催化学报

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CoOx/CeO2催化剂上的CO低温氧化反应

邵建军;张平;唐幸福;张保才;刘俊龙;徐奕德;申文杰

2006, 27 (11): 937-939.

摘要 ( 1821 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(253KB) ( 755 )

采用沉淀氧化法制备了CoOx/CeO2催化剂, 并分别在干燥和含有水汽的原料气中进行了CO的氧化反应. 结果发现, CoOx/CeO2复合氧化物催化剂具有良好的CO低温氧化活性和抗水性. 在干燥的原料气中和196 K的条件下,该催化剂催化氧化CO的转化率可连续400 min以上保持在99%; 当温度升高到298 K反应 2400 min后, CO的转化率可达到94%. 而当反应气中含有3.1%的水汽时, 在383 K下反应2400 min后, CO的转化率仍可保持在79%.

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新型多孔莫来石纤维陶瓷负载La0.8Sr0.2CoO3-δ钙钛矿催化剂

段碧林;曾令可;刘平安;税安泽;王小华

2006, 27 (11): 940-942.

摘要 ( 1844 ) [Full Text(HTML)] ()

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利用空气挤压排液成型法在 1250 ℃下制得了高孔隙率高热稳定性的莫来石纤维陶瓷. 这种多孔莫来石纤维陶瓷具有较均匀的孔分布,并且孔隙率高达96.22%. 以这种多孔陶瓷为载体制备了负载型La0.8Sr0.2CoO3-δ钙钛矿催化剂,该催化剂对NO氧化CO表现出很好的催化活性和稳定性. 在催化剂中掺入贵金属Pd之后,催化剂的催化活性得到了很大的提高.

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Pd/羧基功能化离子液体选择性催化氧化苯乙烯

李雪辉;耿卫国;王芙蓉;王乐夫

2006, 27 (11): 943-945.

摘要 ( 2006 ) [Full Text(HTML)] ()

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利用羧基对咪唑型离子液体的阳离子进行功能化,得到一系列具有不同羧基数目及与不同阴离子搭配的N-羧基功能化咪唑离子液体(TSILs), 进而构筑PdCl2/TSILs催化剂体系. 以过氧化氢为氧化剂,将PdCl2/TSILs用于选择性催化氧化苯乙烯合成苯乙酮. 研究结果表明, PdCl2/TSILs催化体系对目标反应具有理想的催化性能,羧基功能化离子液体的阳离子及其搭配的阴离子对苯乙酮的选择性和产率均有显著的影响. 阳离子的羧基数目越多,阳离子的不对称性越高, PdCl2/TSILs催化剂体系的活性越好. 含有相同阳离子的PdCl2/TSILs催化剂体系,其催化性能按照阴离子PF-6＜H2PO-4＜Cl-＜BF-4的顺序递增且与其酸强度顺序相反. 含有三羧基的功能化离子液体与PdCl2构筑的催化剂体系具有最佳的催化性能,在55 ℃下,该催化剂体系的转换频率值达到125 h-1, 苯乙烯可以完全转化且苯乙酮的选择性为91%.

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负载型双噁唑啉催化剂上的不对称Diels-Alder反应

王红;刘健;刘鹏;杨启华;肖建良;李灿

2006, 27 (11): 946-948.

摘要 ( 1848 ) [Full Text(HTML)] ()

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分别以乙烷桥键磺酸官能化的有机-无机杂化介孔材料、十二钨磷酸铯、活化硅胶以及SBA-15为载体,通过非共价键作用制备了负载型双噁唑啉催化剂,并将该催化剂用于催化3-((E)-2-丁烯酰基)-1,3-噁唑啉-2-酮和环戊二烯的不对称Diels-Alder反应. 研究表明,催化剂的性能取决于载体本身以及载体表面阴离子的性质. 以SBA-15为载体时产物的对映体选择性较低,可归因于载体表面较低的羟基浓度.

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介孔二氧化钛的非有机模板剂法合成

沈俊;田从学;张昭

2006, 27 (11): 949-951.

摘要 ( 2044 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用硫酸钛水解法在不使用有机模板剂的条件下合成了高热稳定的锐钛矿型介孔TiO2. 以工业硫酸钛溶液为原料,经两步水解得到介孔结构的偏钛酸, 500 ℃下焙烧后得到比表面积为202.2 m2/g、平均孔径为2.8 nm并具有超强酸特性的介孔TiO2. 使用X射线衍射、 N2吸附、扫描电镜、 X射线能谱和红外光谱对该样品进行了表征,初步讨论了介孔的形成机理. 吸附在偏钛酸孔壁上的硫酸分子和孔壁上的自由羟基键合,起到了孔结构的导向作用及支撑作用.

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TiN基IrO2-Ta2O5涂层析氢电极的催化性能

徐海波;姜俊峰;王廷勇;王佳;许立坤

2006, 27 (11): 952-956.

摘要 ( 1901 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用热分解法制备了以离子镀TiN膜为基体的IrO2-Ta2O5涂层电极,通过循环极化曲线并结合扫描电镜、 X射线能谱和X射线衍射研究了涂层的析氢电催化性能. 结果表明,涂层呈多孔多裂纹的结构,焙烧温度对涂层的表面形貌和电催化活性影响很大. 420 ℃下焙烧的涂层具有最优的电催化活性. 涂层电极的析氢反应电极电位为-0.26 V(vs SCE), 低析氢过电位下的Tafel斜率为-0.04 V, 而在高析氢过电位下,电极表面吸附的大量氢原子改变了氧化物电极的结构,从而抑制了氧的阴极还原反应.

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预处理条件对高浓度过氧化氢分解用银网催化剂初始活性的影响

周志江;王晓东;单继宏;丛昱;杨小峰;张涛

2006, 27 (11): 957-960.

摘要 ( 2066 ) [Full Text(HTML)] ()

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通过电镀法制备了用于催化分解高浓度过氧化氢的银网催化剂,采用过氧化氢预处理的方法对其初始催化性能进行了改进. 结果表明,采用90%过氧化氢预处理可明显提高银网催化剂的初始活性,扫描电子显微镜和X射线光电子能谱表征结果显示90%过氧化氢预处理后的银网催化剂表面形成了大量1 μm的沟壑并有Ag2O的生成,这是其性能提高的主要原因.

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钛嫁接介孔分子筛Ti-HMS的合成、表征与催化性能

俞卫华;周春晖;倪哲明;张波;葛忠华

2006, 27 (11): 961-966.

摘要 ( 1882 ) [Full Text(HTML)] ()

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以有机金属二氯二茂钛作为Ti源,以HMS作为载体,采用嫁接法合成了一系列不同载Ti量的Ti-HMS.HMS的模板剂通过600 ℃焙烧或乙醇萃取紧随400 ℃焙烧脱除.合成Ti-HMS用热重-差热分析、 X射线粉末衍射、 N2吸附-脱附等温线、漫反射紫外可见光谱和傅里叶变换红外光谱进行了表征,并在温和反应条件下考察了Ti-HMS对过氧化氢液相氧化对叔丁基甲苯的催化性能. 结果表明,对载体采取乙醇萃取和低温焙烧的方法脱除模板剂有利于保护嫁接反应所需要的羟基; 随着载Ti量增加,骨架Ti逐渐减少,四配位的骨架Ti在对叔丁基甲苯氧化反应中具有催化活性; 非骨架Ti导致催化活性降低.在实验条件下,对叔丁基甲苯的转化率可达9.3%, 对叔丁基苯甲醛的选择性为100%.

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热处理对电沉积Ni-W-P合金催化析氢性能的影响

张卫国;刘洋;李贺;姚素薇

2006, 27 (11): 967-970.

摘要 ( 1714 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用电沉积方法制备了Ni-W-P合金镀层,并在不同温度下进行热处理,通过极化曲线和交流阻抗谱研究了热处理温度对Ni-W-P合金催化析氢性能的影响. 结果表明,经200 ℃热处理的Ni-W-P合金电极析氢过电位最低,在电流密度为8.0 mA/cm2时,其析氢过电位较未经热处理的Ni-W-P合金电极减小约110 mV. 该样品的析氢电化学反应电阻为17.1 Ω·cm2, 交换电流密度约为未经热处理的Ni-W-P合金的5.0倍,析氢反应表观活化能降低. 差示扫描量热法、 X射线衍射和扫描电镜测试结果表明, Ni-W-P合金镀层经200 ℃热处理后发生低温结构弛豫,平均晶粒尺寸由1.1增大到2.8 nm, 合金由非晶结构转变为纳米晶结构,镀层表面形成宽度约为0.2 μm的微裂纹.

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新型铜配合物修饰热解石墨电极上的氧电催化还原

王明艳;许兴友;高健;贾能勤

2006, 27 (11): 971-975.

摘要 ( 1866 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用新型单核铜配合物高氯酸咪唑N-2-羟基乙基二乙烯三胺合铜(Ⅱ)(Cu［L(ImH)］(ClO4)2)修饰热解石墨(PG)电极表面制得了Cu［L(ImH)］/PG电极,并采用循环伏安法和电位阶跃实验研究了该电极对氧的催化还原作用. 结果表明,该电极在中性和碱性条件下对氧气的催化还原具有良好的稳定性,还原峰电流随电位扫描速度的增大而增强,Ip～v1/2呈线性关系. 根据电位阶跃实验的I～t-1/2曲线,计算出电极反应的电子转移数约为4, 推断氧气在该电极上的还原是经历了4电子过程还原为水,催化机理属于混合控制的ECE (E电极反应, C化学反应)过程.

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乙醇水蒸气重整Co/CeO2催化剂

王红;刘鹏翔;刘源;秦永宁

2006, 27 (11): 976-982.

摘要 ( 1805 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用共沉淀法制备了Co/CeO2催化剂并将其应用于乙醇水蒸气重整制氢反应,考察了活性组分含量和焙烧温度对催化剂性能的影响. 结果表明,在原料气水∶乙醇∶N2摩尔比为3∶1∶16, 空速为40 L/(g·h)和反应温度为350～600 ℃的条件下, 经650 ℃焙烧的10%Co/CeO2催化剂对乙醇水蒸气重整制氢反应具有高活性和高选择性. 在500 ℃下进行的40 h稳定性测试中,该催化剂上的乙醇转化率始终接近100%, 反应后气体中的H2含量保持在65%左右. X射线衍射表征结果显示,焙烧后催化剂的主要物相组成为Co3O4和CeO2, 二者之间存在相互作用. Co/CeO2催化剂中钴的主要存在形式包括小晶粒的钴氧化物、大晶粒Co3O4和进入CeO2晶格的钴,Co3O4含量和焙烧温度的改变可影响催化剂中钴的存在形式. 由催化剂中高分散小晶粒的钴氧化物还原所得的金属钴是关键的活性组分.

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五氧化二钒催化环己烯烯丙位氧化

陈媛;尹笃林;钟文周;毛丽秋;王季惠

2006, 27 (11): 983-986.

摘要 ( 1761 ) [Full Text(HTML)] ()

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研究了以五氧化二钒为催化剂,以过氧化氢水溶液为氧源氧化环己烯. 考察了溶剂种类、溶剂用量、催化剂用量和反应温度等因素对催化剂性能的影响. 结果表明,常温下环己烯在此催化体系中主要发生烯丙位氧化反应生成环己烯酮. 溶剂的种类对催化活性和烯丙位酮式氧化的选择性具有较大的影响,丙酮是该反应的合适溶剂. 在丙酮与环己烯的体积比为4, 五氧化二钒与环己烯的质量比为1∶40, 过氧化氢与环己烯的摩尔比为3和反应温度为20 ℃的条件下,反应24 h后的环己烯转化率可达60%以上,环己烯酮选择性可达85%. 催化反应过程中丙酮可能与过氧化氢作用生成过氧化酮,从而进行氧转移,催化剂则经过V5+/V4+物种的循环使环己烯氧化成为环己烯酮等产物.

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CuZnAl水滑石衍生催化剂上甲醇水蒸气重整制氢 Ⅱ. 催化剂组成的影响

汤颖;刘晔;路勇;朱萍;何鸣元

2006, 27 (11): 987-992.

摘要 ( 1877 ) [Full Text(HTML)] ()

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以类层柱CuZnAl水滑石为前体,经600 ℃焙烧制备了一系列不同Cu/Zn/Al质量比的催化剂. 在250 ℃、水/甲醇比为1.3和重时空速为3.28 h-1的条件下,考察了Cu/Zn/Al质量比对催化剂甲醇水蒸气重整反应性能的影响. 结果发现,最佳Cu/Zn/Al质量比为36.7/13.4/(17～28). 调变Cu的比例不会改变催化剂物相构成和CuO的还原峰温, Cu含量较低的催化剂由于活性位数目少而甲醇转化率低,而Cu含量过高的催化剂甲醇转化率较差可能是因为Cu/Zn比失调. 较低或较高的Zn含量会对催化剂物相构成产生影响,这是导致甲醇转化率随Zn含量变化的主要原因. 较高的Al含量有利于CuO的分散和增大催化剂的比表面积,因此催化剂上甲醇的转化率明显提高. 另外,所制催化剂的Cu/Zn/Al质量比对产物气体的组成没有影响.

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Ag/Al2O3催化乙醇和甲醚选择性还原NOx反应机理的原位红外光谱研究

吴强;余运波;贺泓

2006, 27 (11): 993-998.

摘要 ( 2078 ) [Full Text(HTML)] ()

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尽管C2H5OH和CH3OCH3是同分异构体,但在以Ag/Al2O3为催化剂选择性催化还原NOx时,还原剂C2H5OH比CH3OCH3具有更高的活性. 原位漫反射红外光谱研究表明, C2H5OH和CH3OCH3在还原NOx反应过程中分别遵循不同的反应机理: 在Ag/Al2O3催化C2H5OH还原剂选择性还原NOx的反应过程中,烯醇式物种(RCH=CH-O-)和NO-3物种是主要的反应中间体,二者相互反应性能很强,可以生成反应关键中间体异氰酸酯(-NCO)表面吸附物种,因此NOx的去除率很高; 而在Ag/Al2O3催化CH3OCH3还原剂选择性还原NOx的反应过程中,甲酸盐(HCOO-)物种和NO-3物种是主要的反应中间体,二者之间反应生成-NCO 的活性较弱,因而NOx的去除率较低.

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改善Rh基催化剂上CO加氢生成C2含氧化物性能的本质及途径

陈维苗;丁云杰;江大好;焦桂萍;朱何俊;潘振栋;罗洪原

2006, 27 (11): 999-1004.

摘要 ( 1764 ) [Full Text(HTML)] ()

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从CO加氢反应的热力学出发,分析了C2含氧化合物生成反应的途径和机理,阐述了改善Rh基催化剂上生成C2含氧化合物性能的本质以及实现的途径. 结果显示,相对于CO加氢生成烃类的反应,乙醇、乙醛和乙酸等C2含氧化合物的生成在热力学上是极为不利的; 最重要、最有效的提高C2含氧化合物生成活性的手段是开发具有高选择性的催化剂. 通过对浸渍方法和还原条件的选择,适当地抑制了Rh-Mn-Li-Fe/SiO2催化剂加氢活性,最终改善了催化剂的加氢性能,使得甲烷选择性降至6.3%, 而生成C2含氧化合物的选择性达到91.6%, 且保持有较高的时空收率.

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磷改性HZSM-5分子筛的制备及其在合成气一步法制二甲醚反应中的应用

毛东森;张斌;杨为民;陈庆龄;卢冠忠

2006, 27 (11): 1005-1011.

摘要 ( 1868 ) [Full Text(HTML)] ()

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以磷酸为前驱体,采用浸渍法制备了一系列不同P2O5含量(分别为5%, 10%和15%)的磷改性HZSM-5分子筛(P2O5/HZSM-5), 并采用氨程序升温脱附和吡啶吸附红外光谱法研究了其酸性. 结果表明,随着P2O5含量的增大, P2O5/HZSM-5样品的酸量尤其是强Brnsted酸位的酸量逐渐减少. 以上述P2O5/HZSM-5分子筛为甲醇脱水催化剂与工业甲醇合成催化剂(Cu-ZnO-Al2O3)组成双功能催化剂,在连续流动加压固定床反应器上考察了其对合成气一步法制二甲醚反应的催化性能. 结果表明,以适量磷(10%P2O5)改性的HZSM-5分子筛作为甲醇脱水催化剂,可使产物中二氧化碳和烃类副产物的选择性分别由改性前的43.3%和3.0%下降至低于33%和0.1%, 从而使二甲醚的选择性由49.7%提高到63%以上. 当P2O5/HZSM-5中的磷含量(15%P2O5)过高时,产物中甲醇的选择性高达30%以上,表明反应所生成的中间产物甲醇无法有效地转化,从而使二甲醚的选择性和一氧化碳的转化率均大大降低.

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沉淀剂种类对水煤气变换Au/Fe2O3催化剂结构和催化性能的影响

华金铭;郑起;魏可镁;林性贻

2006, 27 (11): 1012-1018.

摘要 ( 2021 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用7种沉淀剂(K2CO3, Na2CO3, NH4OH, (NH4)2CO3, NaOH, KOH和尿素)通过共沉淀法制备了低温水煤气变换(WGS) Au/Fe2O3催化剂,考察了沉淀剂种类对其催化性能的影响. 通过N2吸附, X射线荧光光谱、 X射线衍射、 H2程序升温还原和CO程序升温脱附等表征手段,探讨了不同沉淀剂影响Au/Fe2O3催化剂WGS性能的原因. 结果表明,采用K2CO3和Na2CO3制备的催化剂样品在200 ℃以上具有较好的活性和稳定性,其中K2CO3是最佳沉淀剂. 而采用NH4OH和(NH4)2CO3制备的样品的催化活性相对较低,在200 ℃达到峰值. 由其它3种沉淀剂制备的样品的催化活性都较差, CO转化率最高只有35%. 沉淀剂种类不仅明显地影响金离子和铁离子的共沉淀,而且会明显地影响共沉淀物在后续焙烧过程中的结晶行为. 前者将影响金的负载量,后者则影响金粒子的分散度以及氧化铁载体的还原性质和对CO的吸脱附性能. Au/Fe2O3催化剂的低温高活性及其稳定性归因于高度分散的金粒子及其与易被还原的氧化铁载体间的协同作用. 催化剂中金负载量增大、金粒子分散度提高以及氧化铁晶粒减小均有利于其催化性能的提高.

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碳纳米管促进的Co-Mo-K硫化物基催化剂用于合成气制低碳混合醇

马晓明;林国栋;张鸿斌

2006, 27 (11): 1019-1027.

摘要 ( 1877 ) [Full Text(HTML)] ()

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以自行制备的多壁碳纳米管(CNT)作为添加剂,制备共沉淀型CNT促进的Co-Mo-K硫化物基催化剂. 实验发现,与未添加CNT的催化剂相比,添加少量CNT可显著提高CO的加氢转化活性和生成低碳醇的选择性. 在5.0 MPa, 623 K, V(CO)∶V(H2)∶V(N2)=45∶45∶10, GHSV=3600 ml/(g·h)的反应条件下, Co1Mo1K0.3-10%CNT催化剂上CO的转化率达21.6%, 相应的总醇(C1～4醇)时空产率为241.5 mg/(g·h), 产物中C2+醇/C1醇=1.39 (C基选择性比). 添加少量CNT并不会导致Co1Mo1K0.3硫化物基催化剂上CO加氢反应表观活化能发生明显变化,但却导致工作态催化剂表面催化活性Mo物种(Mo4+)的摩尔百分率有所提高; 另一方面, CNT促进的催化剂对H2有更强的吸附活化能力,并能在相当大程度上抑制水煤气变换副反应的发生. 这些因素有利于提高催化剂的活性和选择性.

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后处理法合成高热稳定性的中孔Ti-P-Al材料

刘子玉;魏迎旭;齐越;刘中民

2006, 27 (11): 1028-1032.

摘要 ( 1935 ) [Full Text(HTML)] ()

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以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,采用水热合成法制备了中孔氧化钛原粉,再采用磷酸和氯化铝溶液依次对中孔氧化钛原粉进行后处理,得到了具有高热稳定性的中孔Ti-P-Al材料. 通过粉末X射线衍射、透射电子显微镜和氮物理吸附等方法对样品进行了表征. 结果表明,反应凝胶组成对样品的中孔结构有较大的影响,当反应凝胶配比为Ti(SO4)2∶CTAB∶H2O=1∶0.54∶430, 温度为363 K, 处理时间为10～20 min时,所得的TiO2原粉具有较规整的中孔结构. 此样品经过0.25 mol/L的磷酸处理后有序性有较大程度的提高. 将磷酸处理过的样品进一步用氯化铝溶液处理,得到了中孔结构的Ti-P-Al材料,此材料经过873 K焙烧后仍具有典型的中孔特征,其比表面积为 382 m2/g, 孔径为3.13 nm.

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固体酸催化剂SO2-4/SiO2-TiO2的制备及其催化酯化性能

张琦;常杰;王铁军;徐莹

2006, 27 (11): 1033-1038.

摘要 ( 2323 ) [Full Text(HTML)] ()

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分别以机械混合法和浸渍法制备了SO2-4/SiO2-TiO2固体酸催化剂,以乙醇和乙酸的酯化反应为模型反应考察了不同SiO2含量及不同温度焙烧的催化剂的活性. 结果表明,机械混合法制备的400 ℃焙烧的SO2-4/40%SiO2-TiO2催化剂活性最高,部分回流时,乙酸几乎全部转化,全回流反应100 min时,其乙酸转化率达到84%. X射线衍射分析表明, SiO2抑制了硫酸氧钛的形成; 催化剂的活性组分包括一定量的四方晶锐钛矿型TiO2、正交晶硫酸氧钛、少量立方晶金属钛和高比表面积的SiO2. 红外光谱分析表明,添加SiO2后催化剂形成 Ti-O-Si 键,进而使SO2-4与样品表面产生强相互作用; 结合的SO2-4主要以无机螯合状双配位和有机硫酸酯两种结构形式存在. 热重-示差扫描量热分析表明, SiO2的添加使SO2-4不易脱除,同时使锐钛矿TiO2向金红石相的转变温度降低.

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MgAPO-11分子筛的合成及Pt/MgAPO-11在正十二烷临氢异构化反应中的催化性能

杨晓梅;徐竹生;马怀军;徐云鹏;田志坚;林励吾;

2006, 27 (11): 1039-1044.

摘要 ( 1818 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(391KB) ( 772 )

采用常规水热合成法合成了系列MgAPO-11分子筛,考察了晶化时间、 P/Al投料比和Mg源对MgAPO-11分子筛的物相、酸性以及Pt/MgAPO-11催化正十二烷临氢异构化反应性能的影响. 分别用X射线衍射、 X射线荧光光谱和NH3程序升温脱附测定了样品的晶相、 Mg含量和酸性质. 结果表明,合成条件影响着合成产物的晶相组成、 Mg含量及酸性质,从而影响到Pt/MgAPO-11在正十二烷临氢异构化反应中的催化性能. 反应结果显示, Pt/MgAPO-11催化剂的催化活性与MgAPO-11分子筛的强酸位数目密切相关. 较短的晶化时间、合成凝胶的P/Al摩尔比为1.0以及使用Mg(NO3)2为Mg源有利于提高MgAPO-11的强酸位数目,从而提高Pt/MgAPO-11的催化活性.

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