)时,15 mL 0.5 g·L^(-1) NaBH_(4)能在10 min内降解97.67%的亚甲基蓝,且循环利用5次后单位质量催化剂的亚甲基蓝降解率不下降,说明Au/γ-Al_(2)O_(3)催化剂有良好的催化活性和稳定性。

纳米γ-Al_(2)O_(3)负载Ag催化剂催化对硝基酚加氢合成对氨基酚

采用湿化学还原法制备了纳米γ-Al_(2)O_(3)负载纳米Ag(Ag/γ-Al_(2)O_(3))催化剂。X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)表征表明,纳米Ag颗粒很好的分散在载体γ-Al_(2)O_(3)上,纳米金属Ag颗粒平均粒径介于0.8~1.6 nm之间。在氢气压力1.0 MPa、反应温度150℃反应条件下,5.0%Ag/γ-Al_(2)O_(3)催化对硝基酚加氢完全转化时,对氨基酚选择性为100%。以5.0%Ag/γ-Al_(2)O_(3)催化剂为模型催化剂,采用经验幂函数型反应动力学方程拟合的活化能为26.87 kJ/mol, Ag/γ-Al_(2)O_(3)纳米催化剂具有良好的催化对硝基酚加氢制备对氨基酚活性。

活性金属Ni d电荷密度对Ni_(2)P/Al_(2)O_(3)催化剂菲加氢性能的影响

高温煤焦油中菲含量高,将菲深度加氢饱和得到全氢菲,可提升菲利用率,且全氢菲密度大,热值高,可作为喷气燃料理想组分。然而,在菲加氢反应过程中菲与中间加氢产物的竞争吸附不利于菲在催化剂上吸附活化,且对称八氢菲进一步加氢是菲加氢饱和过程的速控步骤,其吸附活化困难不易解决,催化剂活性难以满足加氢需求。根据稠环芳烃与过渡金属间π络合吸附机理,在反应物吸附活化过程中,稠环芳烃分子和活性金属分别充当电子供体和电子受体,故Ni基催化剂中活性金属Ni处于缺电子状态时利于生成全氢菲,但关于Ni缺电子量及其电子结构如何影响催化剂菲、对称八氢菲加氢性能的原因需进一步探究。此外,基于负载型Ni_(2)P催化剂稳定性高、耐硫、耐氮性强等优势,采用次磷酸盐歧化法通过调变P/Ni物质的量比制备具有不同Ni d电荷密度的Ni2P/Al_(2)O_(3)催化剂,考察Ni d电荷密度对菲、对称八氢菲吸附和反应性能的影响规律。结果表明,在320℃、5 MPa、空速1 309 h-1反应条件下,Ni-2.5P/Al_(2)O_(3)催化剂转换频率fTO最高(44.64×10^(-3)s^(-1))。通过吸附活化熵描述菲、对称八氢菲与催化剂表面间相互作用强度,发现菲、对称八氢菲在不同Ni-xP/Al_(2)O_(3)催化剂表面吸附强度不同。通过定量计算Ni d电荷密度,明确了Ni2P/Al_(2)O_(3)催化剂用于菲加氢反应时适宜Ni d电荷密度约-0.24 e,对称八氢菲加氢反应适宜的Ni d电荷密度约-0.05 e。

射频等离子体改性制备S_(2)O_(2)-8/SnO_(2)-Al_(2)O_(3)固体超强酸催化剂的研究

采用低温陈化法制备S_(2)O_(2)-8/SnO_(2)-Al_(2)O_(3)固体超强酸催化剂,利用射频等离子体技术对其进行改性后催化L-酪氨酸与甲醇的酯化反应。利用Hammett指示剂法、XRD、HRTEM、BET、FT-IR、Py-IR和NH_(3)-TPD等对改性前后的催化剂进行表征。结果表明,经射频等离子体改性后的催化剂颗粒分散性更好、粒径更小(4.32 nm)、比表面积更大(104.4 m^(2)/g)、总酸量更高(142.9μmol/g)。在温度为180℃、压力为1 MPa的条件下,射频等离子体改性后的催化剂催化L-酪氨酸甲酯化反应6 h后L-酪氨酸甲酯产率可达92%。

助剂Pr6O11掺杂对CeO_(2)-ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)材料及其负载单Pd三效催化剂性能的影响研究

助剂表面改性是提高铈基材料热稳定性、还原性能及其负载单Pd三效催化剂低温活性的经典方法之一。揭示助剂表面改性的作用机制,对于研发高性能CeO_(2)-ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)(CZA)材料,满足日趋严格的汽油车尾气污染物排放标准,解决尾气污染具有现实意义。基于引入助剂Pr_(6)O_(11)可以提升CZA的低温还原性能,进一步研究了不同Pr_(6)O_(11)含量(0、3%、5%、7%和9%,质量分数)对其氧化还原性能和热稳定性的影响。N_(2)吸/脱附、X射线衍射(XRD)、H_(2)-程序升温还原(H_(2)-TPR)和储氧量等表征结果表明,Pr_(6)O_(11)的表面改性可在一定程度上降低CeO_(2)-ZrO_(2)(CZ)纳米晶的烧结驱动力,抑制CZ晶粒烧结。同时,引入Pr_(6)O_(11)促进材料产生了更多氧空位,从而提高了其还原性能和储氧性能。其中,Pr_(6)O_(11)含量为5%时,改性CZA表现出最佳的热稳定性、还原性能和储氧性能,1000℃下老化4 h后比表面积和孔容最大(85 m^(2)/g和0.33 mL/g),CZ晶粒尺寸最小(6.9 nm),还原峰温低至532℃,400℃储氧量增至109μmol/g。因此,该改性CZA负载的单Pd三效催化剂表现出最优的催化活性,其CO、NO、C3H8和C3H6的t50(污染物转化率为50%时所需温度)较未改性催化剂分别降低了6℃、15℃、18℃和6℃。综上,在CZA材料中添加适量的Pr_(6)O_(11),可有效提高其负载单Pd三效催化剂的低温活性。该方法简单经济,具有较好的应用前景。

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。

UiO-66/γ-Al_(2)O_(3)催化剂制备及其处理模拟公路污水的研究

公路废水含有许多有机大分子污染物,如果直接排放将会对环境造成巨大的危害。为此,采用水热合成法,以ZrCl_(4)作为金属离子源,以对苯二甲酸作为有机配位体,以N΄N-二甲基酰胺溶液为溶剂,制备了金属有机骨架材料UiO-66,然后采用原位生长法制备了UiO-66/γ-Al_(2)O_(3)复合材料,用于处理模拟公路污水。通过X-射线衍射仪(XRD),扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS),傅里叶红外光谱仪(FT-IR),热重分析仪(TG)等方法对UiO-66/γ-Al_(2)O_(3)复合材料进行了表征,主要考察了其处理酸性品红模拟公路污水与处理实际公路污水的催化降解效果。分析了催化剂加入量、反应时间、酸性品红溶液初始质量浓度、酸性品红溶液初始体积等因素对催化过程的影响。结果显示,UiO-66/γ-Al_(2)O_(3)去除酸性品红的最佳条件为:UiO-66/γ-Al_(2)O_(3)加入量为1.00 g,催化反应时长为1 h,酸性品红初始质量浓度为40 mg/L,初始体积为50 mL。在此条件下酸性品红的去除率为97.52%,实际公路污水中污染物的去除率为40.63%。

环氧乙烷银催化剂α-Al_(2)O_(3)载体的研究进展

乙烯氧化制备环氧乙烷反应的特征显著,其使用的银催化剂通常以惰性的α-Al_(2)O_(3)作为载体。载体的晶相、形貌、比表面积、孔结构、酸碱性质、堆比、吸水率、导热性能、机械强度等,对催化剂的整体性能有着重要的影响。本文详细介绍了矿化剂及助剂的选择对载体及催化剂性能的影响规律,以期为未来银催化剂载体的制备和设计提供研究思路。

La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)催化剂对NO选择性生成NH_(3)的影响

为了实现碳中和目标,降低内燃机碳排放,稀薄燃烧技术成为了当前重要的研究方向.该技术不仅能提高发动机燃油热效率,还能有效降低CO_(2)排放.但是稀薄燃烧往往会伴随着大量氮氧化物的产生,为了解决该问题,采用LNT-SCR耦合的NO_(x)净化技术,此时LNT的作用是将排气中部分NO_(x)转化为NH_(3),为下游的SCR提供还原剂.基于此,制备了LNT催化剂,研究催化剂对NO选择性生成NH_(3)的影响.采用溶胶-凝胶法制备了La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)系列钙钛矿氧化物,并通过分步浸渍法得到了La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)负载型催化剂.利用XRD、H_(2)-TPR、NO-TPD等表征手段研究了钙钛矿氧化物的晶相结构,以及负载型催化剂的还原特性、NO_(x)吸附-脱附性能等物化性质,并且通过H_(2)选择性催化还原NO实验探究了催化剂掺杂Ce对NO转化成NH_(3)的影响.结果表明,Ce掺杂催化剂具有良好的NH_(3)产物选择性,并且显著提高了NO转化率.温度是NO转化和NH_(3)产物选择性生成的决定性因素,而H_(2)和NO体积比是NO转化和NH_(3)产物选择性生成的关键性因素.其中,La_(0.95)Ce_(0.05)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)在低温下催化活性表现最佳,在350℃、H_(2)和NO体积比为5.0时NH_(3)产物选择性为65%,NO转化率为100%.此外,所制备的La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)都形成了钙钛矿型结构,而且Ce掺杂催化剂的大部分Ce离子可以进入到LaMnO_(3)结构中.在催化剂适量掺杂Ce后,H_(2)消耗总面积增大、还原峰的峰值温度降低,表明掺杂Ce改善了催化剂的还原特性;同时NO吸附和脱附面积增大,表明Ce掺杂改变了催化剂的NO_(x)吸附-脱附性能.

高比表面积α-Al_(2)O_(3)在催化剂中的应用及展望

高比表面积α-Al_(2)O_(3)在室温下为热力学不稳定相,合成难度较大。但其表面惰性、机械强度高、水热稳定性高且对活性金属的分散能力强,使其在催化剂载体应用领域具有重要优势。本文总结了高比表面积α-Al_(2)O_(3)制备方法的最新研究进展,介绍了其在催化剂中的应用实例。根据材料特性,对α-Al_(2)O_(3)作为催化剂载体可应用的潜在反应类型进行了展望,为其后续研发和应用提供参考。

Al_(2)O_(3)载体孔结构优化:提升FeMo/Al_(2)O_(3)催化剂在焦炉煤气加氢脱硫性能

探讨了Al_(2)O_(3)载体孔结构对FeMo/Al_(2)O_(3)预加氢脱硫(HDS)催化剂活性和选择性的影响,采用浸渍法制备了一系列具有不同孔结构的FeMo/Al_(2)O_(3)催化剂,并通过微型固定床技术对其在模拟焦炉煤气中COS、CS_(2)、C_(4)H_(4)S和C_(2)H_(4)的HDS活性和选择性进行了系统评价,通过N_(2)吸附-脱附、红外碳硫、XRD、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR、XPS、Raman以及HRTEM等技术对催化剂进行了表征。研究结果表明,Al_(2)O_(3)载体孔结构对催化剂活性相MoS_(2)有显著影响,从而影响加氢脱硫活性和选择性,其中较大孔径的载体更有利于COS和CS_(2)的有效转化,而较小孔径的载体则更倾向于促进C_(4)H_(4)S和C_(2)H_(4)的转化;此外,具有较大孔径的催化剂不仅展现出更低的积炭倾向,还通过提高Mo物种的分散性,有效调控了MoS_(2)片晶的生长尺寸和层数,从而在COS和CS_(2)的加氢脱硫活性上显示了优异性能。研究结果为高效HDS催化剂的设计与开发开辟了新途径。

制备条件对CoLa/Al_(2)O_(3)催化剂上乙醇脱氢氨化制乙腈反应性能的影响

乙醇脱氢氨化法是获得高纯度乙腈较为清洁、安全和经济的途径。在固定床反应器上考察了制备条件(焙烧气氛和Co负载量)对xCo0.25La/Al_(2)O_(3)-y(x和0.25分别代表Co和La的负载量(质量分数,%),y代表焙烧气氛)的乙醇脱氢氨化制乙腈反应(在410℃、0.1 MPa、无水乙醇空速0.5 h^(-1)、氨与醇物质的量之比为6:1的条件下反应45 min)催化性能的影响,采用XRD、XRF、N2物理吸/脱附和CO脉冲化学吸附等对催化剂进行了表征。结果表明,随着Co负载量的增加,xCo0.25La/Al_(2)O_(3)-10H_(2)/N_(2)的金属活性表面积先增加后下降,其中10Co0.25La/Al_(2)O_(3)-10H_(2)/N_(2)的还原态Co表面积为23.38 m^(2)/g,其乙腈选择性最高(88.47%)。保持其他反应条件不变,将10Co0.25La/Al_(2)O_(3)-10H_(2)/N_(2)在430℃下连续运转120 h,乙腈选择性由初始的88.32%快速下降到21 h的66.80%,随后稳定在65%左右,相应乙胺选择性和丁腈选择性分别维持在12%左右和5%左右。

La_(2)O_(3)修饰V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂的低温脱硝性能

采用稀土金属氧化物La_(2)O_(3)来修饰V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂,改善其低温催化性能。通过改变La_(2)O_(3)含量及焙烧温度,并借助XRD、BET、SEM、TEM、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR及XPS等表征手段,讨论了La_(2)O_(3)-V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂结构与NH_(3)-SCR低温性能之间的内在关联。结果发现,La_(2)V_(6)W_(5)/TiO_(2)催化剂活性最佳,以NO转化率90%为标准,其工作窗口温度范围下限低至160℃。La_(2)O_(3)的加入提升了催化剂中V^(4+)浓度,改善了氧化还原能力,同时使表面的氧空位吸附氧物种得到增加,进而提升了La_(2)O_(3)-V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂的低温脱硝性能。

非甲烷总烃分析仪专用Co_(3)O_(4)/Al_(2)O_(3)催化剂的制备及性能研究

挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)是引发霾和光化学烟雾等环境问题的重要原因,达到一定浓度会对人类健康造成威胁。非甲烷总烃(non-methane hydrocarbon,NMHC)作为VOCs总量统计的重要指标,在一定程度上可以简单、直观地反映VOCs污染状况,因此,监控NMHC对保护环境与人类健康具有重要意义。本文中制备了层状结构、球形结构和立方体结构3种不同形貌的Co_(3)O_(4)纳米材料,将纳米材料均匀负载于活性Al_(2)O_(3)颗粒表面作为NMHC分析专用催化剂。通过XRD、FESEM、BET和XPS技术对制备的Co_(3)O_(4)催化剂进行表征;并将催化剂用于NMHC的检测,对不同形貌催化剂的催化性能进行评价。结果表明,当煅烧温度为400℃、煅烧时间为3 h,催化剂具有较高的催化活性,其中立方体结构催化剂具有最高的催化活性,能在236℃将NMHC完全降解,层状结构与球形结构催化剂分别在261℃与257℃将NMHC完全降解。升高煅烧温度有助于催化活性的提高,因为煅烧温度的升高增大了催化剂中Co_(3)O_(4)的相对结晶度与O_(ads)/O_(latt)摩尔比,使得气体转移速度加快,因而使催化剂具有更高的催化活性。催化剂经过耐水性、热失重测试与催化循环测试后仍能保持较高的催化活性。

轧制油泥资源化利用制备Fe_(2)O_(3)脱硝催化剂

通过焙烧从固体废钢轧制油泥中分离固相,制备Fe_(2)O_(3)脱硝催化剂,利用X射线衍射分析、NH_(3)程序升温脱附、H_(2)程序升温还原等一系列表征手段探究催化剂的物化性质并考察其对氮氧化物(NO_(x))的氨选择性催化还原性能。结果表明,在450℃空气焙烧条件下制备的催化剂(H-450)在300~400℃温度窗口下的脱硝活性最佳,NO_(x)转化率在85%以上。H-450主要表现为γ-Fe_(2)O_(3)活性晶型,同时具有较多的低温可还原铁物种和B酸,因此具有较高的活性。抗SO_(2)和H_(2)O中毒性能试验结果表明,体积分数10%H_(2)O和体积分数100μL LSO_(2)同时存在的气氛比分别单独通入体积分数10%H_(2)O或体积分数100μL LSO_(2)的气氛对催化剂的毒化作用更严重。

Ce-Cu协同作用对Ce-CB/Al_(2)O_(3)催化剂催化甲醛乙炔化性能的影响

采用共沉淀法制备了具有不同Ce质量分数掺杂改性的CuO-Bi_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)催化剂,通过XRD、BET、H2-TPR、SEM、XPS等手段研究了Ce助剂对催化剂结构及其甲醛乙炔化反应性能的影响。结果表明,Ce和Cu的双金属协同作用不仅提高了CuO在催化剂中载体表面的分散度,还促进了CuO的还原活化过程,使得催化剂中的CuO高效转变为乙炔亚铜活性物种,并在反应过程中保持较高的分散度与稳定性。Ce掺杂改性的催化剂表现出更高的催化活性,在Ce5-CB/Al_(2)O_(3)催化剂催化甲醛乙炔化反应中,实现了93.7%的甲醛转化率以及98.1%的1,4-丁炔二醇选择性,且催化剂经历6次循环后催化活性未见明显降低。

水滑石基Ni/Al_(2)O_(3)催化剂催化玉米秸秆加氢裂解制二元醇和芳香族单体性能研究

生物质是化石能源最有前景的可再生替代品之一,由生物质制备高附加值化学品是实现生物质多元化应用的有效途径。采用尿素沉淀法和程序升温还原法制备了水滑石基Ni/Al_(2)O_(3)催化剂,通过X射线衍射(XRD)分析了催化剂及其前驱体的物相组成,并考察了Ni/Al_(2)O_(3)催化剂对玉米秸秆在水-甲醇混合溶剂中加氢裂解反应的催化性能。结果表明,Ni/Al_(2)O_(3)催化剂表现出较好的催化活性,在最优反应条件(V(H_(2)O):V(CH_(3)OH)=7:3、240℃和3.0 MPa H_(2))下,玉米秸秆转化率接近100%,二元醇产率为38.8%,芳香族单体产率为13.6%。V(H_(2)O):V(CH_(3)OH)和反应温度显著影响了玉米秸秆转化率和小分子产物产率,Ni/Al_(2)O_(3)催化剂和反应气氛主要影响了小分子产物产率和分布。对经过一次循环后的催化剂进行循环性测试发现,二元醇产率和芳香族单体产率分别下降至10.8%和5.4%。根据拉曼光谱分析结果推测,催化剂活性下降可能是因为催化剂表面形成了积炭。分析二元醇和芳香族单体的生成路径发现,Ni/Al_(2)O_(3)催化剂对活性中间体的稳定起到了重要作用。

过氧化氢生产中新型Pd/Al_(2)O_(3)催化剂工业中试应用

自制一种粒径为3.5 mm×3.0 mm的齿球形Al_(2)O_(3)载体,采用浸渍法负载活性组分Pd制备固定床蒽醌加氢制过氧化氢Pd/Al_(2)O_(3)催化剂。该催化剂具有颗粒粒径与孔径大、适宜的Pd活性组分浸渍层等优点。小试和中试评价结果表明,制备的Pd/Al_(2)O_(3)催化剂表现出较高的加氢活性、选择性和稳定性,且氢化塔的床层压力降小,具有良好的工业应用前景。