造孔剂脱除方式对VPO催化剂性能的影响

制备了正丁烷氧化制顺酐的VPO催化剂,采用XRD和XPS对催化剂进行了表征,研究了造孔剂脱除对催化剂性能的影响,包括造孔剂含量、造孔剂脱除顺序以及低温减压脱除造孔剂对催化剂性能的影响,并考察了催化剂的稳定性。实验结果表明,降低造孔剂含量不能有效提升催化剂的性能;采用先脱除造孔剂后活化的方法制备VPO催化剂,在408℃熔盐温度下正丁烷转化率达到80.6%、顺酐收率可达94.3%(w),催化剂性能有所提升;采用低温减压的方法脱除造孔剂,VPO催化剂在408℃熔盐温度下正丁烷转化率达到82.5%、顺酐收率达到95.1%(w),可以显著提升催化剂的性能,且在反应50 d内正丁烷转化率维持在82.0%以上、顺酐收率稳定在94.0%(w)以上。

催化超临界水氧化法处理焦化废水的试验研究

焦化废水是在煤气净化、煤制焦炭和回收焦化产品的过程中产生的,其成分复杂,危害性大,常规的处理方法很难达到理想的效果。本次试验采用超临界水氧化技术对焦化废水进行处理研究,对废水中COD,NH_(3)-N等污染指标进行检测,通过采用新型混合催化剂,降低超临界水氧化所需反应条件,使出水效果满足GB 16171-2012炼焦化学工业污染物排放标准。

离子液体凝胶催化剂在合成乙酸正龙脑酯中的应用

乙酸正龙脑酯作为医药中间体,具有广泛用途。无论是传统工艺的酸性催化剂,还是离子液体催化剂都存在催化剂与反应物有效分离困难、不易循环使用的缺点。将具备温敏性的离子液体凝胶作为乙酸正龙脑酯的新型催化剂,可突破离子液体催化酯化反应工业化的技术瓶颈。本工作以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐、聚乙烯醇、单宁酸为原料,基于超分子组装原理,制备了温敏性离子液体凝胶催化剂。采用流变仪、热重分析仪、傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振波谱仪对离子液体凝胶进行表征。结果显示,PVA-Ta-[BMIM]HSO4离子液体凝胶中存在羧酸酯键和氢键,是由咪唑环和苯环的π-π堆积作用构成的混合双网络聚合物,具有较高的机械强度和韧性。以乙酸正龙脑酯为反应模型,考察了离子液体凝胶催化剂的活性,通过单因素实验法优化了离子液体凝胶催化剂合成乙酸正龙脑脂的反应条件,得到反应温度为90℃,反应时间为6 h,α-蒎烯与冰醋酸的物质的量比为1∶1。实验结果表明,该催化剂对温度产生可逆相变响应,高温时反应体系为均相,保证了催化效率,反应结束后降温凝固成为凝胶并析出。离子液体凝胶的催化活性与酸性离子液体的活性差别不大,重复使用五次后,α-蒎烯转化率保持在75%以上,乙酸正龙脑酯的选择性在8.5%以上。

Cu_(x)Co_(1-x)Al_(2)O_(4)尖晶石催化合成N-乙基苯胺的研究

以硝酸盐为金属源,NaOH为沉淀剂,采用共沉淀法制备Cu_(x)Co_(1-x)Al_(2)O_(4)(x=1,0.75,0.5,0.25,0)系列尖晶石型催化剂。采用X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线光电子能谱仪(XPS)、N 2吸-脱附、扫描电镜(SEM)、NH_(3)^(-)程序升温脱附(NH_(3)^(-)TPD)等技术对催化剂进行表征。以乙醇作为苯胺的烷基化试剂催化合成N-乙基苯胺(N-EA),考察了催化剂元素组成、反应温度、胺醇摩尔比、质量空速、反应压力对N-EA收率的影响。结果表明:Cu 0.75 Co 0.25 Al_(2)O_(4)尖晶石催化合成N-EA的最优工艺条件为反应温度240℃、质量空速1.2h-1、醇胺摩尔比为2.25、反应压力3MPa,此时N-EA收率可达81.56%,选择性高达90.82%。

γ-Mo_(2)N/C催化剂的合成及其甲酸脱氢性能研究

甲酸(FA)因其H含量较高(4.4%)、易产H_(2)、可经小平台化合物合成等优势受到广泛关注,而γ-Mo_(2)N/C对FA沿H_(2)和CO_(2)路径分解具有非常高的选择性,产生CO极少,显示出较高的应用价值。基于此,本研究采用对苯二胺和钼酸铵水溶液经前驱体制备γ-Mo_(2)N/C催化剂,并对其FA分解性能进行了原位评价,采用热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等表征手段对催化剂的结构和表面官能团进行了分析,利用DFT对FA在γ-Mo_(2)N (200)晶面的吸附构型进行了计算,在此基础上,对催化剂性能及FA在其表面的分解机理进行了研究。结果表明,γ-Mo_(2)N/C在较低温度下即可表现出极高的催化活性,提高γ-Mo_(2)N在C载体上的分散性能有效改善FA转化率。对苯二胺与钼酸铵的物质的量比为4∶1时,催化性能最佳,在160℃、100 h的FA分解实验中,催化剂性能稳定、H_(2)选择性高(N_(2)40 mL/min, CO<5.0×10^(-5))。而DFT计算表明,FA中O-H键的H原子与γ-Mo_(2)N/C (200)晶面上N原子结合的可能性更大,而C=O键的O原子更有可能与γ-Mo_(2)N/C (200)晶面上Mo原子结合。上述结果有助于明确FA在γ-Mo_(2)N/C作用下的分解机理,也显示出非贵金属催化剂γ-Mo_(2)N/C在FA分解制H_(2)方面潜在的应用前景。

高效Li-CO_(2)电池用富缺陷Co-N-C纳米片电极的制备

采用原位生长-模板保护-裂解组装策略,对双金属类沸石咪唑骨架材料(ZIFs)前驱体进行结构调控,成功制备Co-N_(x)、N-C活性位点及缺陷共存的二维钴-氮-碳纳米片(Co-N-C NFs)催化剂。Co-N-C NFs耦合了内在的Co-N-C的电子结构和外在的富缺陷的二维片层结构,为锂-二氧化碳电池(LCB)提供了有利的气-液-固三相反应界面;纳米薄片彼此交互,构建出有利于CO_(2)吸脱附、锂离子和电子迁移输运路径以及便于产物寄宿的空间结构。基于Co-N-C NFs催化剂正极构筑LCB电池,电池表现出优异的电化学性能,放电容量达到2880μAh/cm^(2),在100μA/cm^(2)的大电流密度下,放-充电平台维持在2.60 V和4.40 V,且能稳定工作超1480 h。

丁烷脱氢工艺及催化剂研究进展

C_(4)烯烃作为石油化工和聚合物行业的基础原料被广泛用于合成橡胶、塑料和特种燃料等的生产。由低碳烷烃向C 4烯烃的转化,不仅可以有效缓解我国低碳烯烃紧缺的难题,而且可以大大提升低碳烷烃的附加值。综述近年来国内外丁烷催化脱氢的技术现状与研究进展,重点论述正丁烷脱氢反应的机理、催化剂活性组分、载体及助剂对催化脱氢性能的影响,概述脱氢催化剂的失活原因,并对丁烷脱氢催化剂的研究前景进行展望。

制备条件对Ziegler-Natta催化剂性能的影响

介绍了聚烯烃技术的核心关键是催化剂,其中催化剂的制备条件对催化剂的性能有较大的影响;主要考察了母液转移时间、TiCl4与MgCl2物质的量比、内给电子体(ID)与MgCl2物质的量比、陈化反应温度等对Ziegler-Natta(Z-N)聚烯烃催化剂性能的影响。结果表明,母液转移时间、载钛过程搅拌转速、TiCl4与MgCl2物质的量比对催化剂平均粒径影响较大;ID与MgCl2物质的量比对催化剂的颗粒形貌及催化活性影响较大;陈化反应温度对催化剂的钛含量及催化活性影响较大。

钴催化糠醛还原胺化反应合成糠胺

以聚N-乙烯基咪唑、六水硝酸钴和钛酸四丁酯为原料,通过高温H2还原,制备非贵金属钴基催化剂Co/NC-TiO_(2)-800。采用X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)和孔径分析、红外光谱分析(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对样品进行了测试和表征。以糠醛还原胺化作为模型反应,测试了Co/NC-TiO_(2)-800的热催化活性,并探讨了反应路径。结果表明:以水合肼为氮源、H2为氢源,在温度100℃、H_(2)压力2.0 MPa、反应时间18 h的反应条件下糠胺收率达到99%;Co/NC-TiO_(2)-800在循环回收6次后仍具有较强的催化活性。

Co-N共掺杂碳纳米管-多孔碳构筑及其氧还原电催化性能

采用一步化学气相沉积法,以乙腈蒸气为氮源,以钴离子交换合成的沸石(CoY)为模板,制备了Co-N共掺杂碳纳米管-多孔碳氧还原催化剂(Co-N/CNT-C)。利用SEM、TEM、XRD、BET和电化学测试对催化剂组成、结构和电催化性能进行了表征。结果表明:Co-N/CNT-C-600在碱性电解质中的半波电位和极限电流密度与商业Pt/C催化剂相近,达到0.80 V和4.31 mA·cm^(-2),且循环稳定性和耐久性优于Pt/C催化剂。优异的催化性能归因于以下两点:Co-N/CNT-C-600中大量碳纳米管作为纳米级电子导体,有效加速了反应过程中的电子传递速率;被锚定在碳纳米管和多孔碳内部的催化活性位点,有效防止了连续电极反应过程中金属离子的迁移和团聚。

两步晶化合成ZSM-22分子筛及其临氢异构反应性能

采用两步晶化法,通过调节加入铝源的时间合成了一系列ZSM-22分子筛,并对其酸性位点的分布进行调控。采用XRD、SEM、N2吸附/脱附、NH3-TPD、FTIR、Py-IR、ICP、TEM-EDS等表征方法对其物相、形貌、织构性质、酸性和元素进行表征分析。结果表明,第二步晶化时,加入铝源,在模板剂诱导作用下,促使第一步晶化后高硅ZSM-22表面未晶化的无定形硅酸盐原位合成了ZSM-22分子筛,使高硅ZSM-22表面生长一层低硅铝比ZSM-22分子筛,从而使分子筛的酸性位点发生改变。制备了Pt负载双功能催化剂,研究其正十二烷的临氢异构化反应性能。结果表明,两步晶化ZSM-22分子筛可以抑制微孔内的裂化反应,获得更高异构产物选择性,其中S6-C在330℃时,转化率为89.3%,选择性89.4%,产率79.8%。通过两步晶化方式合成的ZSM-22分子筛,活性位点更多地位于分子筛的外表面和孔口附近,进而改变其异构体产物的分布,降低支链位于碳链端位异构体的比例,更倾向于生成支链位于碳链中间位置的异构体,S12-C的2-甲基十一烷分布比例比常规ZSM-22降低10%左右。

ZSM-22分子筛合成及其正十二烷烃临氢异构化性能:模板剂和动态晶化的影响

以二乙胺(DEA)或1,6-己二胺(DAH)为模板剂,分别在静态或动态条件下合成具有不同形貌和聚集状态的ZSM-22分子筛,采用XRD、SEM、EDS、TEM、NH3-TPD及N2吸附/脱附表征手段对其进行表征分析。并负载Pt在Al2O3上和ZSM-22机械混合制备双功能催化剂,考察其正十二烷的临氢异构化反应性能。结果表明,模板剂和动态晶化会改变ZSM-22分子筛的形貌及聚集状态,并且会影响其酸性、比表面积和临氢异构活性。其中,以二乙胺为模板剂,静态晶化72h合成的ZSM-22具有最优的催化性能,在310℃反应温度下,正十二烷异构化转化率为66%时,异构十二烷的选择性达到90%。但是,模板剂及动态晶化条件对单支链异构体的产物分布影响较小,异构体产物以支链靠近端位的2-甲基十一烷为主,且随着反应温度升高,2-甲基异构体选择性明显降低。

N掺杂活性炭负载Pd催化对甲酰基苯甲酸选择性加氢

采用等体积浸渍法制备了N掺杂活性炭负载的Pd(Pd/WH-C)催化剂,通过N_(2)吸附-脱附、FTIR、SEM、TEM、XRD、XPS、H_(2)-TPR等手段对催化剂进行了表征,并将Pd/WH-C催化剂用于对甲酰基苯甲酸(4-CBA)选择性加氢反应,比较了它与商业Pd/C催化剂的催化性能。表征结果显示,N掺杂提高了活性炭载体的比表面积、介孔体积及Pd纳米颗粒的分散度,增强了Pd纳米颗粒与活性炭之间的相互作用,有效抑制了Pd纳米颗粒的流失和烧结。实验结果表明,在280℃和7.7 MPa条件下反应1 h,Pd/WH-C催化剂上4-CBA的初始转化率为97.5%,催化剂循环使用6次后4-CBA转化率下降38.4百分点,优于商业Pd/C催化剂,显示出良好的稳定性。

CO_(2)的N-甲酰化反应研究进展

二氧化碳(CO_(2))的N-甲酰化反应是CO_(2)在还原剂的作用下,与有机胺类化合物反应生成N-甲酰胺类化合物的反应。CO_(2)的N-甲酰化反应既能够实现CO_(2)的资源化利用,有助于减少温室气体排放,同时能够将廉价的CO_(2)转化为高附加值的有机化学品,如N,N-二甲基甲酰胺和N-甲酰吗啉等,拓展CO_(2)下游转化利用的反应网络。对近年来CO_(2)的N-甲酰化反应的催化剂体系、催化机理和反应工艺等方面进行综述,阐述该反应研究过程中所面临的问题,并展望其未来发展方向。

低缠结超高相对分子质量聚乙烯的制备及表征

为解决传统Ziegler-Natta催化剂(简称Z-N催化剂)制备的超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)缠结程度较高、加工困难等问题,以MgCl_(2)、TiCl_(4)、异辛醇、正硅酸四乙酯(或邻苯二甲酸二己酯)为主要原料,采用化学反应法制备了氯化镁负载型Z-N催化剂cat1(或cat2)。分别以cat1、cat2为主催化剂、三乙基铝为助催化剂,采用淤浆聚合工艺制备了低缠结UHMWPE,测定了cat1、cat2的粒径分布和金属元素质量分数,考察了聚合温度、时间对催化剂催化活性和UHMWPE的黏均相对分子质量(M_(v))的影响,并使用流变分析法和DSC热力学退火法对UHMWPE的缠结程度进行了表征。结果表明,制备的cat1、cat2与设计相符,在聚合反应温度分别为65和70℃、反应5 h时,cat1、cat2催化活性分别达到27700、37700 g PE/g cat,制备的UHMWPE的Mv分别为6.01×10^(6)、5.03×10^(6),起始储能模量分别为0.21、0.13 MPa,缠结程度低于商品化UHMWPE。

有机液体储氢中全氢化乙基咔唑催化脱氢研究进展

在碳达峰碳中和的背景下,能源结构转型势在必行。氢能是以非化石能源为主体的新型能源系统的重要能量载体。目前氢能的发展瓶颈在于氢气的储运。以乙基咔唑/全氢化乙基咔唑为代表的有机液体储氢技术提供了一种安全、高效的储氢方式。全氢化乙基咔唑脱氢温度高、催化剂稳定性差等问题是限制该技术大规模应用的主要挑战。基于此,介绍了全氢化乙基咔唑催化脱氢过程的反应机理,阐述其反应路径、反应动力学、催化反应过程;综述了目前脱氢催化剂的研究进展,对脱氢催化剂的循环性能进行总结,并归纳了失活机理;结合脱氢反应的特点提出反应器设计的挑战,并介绍目前典型的脱氢反应器。最后,针对现阶段全氢化乙基咔唑脱氢反应的潜在挑战,对该技术在储氢领域的应用进行了展望。

200 N推力装置上肼类分解催化剂的应用性能

研究制备了一种单组元姿轨控发动机用肼类分解催化剂,采用200 N推力装置对其应用性能进行了研究和考察。在催化剂物化性能指标满足应用要求的基础上,利用200 N推力装置通过力学环境试验考察了催化剂力学环境适应性,通过双-10℃低温冷启动、低温稳态及脉冲、正负拉偏以及脉冲寿命热试考核程序考察了自制催化剂的低温冷启动性能、低温稳态性能、常温正负拉偏稳态性能以及脉冲寿命性能。结果表明:该催化剂肼催化分解效率在99%以上,机械强度高且力学环境适应性良好,具有较高的肼催化分解活性和稳定性,能够在200 N推力装置上于双-10℃正常启动,顺利完成了低温稳态、常温正负拉偏和脉冲寿命等考核程序,发动机室压平稳,响应特性良好,脉冲一致性好,可满足推力装置的使用要求。

Ni/Al_(2)O_(3)催化十二氢-N-乙基咔唑分解的粒径效应及动力学分析

采用浸渍法制备了不同粒径的Ni/Al_(2)O_(3)催化剂,利用XRD、H2化学吸附、N2吸附-脱附等方法对催化剂进行了表征,考察了Ni粒径和反应条件对十二氢-N-乙基咔唑(12H-NEC)脱烷基及脱氢反应性能的影响。实验结果表明,随Ni负载量的增加,Ni平均粒径逐渐增大,Ni/Al_(2)O_(3)催化剂对12H-NEC的脱氢及脱烷基活性均呈先增大后下降趋势。Ni/Al_(2)O_(3)催化剂的Ni粒径在10~70 nm范围内,Ni粒径越小越有利于12H-NEC稳定性,适宜的脱氢温度为220℃。在10Ni/Al_(2)O_(3)催化剂作用下,12H-NEC脱烷基反应为一级动力学控制,指数前因子和表观活化能分别为1.27×10^(6) h^(-1)和79.30 kJ/mol。

Mn对Ru/SiO_(2)催化2,5-己二酮与伯胺合成N-取代-2,5-二甲基吡咯烷的促进作用

采用共浸渍法制备了Mn掺杂的Ru/SiO_(2)催化剂,将其用于2,5-己二酮与伯胺经Paal-Knorr/加氢级联反应合成N-取代-2,5-二甲基吡咯烷,利用XRD,TEM,NH3-TPD,XPS等方法探究了Mn对催化剂结构和性质的影响,并考察了催化剂的稳定性与适用性。实验结果表明,Mn掺杂可提高催化剂中Ru纳米粒子的分散度和催化剂的酸性位,进而提高催化剂的性能。当Ru/Mn摩尔比为1∶2时,催化剂的催化活性最高,在H2O溶剂中130℃、氢气压力3 MPa下反应90 min,2,5-己二酮转化率和N-丁基-2,5-二甲基吡咯烷的收率均达到100%。催化剂重复使用9次后仍保持高活性,且催化剂具有良好的普适性,为N-取代吡咯烷类化合物的绿色合成提供了一种新思路。

球形Ziegler-Natta催化剂在中石化环管聚丙烯工艺装置的应用

在中国石化茂名分公司国产第二代环管聚丙烯工艺装置上,采用国产球形Ziegler-Natta催化剂(催化剂1)生产了PPH-T03、N-Z30S和PPR-M55-S三种牌号聚丙烯。研究了球形催化剂在生产三种牌号聚丙烯时的催化剂效率和氢调性,同时分析了各牌号聚丙烯的粉料粒径及产品质量,并将其与另一个国产球形催化剂(催化剂2)进行了对比分析。实验结果表明,与催化剂2相比,两种催化剂生产的聚丙烯在产品质量上相当,但催化剂1的氢调性更加优异,更有利于装置生产高熔融指数产品。