绿色催化剂Al_(2)(SO_(4))_(3)•18H_(2)O合成乙酸乙酯

酯化反应是高中非常重要的实验,但是浓硫酸作为催化剂存在危险性高、副产物多、环境污染性强等缺点,将常见、便宜、低毒性、具有高效催化效率的Al_(2)(SO_(4))_(3)•18H_(2)O作为催化剂,利用无水乙醇和冰醋酸合成乙酸乙酯,反应结束后,Al_(2)(SO_(4))_(3)•18H_(2)O通过简单过滤即可回收利用,适合应用于中学课堂实验中。

无碱CO_(2)加氢高效制甲酸Pd/g-C_(3)N_(4)催化剂的单原子和纳米簇的协同作用

气候变化威胁人类的生存.化石燃料的过度使用导致CO_(2)持续排放是引起全球变暖和气候变化的主要因素,须尽快减少CO_(2)排放.捕获CO_(2)并将其转化为高附加值的燃料和化学品从而循环利用是减少CO_(2)净排放的有效措施.其中,CO_(2)催化加氢制甲酸(HCOOH)是碳捕获与利用(CCU)的有效途径之一,其产物HCOOH可用于防腐剂、牲畜饲料抗菌剂和食品添加剂,也可作为氢载体和直接甲酸燃料电池的燃料.目前,工业上生产HCOOH的工艺包括两个步骤:甲醇和CO在强碱条件下反应生成甲酸甲酯(HCO_(2)CH_(3)),随后水解为HCOOH.该工艺利用来自化石燃料的两种原料,排放出大量CO_(2),同时在水解步骤中使用了过量的酸性水,因此对生态环境产生一定的危害.近年来,以CO_(2)为可再生原料合成HCOOH被广泛研究,人们探索了电化学、光化学、生物和热化学反应等多种途径将CO_(2)还原为HCOOH,以期实现CO_(2)循环利用.上述方法距实际应用尚有一定距离,其中,CO_(2)催化加氢制HCOOH过程最先进,它与当前许多化学工业过程相似.由于CO_(2)分子的化学稳定性,CO_(2)加氢生成HCOOH在热力学上不利,可通过有机碱和无机碱形成甲酸-碱配合物,推动反应向生成HCOOH方向移动.然而,从甲酸基配合物中提取HCOOH需要额外的分离步骤,因此在无碱条件下直接将CO_(2)加氢生成HCOOH非常重要.本课题组致力于研究无碱条件下g-C_(3)N_(4)负载的Pd(记为Pd/CN)催化剂催化CO_(2)加氢合成HCOOH,前期研究(Chem.Commun.,2016,52,14302-14305和J.Catal.,2021,396,395-401)发现,通过控制Pd负载量可改变催化剂中Pd单原子/Pd纳米团簇的比例,且当两种状态Pd达到最佳比例时,催化剂催化活性最高.这表明在无碱CO_(2)加氢过程中,Pd单原子与纳米团簇间存在协同作用.此外,最近有关于单原子和纳米团簇在负载金属催化剂中不同作用的报道,如NixMg1-xO催化逆水气变换反应,Ir1/In_(2)O_(3)和Pd/Fe_(3)O_(4)催化CO_(2)加氢制乙醇反应等,这些工作得出相似的结论:单原子金属对CO_(2)活化有效,而纳米团簇对H_(2)活化有效.这对于设计以CO_(2)和H_(2)为反应物的金属催化剂很重要.本工作旨在考察类似的机理是否适用于Pd/CN催化剂在无碱条件下催化CO_(2)加氢制HCOOH过程.通过控制Pd负载量,合成了含有不同比例Pd单原子和Pd纳米团簇的Pd/CN催化剂,Pd与g-C_(3)N_(4)表面碱性位间的强静电相互作用使合成含有大量Pd单原子的Pd/CN催化剂成为可能.在Pd/CN催化剂催化无碱CO_(2)加氢制HCOOH过程中,当两种状态Pd达到最佳比例时,Pd单原子和Pd纳米簇之间存在协同作用,此时催化剂活性最高.实验表明,Pd纳米簇主要通过解离吸附参与H_(2)活化,Pd单原子对CO_(2)活化更有效.在最佳单原子比(单原子数/(单原子数+纳米簇)为41%)时,该催化剂表现出最高的活性,优于文献报道的相似反应条件下Pd催化剂活性.这些发现将为以CO_(2)和H_(2)分子为反应物的反应的催化剂设计提供一定的参考.

Co_(3)O_(4)-MMT催化剂的制备及其N_(2)O催化分解性能

以MMT为载体,采用原位聚合-配位沉积法制备3种不同Co负载量的Co_(3)O_(4)-MMT催化剂。采用N 2物理吸附、XRD和TEM对载体和催化剂进行表征,并在连续流动微反装置上考察其N_(2)O催化分解性能。结果表明,与Co_(3)O_(4)催化剂相比,Co_(3)O_(4)-MMT催化剂的比表面积显著增大,且活性组分Co_(3)O_(4)具有较高的分散状态。Co_(3)O_(4)-MMT催化剂的催化活性随着Co含量的增加先升后降,其中0.015Co-MMT表现出最佳的催化活性,其活性远高于Co_(3)O_(4)催化剂,同时,该催化剂还表现出良好的催化稳定性和较好的杂质气体耐受性。

块体PdO/Co3O4-CeO2催化剂的制备与性能研究

通过共沉淀法制备出了用于CH4气体氧化反应的块体PdO/Co3O4-CeO2催化剂,并对其主要制备参数进行了详细考察,得出的最佳制备参数如下:Ce(NO3)3的添加量为0.05 g,NH4HCO3溶液(0.1 g/mL)的添加量为5 mL,焙烧温度为300℃。利用X-射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)技术对其成分、晶体结构及微观形貌进行了表征并分析了催化机理。在测试催化剂性能的过程中,发现催化剂可在250℃下促使CH4气体被快速氧化,且该催化剂展现出了优良的重复使用性。

CuO对Co_3O_4-CeO_2催化剂富氢气条件下CO优先氧化性能的影响

CO优先氧化方法是去除富氢气CO中最为有效的方法,而且钴铈催化剂又受到重点研究和关注。通过共沉淀法制备不同CuO掺杂量的8Co_3O_4-1CeO_2-c CuO催化剂,使用透射电镜、高分辨透射电镜、X射线粉末衍射、N_2吸附-脱附和程序升温还原以及比表面积等测试手段对催化剂进行表征,并对其在富氢气条件下CO优先氧化性能进行研究。结果表明,掺杂适量CuO的钴铈催化剂,其催化活性较未添加CuO的催化剂明显提高,其中钴铈铜物质的量比为8∶1∶1的催化剂其CO完全转化温度降低至115℃,同时添加适量CuO的催化剂粒径明显减小,表面分散度改善,增强了Cu-Co-Ce间相互作用,具有较好的催化活性。

不同方法制备的Ni/ZrO_2-CeO_2-Al_2O_3催化剂对CH_4-CO_2重整反应的催化性能

采用水热合成法、溶胶凝胶法和共沉淀 负载法制备了相同NiO含量的Ni ZrO2 CeO2 Al2 O3催化剂 ,考察了它们在CH4 CO2 重整反应中的催化性能及稳定性 ,测定了积碳量 .用CO2 程序升温脱附方法测试了它们的CO2 吸附性能 ,用H2 程序升温脱附方法测试了表面Ni的分散度 .结果表明 ,随温度升高 ,CH4和CO2 转化率降低的顺序是 :溶胶凝胶法≈共沉淀 负载法 >水热合成法 ,并且反应产物中n(CO) n(H2 ) 比随温度升高而降低 .水热法和共沉淀 负载法制备的催化剂稳定性好 ,且前者的活性比后者高 ;溶胶凝胶法制得的催化剂活性较高 ,但易失活 .积碳量大小顺序是 :水热法 >溶胶凝胶法 >共沉淀 负载法 .与其他方法制备的催化剂相比 ,水热法制备的催化剂对CO2 的吸附量更大 ,而且积碳主要存在于载体上 。

整体式Co_3O_4/YSZ-γ-Al_2O_3+CYZ催化剂上的甲烷催化燃烧

用质量比为3∶2的YSZ-γ-Al2O3和CeO2-Y2O3-ZrO2的混合物(以YSZA+CYZ表示)作载体,制备了不同Co3O4含量的整体式甲烷燃烧催化剂,同时制备了分别以YSZA和CYZ为载体的催化剂作为对比,研究了它们老化前后的反应性能,并用BET,XPS,XRD,TPR等研究了催化剂的比表面、表面状态、晶相结构和还原性能.结果表明,YSZ-γ-Al2O3和CeO2-Y2O3-ZrO2混合载体能有效地抑制CoAl2O4的生成,并能充分发挥各自的优点,因此负载一定量的钴后表现出很高的甲烷催化燃烧活性和抗老化性,尤其是含8wt%Co3O4的样品性能最佳,有望成为实用的甲烷燃烧催化剂之一.

CeO_2和Co_3O_4助剂对镍基催化剂上CH_4积碳和CO_2消碳性能的影响

采用脉冲微反技术研究了添加CeO2 和Co3 O4助剂对镍基催化剂上CH4积碳和CO2 消碳性能的影响 ,并用BET ,TGA ,XPS及CO2 TPSR等技术对催化剂进行了表征 .结果表明 ,添加CeO2 可以提高活性原子Ni0 中d电子的密度 ;Ni0 原子中d电子密度的增加在一定程度上抑制了CH4分子中C H键σ电子向d轨道的迁移 ,降低了CH4裂解积碳性能 ;同时加强了Ni0原子d轨道向CO2 空反键π轨道的电子迁移 ,促进了CO2 分子的活化 ,提高了CO2 的消碳活性 .助剂Co3 O4的添加则促进CH4的裂解积碳 ,抑制了CO2 的消碳 .分析表明 ,活性金属与半导体助剂之间存在的金属 半导体相互作用是影响这种机制的主要因素 .

N_2O在Au/Co_3O_4和Au/ZnCo_2O_4催化剂上的分解反应(英文)

通过调变HAuCl4溶液的pH值和Au负载量,用沉积-沉淀法制备了一系列Au/Co3O4催化剂,并采用AES、BET、XRD、SEM、XPS和H2-TPR等技术对催化剂的结构和组成进行了表征,考察了制备条件对其在有氧气氛中催化N2O分解反应性能的影响规律,得到了催化剂最佳制备条件:HAuCl4溶液pH值为9,Au负载量为0.29%。催化测试结果表明:虽然ZnCo2O4的催化活性优于Co3O4,但0.31%Au/ZnCo2O4的活性和稳定性低于0.29%Au/Co3O4。500℃、在含氧气氛中连续反应10 h,两者均可完全分解N2O,但在含氧、含水气氛中0.29%Au/Co3O4和0.31%Au/ZnCo2O4上的N2O转化率分别为92%和63%。究其原因,发现Au/Co3O4中Au和Co组分间存在协同效应,而Au/ZnCo2O4中Au和Co组分间则没有协同效应。

镍基气凝胶催化CH_4-CO_2重整制取合成气反应的研究 Ⅰ.制备方法对NiO-CeO_2-Al_2O_3催化剂物化性质的影响

采用浸渍法、溶胶 凝胶过程与普通干燥、超临界干燥过程相结合的方法制备了具有不同结构特点的NiO CeO2 Al2 O3催化剂 ,分别为浸渍型催化剂 (iNCA)、干凝胶催化剂 (xNCA)和气凝胶催化剂 (aNCA) ,利用BET、TEM、XRD、TPR、NH3 TPD、H2 TPD等方法对各催化剂样品的物化性质进行了考察。研究结果表明 ,经 82 3K焙烧后 ,镍含量为 9%的各催化剂样品中镍物种均分散良好 ;与iNCA相比 ,以溶胶 凝胶法为基础制备的xNCA和aNCA中镍物种与载体的相互作用强并且存在状态均一 ;三种催化剂中 ,气凝胶样品具有比表面积高、堆密度低、表面酸中心数多及表面镍分散度高的特点。

CH_4检测元件中Pd/Al_2O_3催化剂的制备及反应性能

为提高矿井CH4浓度检测中催化元件的稳定性和可靠性,针对催化元件中催化剂性能这一核心问题进行研究是解决问题的关键.对催化剂结构的表征以及对催化元件工作性能和催化剂反应性能进行了测试,结果表明:经900℃焙烧处理的催化剂载体A l2O3具有适宜于反应的颗粒分散度与孔径分布,催化元件表现出较好工作性能.采用真空干燥处理制备的负载量为3%的Pd/A l2O3催化剂具有较高的反应活性;但助剂的加入使得反应活性有所降低;采用HC l作竞争吸附剂可使活性组分均匀分布于A l2O3内孔;载体的二次成型工艺在一定程度上降低了电桥的零点漂移,提高了催化元件的稳定性.

p-n结型光催化剂Co_3O_4/In_2O_3的制备、表征及其光催化性能的研究

p-n结型Co3O4/In2O3光催化剂是用共沉淀法制备的,并用X射线衍射对其进行表征。用光催化还原Cr6+和光催化氧化甲基橙的效率来评价该催化剂的活性。实验分别研究了Co3O4的掺杂比、焙烧温度和焙烧时间对光催化活性的影响。实验结果表明,Co3O4的最佳掺杂比(质量分数)为5%。催化剂的最佳焙烧温度和最佳焙烧时间分别为300°C和2h。在可见光和紫外光的照射下,p-n结型光催化剂Co3O4/In2O3的光催化氧化活性和光催化还原活性均比纯In2O3的高。实验同时还探讨了影响p-n结型光催化剂Co3O4/In2O3催化活性的机理。

Pd/Al_2O_3催化剂上CH_4选择性还原NO的研究

考察了Pd/Al2O3、In/Al2O3和Co/Al2O3对甲烷选择性还原NO的催化活性。结果表明,采用浸渍法制备的Pd/Al2O3I、n/Al2O3和Co/Al2O3三种催化剂,在有氧气氛下,用CH4作还原剂催化还原NO时,Pd/Al2O3催化剂的活性最佳,热稳定性好,在550℃,用CH4选择还原NO,Pd/Al2O3催化剂表现出较强的催化能力,NO的转化率达到100%。在高空速实验中,该催化剂亦表现出较高的活性,其活性顺序为Pd/Al2O3>In/Al2O3>Co/Al2O3。实验研究了助催化剂、氧含量以及空速对Pd/Al2O3催化剂活性的影响。

SiO_2/Co_3O_4核壳催化剂对AP热分解的催化性能研究

采用改良的St觟ber法制备粒径约为200 nm的单分散球形SiO2颗粒,以此为内核,分别通过液相沉淀法和尿素均匀沉淀法制备包覆形式不同的新型SiO2/Co3O4核壳式纳米催化剂。采用X-射线衍射分析(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱分析(IR)、拉曼光谱分析(Raman)、BET比表面积测试等手段对产物进行表征,利用差式扫描量热仪(DSC)考察SiO2/Co3O4复合物对高氯酸铵(AP)热分解反应的催化作用,探讨不同包覆形式对其催化活性的影响。结果表明,两种方法制备得到的SiO2/Co3O4复合物分别为层包覆和粒子包覆,比表面积大,具有明显的核壳结构,且粒子包覆形式的SiO2/Co3O4对AP热分解反应的催化效果最好,使AP的高温分解温度降低了110℃,放热量增加了662 J·g-1。

单分散Co_3O_4@SiO_2核壳催化剂的制备及N_2O催化分解性能

N_2O是一种重要的温室气体,且对臭氧层有很大的破坏作用,而直接催化分解法是除去N_2O最经济有效的方法之一。针对目前报道较多的钴氧化物催化剂活性较差的问题,将包覆型Co_3O_4核壳材料引入N_2O直接催化分解反应,利用核壳结构的限域特性与壳层的多孔孔道使Co_3O_4分散性增加,粒径减小,金属载体相互作用与接触反应界面增强,从而提高了催化剂在N_2O直接催化分解反应中的低温活性。此外,还制备了一系列不同金属含量的Co_3O_4@SiO_2球形核壳催化剂来研究包覆结构对催化剂性能的影响,通过X射线荧光光谱(XRF)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、N_2物理吸附、H_2-程序升温还原(H_2-TPR)等表征,证实在保证稳定单分散核壳结构的前提下,活性Co_3O_4位点越多,催化剂反应活性越好。

载体焙烧温度对Pd/Al_2O_3催化剂催化6-氯-3-硝基甲苯-4-磺酸液相加氢合成CLT酸的催化性能影响

以不同焙烧温度得到的氧化铝为载体,采用浸渍法制得负载型Pd/Al_2O_3催化剂,并将该催化剂应用于6-氯-3-硝基甲苯-4-磺酸液相加氢合成2-氨基-4-甲基-5-氯苯磺酸的反应中,结果表明,载体的焙烧温度为500℃,反应温度为100℃,反应压力为3 MPa,反应时间为2 h,Pd负载量为0.2%,催化剂用量为2 g时,6-氯-3-硝基甲苯-4-磺酸转化率最高,转化率为95.4%。此外,考察了不同脱氯抑制剂对Pd/Al_2O_3催化剂性能和脱氯反应的影响,发现在100℃时,吗啡啉能够有效抑制脱氯副反应的发生。通过XRD、BET、ICP技术对催化剂的物相组成、比表面积和贵金属含量进行了表征,发现Pd高度分散在γ-Al_2O_3载体上。

一步水热合成Y-Co_3O_4复合氧化物催化剂及催化分解N_2O（英文）

用一步水热、分步水热、浸渍等方法分别制备Y-Co_3O_4复合氧化物,用于催化分解N_2O的反应,其中,一步水热法制备的催化剂活性较高。再用一步水热法制备了不同Y/Co物质的量比的Y-Co_3O_4复合氧化物,在优化出的催化剂(0. 03YCo_3O_4)表面浸渍K_2CO_3溶液,制备K改性催化剂(0. 02K/0. 03Y-Co_3O_4)。用X射线衍射(XRD)、N_2物理吸附、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、O_2程序升温脱附(O_2-TPD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子谱(XPS)等技术表征催化剂结构。研究发现,Co_3O_4和Y-Co_3O_4同为尖晶石结构,但Y-Co_3O_4的催化活性显著高于Co_3O_4。K改性增加了催化剂表面的活性位(Co^(2+)),还有利于吸附氧的脱除,从而提高了催化剂活性。在无氧无水、有氧无水、有氧有水气氛中,K改性催化剂上的N_2O全分解温度分别为325、350、375℃,催化剂活性较高。有氧有水气氛350℃连续反应50 h,K改性催化剂上N_2O分解率保持90%以上,稳定性较高。研究发现,Y-Co_3O_4及K改性催化剂上N_2O分解反应的Ea和lnA之间存在动力学补偿效应。

制备方法对Ni-Al2O3催化剂在CO2-CH4重整反应中催化性能的影响

为提高镍基催化剂的干法重整活性,采用溶液燃烧法、等体积浸渍法、胶体磨循环浸渍法和水热-沉积法制备了SCM、IM P、T310和HTP四种催化剂,在800℃考察了其在CO2-CH4重整反应中的催化性能,并结合ICP-AES、N2吸附-脱附、XRD、H2-TPR和TEM等表征手段对催化剂进行分析。结果表明,水热-沉积法和胶体磨循环浸渍法制备的催化剂比表面积较大,分别为190.83和182.21 m2/g,可为反应提供较多的接触面积,进而提高催化剂的初始活性(HTP试样CH4和CO2初始转化率相对较高,分别达85.15%和90.84%);而溶液燃烧法和等体积浸渍法制备的催化剂具有较多的Ni Al2O4尖晶石,其还原峰面积占总还原峰面积90%以上,还原后可获得更多晶粒粒径更小的稳定活性组分Ni(SCM和IMP试样稳定性更好,反应50 h后活性超过HTP和T310试样,100 h后CH4转化率方降至50%以下)。因此,决定催化剂稳定活性的更重要的因素应该是活性组分Ni晶粒粒径的大小及其抗烧结能力的强弱。

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.

磁性超细固体酸催化剂SO_4^(2-)-ZrO_2/Fe_3O_4的组装及表征

将磁性Fe3O4 纳米材料和SO2 -4 ZrO2 固体酸进行组装 ,制得一系列具有磁性和超细粒子结构的固体酸催化剂SO2 -4 ZrO2 /Fe3O4 .采用XRD ,TG DTA和XPS等分析测试手段对催化剂的结构和性能进行了表征 .并分析和测试了催化剂的磁学性能、比表面积、粒度分布和元素的组成等物理化学性质 .该催化剂具有较小的粒度、较高的磁性及酯化催化活性 ,对乙酸丁酯合成反应的催化活性可达 66% ;利用Fe3O4 的磁性可对催化剂进行分离和回收 .经高温处理后 ,固体超强酸的形成对催化剂磁性、比表面积。