煤基化学链燃烧技术的Fe2O3/Al2O3氧载体研究

直接以煤为燃料的化学链燃烧是解决中国燃煤CO2排放的一种潜在技术，关键问题之一是难以气化和氧化的煤焦与氧载体之间的固固还原反应。本文基于溶胶一凝胶法，利用Al（OC3H7）3和Fe（NO3）3·9H2O制备了12种不同的氧载体，并用XRD、SEM、BET等对其物化性质进行了表征，发现烧结温度以低于1200℃为宜。选择6种不同参数（活性R203质量含量、烧结温度和烧结时间）的Fe2O3／Al2O3氧载体，在热重中研究了它们与煤焦的反应性能，结果表明，在880℃左右时，氧载体与煤焦快速反应，首先快速还原成Fe3O4，然后有一部分FeO出现。综合各方面因素，选用F6A1116氧载体（60％Fe2O3含量，1100℃烧结6h）进行与煤焦／空气的多次循环实验。结果表明，氧载体没有杂质物相生成，表现了良好的循环反应性。反应后氧载体表面发生了一定程度的烧结现象，但仍维持孔隙结构。这些实验结果初步证明，基于Fe2O3／Al2O3氧载体、燃用固体燃料煤焦的化学链燃烧技术是可行的。

惰性载体Al_2O_3对Fe_2O_3及CuO氧载体煤化学链燃烧的影响

氧载体是煤化学链燃烧技术的基础,惰性载体则是其中的必要组成部分,起着重要的作用。以Al2O3作为典型惰性载体,采用热重分析仪、红外频谱仪、场发射扫描电镜和能谱分析仪以及X衍射仪,对六盘水贫煤与Fe2O3、CuO基氧载体的反应进行了详细的研究。研究发现,Al2O3的引入,使得Fe2O3、CuO基氧载体表面积增大、孔径分布更为优化,而且对氧载体与六盘水贫煤一次热解产物的反应是有利的,能够促进氧载体中更多晶格氧的传递,Fe2O3基氧载体中有更多的Fe2O3还原为低于Fe3O4价态的氧化物,而CuO基氧载体中CuO除了还原为Cu、Cu2O外,其中的CuAl2O4也有一定的反应活性,被还原为CuAlO2。与LPS煤反应时,Fe2O3深度还原产物与部分Al2O3及煤中的SiO2反应生成Fe3Al2(SiO4)3,而CuO则与Al2O3及六盘水贫煤反应生成了(Cu0.215Mg1.785)(Al4Si5O18)复合物。

Fe_2O_3/Al_2O_3氧载体用于甲烷化学链燃烧:负载量与制备方法的影响

以不同方法制备了系列Fe2O3/Al2O3氧载体,采用XRD、H2-TPR、CH4-TPR、O2-TPD和BET等分析技术对氧载体进行了表征。研究了不同Fe2O3负载量氧载体的甲烷化学链燃烧性能,考察了不同制备方法对Fe2O3/Al2O3氧载体结构、反应性和产物选择性的影响。结果表明,Fe2O3负载量对氧载体活性及产物中CO2选择性的影响较大,负载量较低时氧载体活性较低且引起甲烷部分氧化产物CO含量增加。制备方法亦对氧载体与甲烷的反应活性有所影响,整体上共沉淀法制备的质量分数60%Fe2O3/Al2O3氧载体具有较高的氧化活性和化学链循环稳定性。其在反应温度850℃、反应时间15 min、30次循环后甲烷转化率及产物中CO2选择性均未见明显降低。

过渡金属修饰Fe_2O_3/Al_2O_3氧载体的Redox性能研究

采用冷冻干燥法分别制备了经Cu、Co、Mn、Ni修饰的Fe2O3/Al2O3氧载体。利用化学吸附仪,通过程序升温还原(H2-TPR)和程序升温氧化(TPO)来研究经不同过渡金属修饰的Fe2O3/Al2O3与H2和O2的反应性能。实验发现,在Fe2O3/Al2O3中加入Cu、Co、Ni以后,氧载体与H2的反应性都有提高,但是当在Fe2O3/Al2O3中加入Mn以后,氧载体的反应性和载氧能力反而下降。经Cu修饰的Fe2O3/Al2O3与H2的反应性最高,且具有很好的反应稳定性,适合用于化学链燃烧。

Cu修饰的Fe_2O_3/Al_2O_3氧载体的循环反应稳定性研究

采用冷冻干燥法制备了经Cu修饰(10%)的Fe2O3/Al2O3氧载体。利用热重分析仪分别在850、900和950℃等温环境下,使氧载体交替接触还原气体和氧化气体,来模拟氧载体在化学链燃烧中的循环过程。结果表明,经Cu修饰的Fe2O3/Al2O3氧载体在850和900℃下的等温循环过程中反应性能都很稳定,在950℃时的循环反应前期有微量烧结,但在循环后期反应性能也很稳定。随着反应温度的升高,氧载体氧化速率增大,还原速率和载氧率先减小后增大。与未经修饰的Fe2O3/Al2O3氧载体相比较,在900℃下作等温循环实验,经Cu修饰的Fe2O3/Al2O3氧载体具有较高的载氧能力和还原速率,但氧化速率较低;两者都具有较好的循环稳定性。

Fe_2O_3/Al_2O_3催化氧化苯偶姻制备苯偶酰

考察了几种常用载体负载金属氧化物催化分子氧氧化苯偶姻制备苯偶酰的性能 ,发现氧化铁 /三氧化二铝催化活性较高 ,稳定性较好 .以吡啶为溶剂 ,用 4 83K下活化的含铁 14 .8%的氧化铁 /三氧化二铝作催化剂 ,当其用量为苯偶姻用量 2 0 % (质量分数 ) ,35 3K下反应 1h ,苯偶酰平均产率 98.1% .用IR ,MS ,和1HNMR光谱对其结构进行了表征 .

Cu-Fe-Ru-La/γ-Al_2O_3湿式氧化催化剂的制备、表征及机理(英文)

采用等量浸渍法以γ-Al2O3为载体,制备过渡金属Cu和Fe、贵金属Ru、稀土金属La的复合催化剂。采用催化湿式空气氧化法处理模拟印染废水,研究金属离子配比、焙烧温度对催化剂活性及稳定性的影响,并对催化剂CWAO反应机理进行探讨:权衡催化剂的活性和稳定性,催化剂的组分质量配比和焙烧温度分别为Cu∶Fe∶Ru∶La=1∶1∶1∶3、450℃。对催化剂进行XRD、XPS、孔结构、FT-IR、TG-DTA、SEM、TEM表征,结果表明:焙烧使催化剂组成物质分解为氧化物,元素Cu、Fe、Ru、La分别以CuO、Fe2O3、RuO2、La2O3形式存在;焙烧温度升高,晶粒长大结晶趋于完整,催化剂孔容孔径增大但比表面积减小,晶粒尺寸分布在5～20 nm;Cu-Fe-Ru-La/γ-Al2O3催化剂使用前后结构无明显变化且反应后溶出的金属浓度低,催化剂具有较高的稳定性。

进展与述评TiO_2·Al_2O_3复合氧化物载体研究进展

TiO2·Al2O3多孔复合氧化物是新型的催化剂载体材料,因其在加氢精制工艺上能够显著增加催化剂的脱硫、脱氮活性而逐渐受到重视。本文综述了国内外关于TiO2·Al2O3多孔材料的制备方法,分析了制备方法对材料的比表面积、孔结构、表面酸性等载体性能影响的一般规律。通过对国内外研究者的TiO2.Al2O3合成方法的综合评述,指出了有待发展提高的方向。

Fe_2O_3-V_2O_5/Al_2O_3催化氧化α-蒎烯制备桃金娘烯醛的研究

用不同的方法制备了Fe2O3-V2O5/Al2O3催化剂,用BET、TPD表征了催化剂的表面积和O2吸附性能,并考察了催化剂的制备方法对α-蒎烯合成桃金娘烯醛活性和选择性影响,结果表明,均匀沉淀法制备的催化剂具有较大的比表面积,较多表面氧活性中心和较高的催化活性和选择性,同时用均匀沉淀法制备的催化剂考察了α-蒎烯合成桃金娘烯醛的工艺条件,其最佳条件为:催化剂用量5%、反应温度80℃、反应时间240min,在此条件下,α-蒎烯转化率84.9%,桃金娘烯醛选择性78.4%。

Al_2O_3-TiO_2复合载体制备及其对催化氧化NO性能研究

为研究Al_2O_3-TiO_2复合载体制备条件对其结构及性能的影响,同时也考察由它负载的催化剂氧化NO的活性,实验用溶胶凝胶法制备一系列TiO_2包覆比、pH值、包覆次数的Al_2O_3-TiO_2复合载体,借助XRD、BET、SEM等表征手段对复合载体进行表征,在负载10%的金属Mn后对催化剂进行活性评价.结果表明,包覆比为1/16、pH=3时,NO转化率较高,在300℃时达到63%,此条件下TiO_2包覆在Al2O3表面形成较薄的包覆层,使载体的热稳定性提高,而且较薄包覆层的形成对NO的催化氧化反应有利;包覆次数为2次时,载体的比表面积明显增大,由1次包覆的197.97m2·g-1增加到237.41m2·g-1,可能由于添加了2倍的分散剂PEG,有助于堆积形成新的孔,为金属活性组分提供更多的结合位点,提高使用复合载体催化剂的催化活性.

Fe/Al_2O_3催化剂催化氧化兰炭废水

采用浸渍法制备Fe/Al_2O_3催化剂,采用BET、XRD和穆斯堡尔谱等进行结构和性能表征。以自制Fe/Al_2O_3为催化剂,应用催化湿式过氧化氢氧化技术处理COD为6 742 mg·L-1的兰炭废水,通过建立正交实验确定最佳实验条件,结果表明,在p H=4、过氧化氢添加量9.6 m L、反应时间150 min和反应温度80℃条件下,兰炭废水COD去除率达66.30%。对催化氧化后的废水进行GC-MS分析,确定最终氧化产物主要为乙酸。表明自制Fe/Al_2O_3催化剂具有优良的催化效果,并使大分子难降解有机污染物分解为易生化的小分子污染物,甚至被完全分解矿化。

Al_2O_3复合氧化物载体的研究进展

掺杂Al2O3的复合氧化物载体是近年来发展的一种新型载体,在加氢脱硫、甲醇合成、光催化等方面显示出许多特殊功能。本文综述了近几年来国内外有关Al2O3复合氧化物载体的改性研究进展,并展望了它的发展前景。

新型Al_2O_3掺杂的SrCo_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)混合导体透氧膜材料的性能

采用固相反应法制备了Al2O3掺杂的SrCo0.8Fe0.2O3δ(SCFA)新型钙钛矿型混合导体材料.对材料进行的结构分析表明,Al3+离子进入SrCo0.8Fe0.2O3δ(SCF)晶胞间隙位,降低了材料的氧非化学计量系数,并有效提高了材料的结构稳定性;对不同厚度的SCFA3[Al2O3掺杂量为3%(质量)]片式膜的氧渗透性能测定结果表明,SCFA3膜的氧渗透过程受到表面交换过程和体扩散过程的共同影响,其临界厚度约为131.5μm;二氧化碳热分解(TDCD)耦合甲烷部分氧化(POM)膜反应过程(反应温度1173K)表明,Al2O3掺杂的SrCo0.8Fe0.2O3δ较SrCo0.4Fe0.2O3δ(SCFZ)具有更加优异的稳定性.

Fe_2O_3/Ni_2O_3/Al_2O_3催化剂制备及其催化氧化靛蓝废水研究

以三氧化二铝为载体,采用浸渍沉淀法制备系列Fe2O3/Ni2O3/Al2O3催化剂。采用TG-DTA,XRD及ESEM等技术对催化剂进行表征,确定催化剂的最佳焙烧温度为460℃。以次氯酸钠为氧化剂,同时考察m(三氧化二镍)/m(三氧化二铝)、m(三氧化二铁)/m(三氧化二镍)、m(次氯酸钠)∶m(靛蓝废水)、pH对印染靛蓝废水处理的影响。结果表明:m(三氧化二镍)/m(三氧化二铝)=0.3,m(三氧化二铁)/m(三氧化二镍)=0.04,m(次氯酸钠)∶m(靛蓝废水)=1∶11,pH=7,反应温度为20℃,常压反应时间为2 h时,COD的去除率为95.3%。

Fe_2O_3氧载体四氢呋喃部分氧化制合成气的热力学分析

采用Gibbs自由能最小化法对Fe_2O_3氧载体四氢呋喃(C_4H_8O)部分氧化制合成气反应进行热化学平衡计算,考察了反应物摩尔比n(Fe_2O_3):n(C_4H_8O)、温度和压力等因素对Fe_2O_3氧载体C_4H_8O部分氧化制合成气反应产物的影响,结果表明:随反应物摩尔比增大,合成气摩尔分数及氢碳比(H_2/CO)先增大后减小,在反应物摩尔比为1时,合成气摩尔分数及氢碳比最大;随温度升高,合成气摩尔分数及氢碳比明显增大,800—1 200℃时,合成气摩尔分数较高,氢碳摩尔比在1附近,有利于合成气的制备;随压力增加,合成气摩尔分数及氢碳比减小,低压有利于合成气的制备。在反应物摩尔比为1,800—1 200℃、常压条件下,合成气摩尔分数> 95%、氢碳比> 0. 94。

氧化铝载体孔结构对长链正构烷烃(C_(16)～C_(19))脱氢Pt-Sn-K/Al_2O_3催化剂性能的影响

通过N2吸附-脱附法对4种Al2O3载体进行孔结构表征,采用等体积真空浸渍法制备Pt质量分数0.5%的Pt-Sn-K/Al2O3催化剂,以直链烷烃C16-C19脱氢反应为探针,考察Al2O3载体孔结构对催化剂脱氢性能的影响。结果表明,催化剂载体的孔容、平均孔径和比表面积之间存在相互制约的关系。载体孔容和平均孔径大,则其比表面积相对较小。对于直链烷烃C16-C19脱氢催化剂,较大孔容、孔径和一定比表面积的Al2O3载体为最佳,孔容和孔径较小的催化剂脱氢活性和稳定性较差。

煤化学链燃烧Fe_2O_3载氧体的反应性研究

利用流化床反应器并以水蒸气作为气化-流化介质,研究了温度、反应时间、循环数对Fe2O3载氧体反应性的影响。实验表明,载氧体与煤气化产物的反应性随温度升高而增强,且温度越高,反应受化学反应控制时间越短。当温度高于900℃时,煤中碳转化为CO2的比率大于90%,载氧体体现了很好的反应性,但反应温度低于850℃时,比率小于75%。反应温度900℃时,CO2干基浓度随循环数而逐渐降低,CO、CH4浓度增加,且CH4浓度值大于CO。利用XRD、SEM分析了固体反应产物成分与微观形态结构。分析表明,Fe2O3的还原产物为Fe3O4,载氧体颗粒随循环数增加而逐渐烧结。

Ce_(0·67)Zr_(0·33)O_2对CH_4燃烧催化剂Fe_2O_3/Al_2O_3的改性作用

固定n(Ce)/n(Zr)比为0·67/0·33,用共沉淀法制得一系列CeO2-ZrO2-Al2O3固溶体.采用这些固溶体作载体,以Fe2O3为活性组分,用浸渍法制备了一系列催化剂.BET结果显示,将适量Ce0·67Zr0·33O2引入到Al2O3载体中有助于催化剂保持较高的比表面积.TPR结果显示,载体中引入适量的Ce0·67Zr0·33O2可以改善催化剂的氧化还原性能.XRD结果表明,Fe2O3在CeO2-ZrO2-Al2O3载体上呈现出良好的分散状况,老化前后催化剂的晶相结构基本无明显变化.特别是当载体中m(Ce0·67Zr0·33O2)∶m(Al2O3)的值为1∶2时,Fe2O3/CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂在甲烷催化燃烧中显示出最佳的催化性能和抗高温老化性能.

纳米TiO_2/Al_2O_3复合载体的制备与表征

采用沉淀法、共沉淀法、溶胶凝胶法和改进的溶胶凝胶法制备出TiO2/Al2O3复合载体,并用XRD、TEM、FT-IR和BET等手段对其进行了表征。BET结果表明,共沉淀法和改进的溶胶凝胶法制得的TiO2/Al2O3载体具有较大的比表面积、孔容和较集中的孔分布。XRD结果表明,复合载体经550℃焙烧后,TiO2和Al2O3分别以锐钛矿和-γAl2O3晶型存在,其中沉淀法和改进的溶胶凝胶法制得载体的锐钛矿特征峰宽而尖锐;共沉淀法和溶胶凝胶法制得的载体的锐钛矿特征峰不明显。TEM结果表明,TiO2以纳米级粒子均匀分布在Al2O3表面上,共沉淀法制备出的复合载体中的锐钛型TiO2粒子在-γAl2O3上以单层或亚单层分散;而改进的溶胶凝胶法制备出的复合载体中,锐钛型TiO2和-γAl2O3粒子以更为清晰的橄榄状和絮状形式存在。FT-IR结果表明,4种方法制备出的复合载体的酸性均主要为L酸,仅含微量的B酸。

α-Fe_2O_3、γ-Al_2O_3、SiO_2混合体系的表面配位反应

运用自动电位滴定技术分别研究了纳米α-Fe2O3、γ-Al2O3、SiO2单一体系及三组分混合体系中氧化物表面的酸碱性质和对重金属离子Cu2+、Pb2+、Zn2+的吸附行为.依据表面配位理论恒电容模式(CCM),计算了相应的表面酸碱配位常数.结果表明:α-Fe2O3/γ-Al2O3/SiO2三组分混合体系的表面化学反应并非是单一体系的简单叠加,而是存在着不同矿物表面间复杂的交互作用.三组分表面酸碱反应平衡式和相应的酸碱反应平衡常数分别为:≡XOH2+≡XOH+H+(lgKa1=-4.23),≡XOH≡XO-+H+(lgKa2=-8.41).根据重金属离子Cu2+、Pb2+、Zn2+在α-Fe2O3/γ-Al2O3/SiO2混合体系表面的吸附行为,计算得到Cu2+、Pb2+、Zn2+在混合体系表面配位反应及其平衡常数如下:≡XOH+M2+≡XOM++H+;lgK=-2.20,-1.90,-3.20(M=Cu,Pb,Zn).