基于晶格匹配Pt-Co-ZnO三元界面催化剂设计及其催化CO_(2)加氢性能

针对精准构建多组分固体催化剂纳米多元界面的难题,鉴于六方晶型氧化亚钴(hcp-CoO)与氧化锌(ZnO)具有超高的晶格匹配度(大于99.8%),采用晶格匹配策略定向构建Pt-Co-ZnO三元界面,设计合成了三元催化剂Pt-ZnO@CoO,并利用扫描电镜(SEM)、扫描透射电镜(STEM)、能量色散X射线光谱(EDX)、X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)、氢气程序升温还原(H_(2)-TPR)、二氧化碳程序升温脱附(CO_(2)-TPD)等方法对其形貌、元素分布、物相结构、元素含量、还原能力和吸附能力进行了表征,进而在固定床反应器上评价了其CO_(2)加氢反应的催化性能。结果表明:在制备的Pt-ZnO@CoO催化剂上,Co、Pt均高度分散于ZnO表面;催化剂经过还原处理,CoO和Pt前体被还原为纳米颗粒,从而形成Pt-Co-ZnO三元界面;Pt-ZnO@CoO催化剂对CO_(2)加氢反应显示出优异的催化活性和稳定性,这是因为其具有高密度的界面位点、较强的还原能力和较强的CO_(2)吸附能力。

乙醇/水溶剂体系中Pt-Co/ZrO_2催化剂上肉桂醛的选择性加氢性能

研究了乙醇/水溶剂体系中Pt-Co/ZrO2催化剂上肉桂醛的选择性加氢性能.研究结果表明,在乙醇/水溶剂体系中,催化剂Pt-0.4%Co/ZrO2具有良好的肉桂醛加氢活性和生成肉桂醇的选择性.载体ZrO2的织构性质对Pt-Co/ZrO2催化剂的活性具有重要影响,具有较大孔径、高比表面积的载体有利于活性组分的分散和反应底物的吸附,提高了催化剂的加氢活性.以KBH4为还原剂,由于催化剂中产生Pt-Co-B的协同作用,可显著提高催化剂的加氢活性和肉桂醇的选择性.

ZrO_2助剂对Ni/SiO_2催化剂CO甲烷化催化活性及其吸附性能的影响

采用连续流动微反装置和原位漫反射红外光谱法考察了Ni/SiO2及添加ZrO2助剂的Ni/ZrO2-SiO2催化剂CO甲烷化催化活性和吸附性能。结果表明,在CO体积分数1%、空速5000 h-1、常压的反应条件下,200℃时Ni/ZrO2-SiO2催化剂可将CO完全转化。而相同反应条件下Ni/SiO2催化剂上CO的转化率仅为35%,直至270℃时方可将CO完全转化。由此可见,ZrO2助剂的添加明显提高了Ni/ZrO2-SiO2催化剂的CO甲烷化催化活性。同时,ZrO2助剂的添加显著提高了Ni/ZrO2-SiO2催化剂对CO的吸附能力,H2存在时可通过在较低温度时形成较多的桥式羰基氢化物来提高Ni/ZrO2-SiO2催化剂的CO甲烷化催化活性;CO甲烷化反应条件下,Ni/SiO2和Ni/ZrO2-SiO2催化剂上C—O键的削弱和断裂是经由羰基氢化物-多氢羰基氢化物的途径,而不是经由C—O键的直接断裂途径。

以ZrO_2-TiO_2为载体的整体式锰基催化剂应用于低温NH_3-SCR反应(英文)

以MnO2为活性组分,Fe2O3为助剂,制备了以TiO2及ZrO2-TiO2为载体的整体式催化剂.考察了它们在不同温度焙烧后应用于富氧条件下,NH3选择性催化还原(NH3-SCR)氮氧化物的低温反应性能和高温稳定性.用X射线衍射(XRD)实验、比表面积测定(BET)、储氧性能测定(OSC)及程序升温还原(H2-TPR)等方法对催化剂进行了表征.结果表明,以ZrO2-TiO2为载体的催化剂具有很好的高温热稳定性,并具有较高的比表面积和储氧能力,同时具有较强的氧化能力.催化剂的活性测试结果表明,以ZrO2-TiO2为载体的整体式锰基催化剂明显地提高了NH3-SCR反应的低温活性,具有良好的应用前景.

催化剂Ru/ZrO_2-CeO_2催化湿式氧化苯酚

催化剂Ru/ZrO2-CeO2催化湿式氧化苯酚的过程表明,Ru/ZrO2-CeO2可以显著提高COD和苯酚去除效果,当反应温度为170℃,压力为3 MPa,反应120 min后,COD和苯酚的去除率分别达到了99%和100%.试验还考察了不同反应条件对苯酚溶液COD去除的影响,并获得了最优的反应条件:温度为170℃,压力为3 MPa,催化剂的投加量为5 g/L,搅拌速度为500 r/min.通过对中间产物的分析,本研究提出了催化湿式氧化苯酚的简单路径图,认为苯酚首先被氧化成小分子有机酸,接着小分子有机酸被氧化成二氧化碳和水.前一个过程是快速反应,后一个过程中的乙酸氧化是慢速过程,需要在高温下才能完成.乙酸的氧化主要是自由基攻击α碳上的C—H键,先生成甲酸,并最终生成二氧化碳和水.

Ni/ZrO_2催化剂上甲烷水蒸气重整反应的研究

研究了Ni/ZrO2催化剂对甲烷水蒸气重整制合成气的反应性能。考察了催化剂的还原温度、载体焙烧温度以及反应温度、原料配比和空速等对催化剂性能的影响。利用XRD、TEM、XPS等手段对催化剂的织构形貌进行了表征。研究表明,Ni/ZrO2催化剂用于甲烷水蒸气重整制合成气不仅具有较高的活性,也具有较好的稳定性。水蒸气比增加,CH4转化率增大、CO选择性下降。CH4转化率及CO选择性均随空速增大而下降。使用10%Ni/ZrO2催化剂,在650℃、空速1 984×104h-1、原料气配比H2O∶CH4∶N2=2∶1∶2 67的条件下,获得CH4转化率85%、CO选择性70%的结果。

CO_2重整CH_4纳米ZrO_2负载Ni催化剂的研究(Ⅰ)——与常规载体上Ni催化剂的比较

在 Ni负载量相近 (约 5 % )时 ,比较了由超临界干燥得到的纳米 Zr O2 -AS为载体制备的 Ni/Zr O2 -AS与几种常规载体 (γ-Al2 O3,Ti O2 ,Si O2 和 Zr O2 -CP)负载的 Ni催化剂对 CO2 重整 CH4制合成气反应的催化性能 .研究结果表明 ,γ-Al2 O3,Ti O2 ,Si O2 和 Zr O2 -CP负载 Ni催化剂表现出明显的失活过程 ,而 Ni/Zr O2 -AS催化剂在反应 2 0 0 h后活性未下降 .“纯 Zr O2 -AS”载体本身不仅能催化生成合成气的反应 ,而且活性稳定 .TPO测定结果表明 ,负载在这种活性 Zr O2 -AS载体上的

铈锆比对贵金属催化剂Pt/CeO_2-ZrO_2性能的影响

采用共沉淀法制备了不同比例的CeO2-ZrO2混合物,并以此作为载体用浸渍法制备了一系列Pt/CeO2-ZrO2催化剂。通过对催化剂样品的XRD、BET和OSC表征,最后用模拟汽车尾气对催化剂进行活性评价。结果表明当Ce/Zr=1时,催化剂的低温活性和热稳定性最好。

Mo/ZrO_2催化剂上甲烷选择氧化制甲醛

制备了一系列甲烷选择氧化制甲醛的Mo/ZrO2 催化剂 .采用催化剂性能评价、BET比表面积测定、XRD、共焦显微激光拉曼光谱、H2 TPR和XPS等方法研究比较了不同Mo担载量催化剂的性能及其结构和性质 .实验结果表明 :Mo/ZrO2 催化剂具有催化选择氧化甲烷制甲醛的性能 ,且对甲醛有较高的选择性 .在所考察的范围内 ,随着催化剂Mo担载量的增加 ,甲烷的转化率增加 ,甲醛的选择性增加 ,甲醛的比活性增加 .随着反应温度的升高 ,甲烷的转化率增加 ,甲醛的选择性降低 ,甲醛比活性升高 .Mo/ZrO2 催化剂中主要含有ZrO2 和Zr(MoO4 ) 2 .催化剂的性能和性质与催化剂中Zr(MoO4 ) 2 的性质密切相关 .随着Mo担载量的增加 ,Zr(MoO4 ) 2 晶粒尺寸增大 ,并且其含量增加 ;ZrO2 晶粒尺寸基本不变 .Zr(MoO4 ) 2 晶粒尺寸增大和含量增加导致催化剂的比表面积降低 ,使甲烷选择氧化生成甲醛的钼氧物种增多 ,催化剂的还原温度升高和表面Mo的配位不饱和程度降低 .从而使得Mo含量较高的催化剂 (12 %Mo/ZrO2 )

ZrO_2在Cu-ZnO-ZrO_2甲醇水蒸汽重整制氢催化剂中的作用

通过对一系列Cu-ZnO-ZrO2甲醇水蒸汽重整(SRM)催化剂的XRD、TEM和BET表征及催化性能测定,研究催化剂中ZrO2对催化剂粒径、比表面以及对SRM反应性能的影响.结果表明,ZrO2的加入,使催化剂的粒径从15nm降至10nm(其中CuO和ZnO的平均粒径分别从7.7和10.4nm降至3.9和8.7nm),BET比表面从60m2·g-1增至78m2·g-1.随着催化剂含ZrO2量不同,甲醇的转化率和H2、CO2的选择性均产生变化,当催化剂中Zr含量为24.0%(w),反应温度为220℃,水、醇摩尔比为1.3时,甲醇的转化率达到51.6%,H2和CO2的选择性达到100%(CO和CH4在产物气体中的体积分数小于10-4),这一结果对甲醇燃料电池甲醇重整器的应用具有重要的意义.

CO_2重整CH_4纳米ZrO_2负载Ni催化剂的研究(Ⅱ)──催化剂组成与反应条件对催化剂性能的影响

研究了粒径为 1 5～ 1 8nm的纳米 Zr O2 -AS负载 Ni催化剂对 CO2 重整 CH4制合成气的催化性能 ,结果表明 ,Ni/Zr O2 -AS催化剂对重整反应的超常稳定催化作用不受 Ni含量的影响 ,但当 Ni质量分数低于1 0 %时 ,催化剂活性随 Ni含量增加而显著上升 ,此后 ,CH4和 CO2 的转化逐渐接近其热力学平衡值 .高空速虽然降低了反应物的转化率 ,但可得到更高的时空产率 .各种表征数据揭示 ,Ni/Zr O2 在结构上有别于传统的负载型催化剂 ,可看成是由尺寸相当 ( 1 0～ 2 0 nm)的纳米金属 Ni和纳米 Zr O2 形成的纳米复合物催化剂 .

浆态床中Cu/ZnO/Al_2O_3/ZrO_2+γ-Al_2O_3双功能催化剂一步法合成二甲醚

采用共沉淀法,制备了纤维状CD501甲醇合成催化剂,采用SEM、TEM、XRD和BET等手段对催化剂进行了表征;并将其进一步和γ-Al2O3进行混合,获得了Cu/ZnO/Al2O3/ZrO2+γ-Al2O3双功能催化剂,考察了其在浆态床中一步法合成二甲醚过程的催化特性。结果表明,相比商业催化剂(COM)和LP201催化剂,新型的CD501催化剂具有更大的比表面积和Cu/Zn分散性。对于浆态床中一步法合成二甲醚过程,采用CD501与γ-Al2O3双功能催化剂,相比采用COM或LP201与γ-Al2O3双功能催化剂,CO转化率提高了一倍,且经过270 h测试,CO转化率从61%降至57%,二甲醚时空产率从0.54 g/(g.h)降至0.48 g/(g.h),稳定性显著优于COM催化剂。当反应温度为250℃,压力为4.0 MPa,空速为3 000 mL/(g.h),氢碳比为1.0时,该催化剂应用在浆态床一步法合成二甲醚时,CO转化率为61%,DME时空产率达到0.54 g/(g.h)。

Al含量对Pt-S_2O_8^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3型固体超强酸催化剂异构化性能的影响

通过向S2O82-/ZrO2催化剂中同时引入适量的Pt和Al2O3,制备出了具有较高催化性能和高稳定性的Pt-S2O82-/ZrO2-Al2O3型固体超强酸催化剂.以正戊烷异构化反应为探针,考察了Al含量对催化剂的异构化性能的影响,并采用XRD,BET,FTIR,TPR,TG-DTA,NH3-TPD和ICP手段对催化剂进行了表征.结果表明,Al能够延迟ZrO2的晶化温度,抑制硫的分解;Al能够增加催化剂的比表面积,增强硫氧键的结合,提高催化剂的还原性能,增加催化剂的酸强度和酸总量.当Al2O3质量分数为2.5%时,Pt-S2O82-/ZrO2-Al2O3固体超强酸催化剂的催化活性最高,正戊烷异构化收率可达60.02%,选择性在98.2%以上.

Ni改性Cu/Mn/ZrO_2 催化剂上合成低碳混合醇的研究

Ni改性的Cu/Mn/ZrO2 是CO加氢合成低碳混合醇的有效催化剂 ,在较为温和的条件 (T =573K ,p =8 0MPa ,GHSV =50 0 0h- 1 )下 ,醇的时空产率为 0 36g/(ml·h) ,其中C2 +OH的选择性约 30 % .产物由直链C2 +OH和以异丁醇为主的支链醇构成 .温度和压力的提高明显促进了异丁醇的生成 .可以认为 ,Ni的添加对直链醇的生成有决定性作用 ,而异丁醇的生成取决于Zr的作用 .反应过程中甲烷等副产物的生成及水煤气变换反应可控制在合理的范围内 .另外 ,K助剂的加入可进一步促进C2 +OH的生成 .

TiO_2-SiO_2/ZrO_2催化剂的制备及催化燃烧甲苯性能

以ZrO2为载体,制备出TiO2-SiO2/ZrO2催化剂,用XRD和SEM对其进行表征;并将催化剂用于甲苯的催化燃烧,探讨了温度、气流速率、进气浓度等因素对甲苯催化效率和反应产物CO、CO2选择性的影响。结果表明:催化剂中的TiO2呈锐钛矿晶型,催化剂颗粒成功负载于ZrO2表面;随着温度升高,甲苯催化效率增大,350℃时能达到最大值100%,CO2选择性随之增大,但CO选择性却减少;气流速率增大导致甲苯催化效率增大,CO选择性稍稍增大,而CO2选择性减小;进气浓度从25 mg/L增加到100 mg/L时,甲苯催化效率逐渐减小,CO2选择性减小,CO选择性稍有增大。

水热改性SO_4^(2-)/ZrO_2催化剂的制备及其对酯化反应的催化性能

通过水热改性氢氧化锆制备了SO42-/ZrO2固体酸催化剂。以冰乙酸和正丁醇的酯化反应为探针反应,确定了固体超强酸的最佳制备条件。分别考察了浸渍硫酸浓度、硫酸浸渍时间和焙烧温度等对催化活性的影响。并以水热改性和未经水热改性氢氧化锆制备SO42-/ZrO2固体超强酸做了对比实验,采用XRD、BET对催化剂进行了表征。实验结果表明:水热改性氢氧化锆制备SO42-/ZrO2固体酸催化剂的最佳条件是:浸渍硫酸浓度为0.5mol/L,浸渍时间是120 m in,焙烧温度500℃。乙酸正丁酯较佳的合成工艺条件是:反应温度105~110℃,反应时间2 h,n(正丁醇)∶n(冰乙酸)=2∶1,催化剂用量占反应投料总质量的0.27%,冰乙酸的酯化率达99.1%。催化剂重复使用4次后催化活性降低5%。

Pd/ZrO_2-Al_2O_3催化剂的甲烷催化燃烧性能

用共沉淀法制备不同摩尔配比的ZrO_2和Al_2O_3混合载体,负载贵金属Pd后,对该催化剂系列进行甲烷燃烧反应的活性表征。利用XRD,BET,BJH孔分布,CO脉冲吸附Pd分散度测定法等技术考察了ZrO_2和Al_2O_3不同配比对混合载体的结构和催化剂性能的影响。结果表明,ZrO_2和Al_2O_3的摩尔比为1:5.8的负载Pd催化剂活性最好,载体中单斜晶相氧化锆和较大孔径分布的催化剂都有助于催化剂活性的改善。

Pd含量对SO_4^(2-)/ZrO_2-WO_3固体超强酸催化剂其异构化性能的影响

制备了Pd-SO24-/ZrO2-WO3型固体超强酸催化剂,并采用XRD、FT-IR、TPR、XPS、BET和TG-DTA等表征手段对催化剂进行了表征。以正戊烷异构化为探针反应,考察了Pd含量对催化剂异构化活性的影响。结果表明,Pd可以明显地降低催化剂的还原温度,提高催化剂中SO24-的分解温度,从而提高了催化剂热稳定性。当Pd质量分数为0.05%时,Pd-SO24-/ZrO2-WO3固体超强酸催化剂的催化活性最好。该催化剂在反应温度260℃、反应压力2.0 MPa、质量空速为1.0 h-1、氢油比为4.0时,异戊烷收率和液收率为40.1%和93.9%。

水凝胶法制备Ni/ZrO_2催化剂及催化CO_2加氢甲烷化性能

采用水凝胶法制备出一系列Ni／ZrO2催化剂，使用X射线衍射（XRD），比表面积（BET）测试，透射电子显微镜（TEM）和氢气程序升温还原（H2-TPR）对其结构进行了表征，并考察了在CO2加氢甲烷化反应中的催化活性．研究结果表明，经过450℃焙烧的催化剂中ZrO2呈无定形结构，NiO均匀分散在ZrO2表面上；在400℃时H：还原过程中，部分无定形ZrO2转变为四方晶相结构并使Ni再次分散，Ni与ZrO2之间的电子作用抑制了Ni晶粒的生长和ZrO2晶型的转变；与无定形ZrO2和四方相ZrO2产生电子作用的NiO对催化剂活性起决定性作用，当Ni／Zr摩尔比为0．707时，催化剂活性最高．在H2／CO2体积比为4，空速为1×10^4h^-1，压力为0．5MPa，反应温度为200℃时，CO2转化率达到27％以上，当反应温度上升至280—320℃时，C02转化率达到99％以上，CH4选择性大于92％．

Pt/MoO3/ZrO2催化剂的制备及三效催化性能的研究

采用浸渍法制备了MoO_3/ZrO_2,用低温氮吸附-脱附法和NH_3-程序升温脱附法(TPD)分别对其比表面积和酸碱性进行了表征.结果表明,MoO_3/ZrO_2具有106.8m^2/g的比表面积和超强酸的性能.用等体积浸渍法制备了Pt/MoO_3/ZrO_2催化剂,在汽车尾气模拟气中考察了其对C_3H_8、CO和NO的催化活性.与传统三效催化剂Pt/La_2O_3/Al_2O_3相比较,Pt/MoO_3/ZrO_2具有更好的低温起燃性能和更宽的空燃比窗口,并显著地改善了C_3H_8在富氧状态下的转化效率.通过XRD、H_2-TPR对催化剂进行了表征,结果表明,Pt在催化剂载体上具有高度的分散性和优异的氧化还原性能.