催化学报

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烃类加氢异构化及加氢异构裂化催化剂的研究开发

田志坚;梁东白;林励吾

2009, 30 (8): 705-710.

摘要 ( 2357 ) [Full Text(HTML)] ()

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综述了中国科学院大连化学物理研究所烷烃加氢异构化和加氢异构裂化反应催化剂的研发历程、工业应用及对我国石油炼制工业所做的贡献. 1960 年代, 大连化学物理研究所在烷烃加氢异构化的研究中提出了“电子-酸性催化剂杂交规律”, 并相继成功研发石蜡基重油加氢异构裂化催化剂和重油单段加氢异构裂化催化剂, 并应用于从大庆石蜡基原油馏分生产低冰点航空煤油. 重油单段加氢异构裂化催化剂在大庆炼油厂建成的 40 万吨/年加氢异构裂化装置工业应用已 20 多年, 创造了巨大的经济和社会效益. 进入 21 世纪, 大连化学物理研究所又开发出了以分子筛为载体的润滑油基础油加氢异构脱蜡催化剂, 于 2008 年在中国石油大庆炼化公司建成 20 万吨/年的工业装置实现工业化应用.

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钼酸铁纳米管催化剂的合成、表征及其催化丙烯环氧化性能

王立;马涛;盛蔚;郭学锋;丁维平;陈懿

2009, 30 (8): 711-713.

摘要 ( 2309 ) [Full Text(HTML)] ()

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通过固相反应和 Kirkendall 效应制备了钼酸铁纳米管, 采用透射电镜、X 射线衍射、红外光谱和 X 射线光电子能谱对其进行了表征, 并考察了不同组成的钼酸铁纳米管催化分子氧氧化丙烯的性能. 结果表明, 具有纳米尺度 FeOx/MoO3 壳核结构的前驱物可以在比通常低得多的温度下发生固相反应生成钼酸铁纳米管, 其表面 Mo 物种富集, Mo 与 Fe 的相互作用较特殊. 用于丙烯选择氧化反应时其催化性能比通常的钼酸铁更好, 可生成环氧丙烷, 且选择性较高.

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介孔Ni基催化剂上乙烷氧化脱氢制乙烯

李建辉;李仁贵;汪彩彩;黄传敬;翁维正;万惠霖

2009, 30 (8): 714-716.

摘要 ( 2364 ) [Full Text(HTML)] ()

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以十二烷基硫酸钠为模板剂, 尿素为沉淀剂制备了介孔氧化镍, 并将该方法成功拓展至介孔 NiMgO 催化剂的合成. 考察了这两种催化剂以及采用溶胶-凝胶法制备的纳米氧化镍催化剂对乙烷氧化脱氢反应的催化性能. 结果表明, 介孔氧化镍较纳米氧化镍在相同乙烷转化率条件下乙烯选择性更高, 且前者反应温区大为扩展, 因而乙烯收率更高. 介孔氧化镍经 Mg 调变后, 其催化性能进一步提高, 在 450 oC, C2H6:O2:N2 = 1:1:4 和 GHSV = 18000 ml/(g•h) 条件下, 介孔 NiMgO 催化剂上乙烷转化率和乙烯收率分别为 56.6% 和 30.1%, 其乙烯收率远高于纳米氧化镍 (15.9%) 和介孔氧化镍 (22.5%).

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催化材料的紫外拉曼光谱研究

范峰滔;徐倩;夏海岸;孙科举;冯兆池;李灿

2009, 30 (8): 717-739.

摘要 ( 2694 ) [Full Text(HTML)] ()

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综述了在过去的几年中, 我们研究组利用紫外拉曼以及共振拉曼光谱技术在含过渡金属的微孔和介孔材料中活性位结构的表征. 分子筛合成机理以及氧化物表面相结构研究中取得的进展. 微孔-介孔材料骨架中超低含量的孤立的过渡金属离子或氧化物包括 TS-1, Ti-MCM-41, Fe-ZSM-5, Fe-SBA-15 和 V-MCM-41 等能够通过紫外拉曼光谱可靠、准确地鉴别出来. 利用紫外拉曼可避开荧光和增加灵敏度的特点, 利用自行设计的可用于原位研究水热合成过程的原位紫外拉曼光谱池, 对几种典型分子筛 (X 型分子和 Fe-ZSM-5) 的合成过程实现了拉曼光谱研究. 结果表明, 紫外拉曼光谱可以灵敏地检测出合成前体、中间物以及分子筛晶体的演化过程. 此外, 通过共振拉曼光谱研究了 Fe/ZSM-5 上的活性中心以及活性氧物种. 结果表明, 这种具有高活性的氧物种是一种双原子铁物种上的过氧离子, 反应的中间物种类似于单加氧酶中的铁络合物. 紫外拉曼光谱对氧化锆和氧化钛等氧化物的研究中发现, 氧化物的表面与体相结构不同. 这一发现对于催化材料的研究有着非常重要的意义, 因为大多数的催化材料性质主要取决于它的表面结构. 例如, 在氧化钛体系中, 将用紫外拉曼光谱鉴定出的表面物相信息与氧化钛光催化活性相关联, 提出了“锐钛矿-金红石表面异相结增强光催化活性”的新概念.

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利用高通量技术研究钴基费托催化剂的宏观动力学

华新雷;王立刚;徐勇华;王尤崎;高滋

2009, 30 (8): 740-747.

摘要 ( 2157 ) [Full Text(HTML)] ()

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利用高通量技术设计并运行了 16 路平行动力学固定床反应器, 用于测量不同接触时间下的稳态反应物消耗速率和产物生成速率, 研究了钴基费托催化剂的宏观动力学, 包括 C1~C4 烷烃与烯烃的稳态反应速率及其随床层的分布, 以及它们与反应器温度的关系. 在等温固定床非扩散限制的反应条件下, 除 C1 和 C2 烃类外, Cn 的生成速率及 CO/H2 的消耗速率均随接触时间的增加先上升后下降, 且烯烃生成速率的最高点较烷烃更靠近反应器入口; 反应温度对速率的影响与转化率有关; 生成烷烃的表观活化能大于烯烃. 高通量动力学反应器可用于生成宏观动力学数据库, 以预测催化剂在工业固定床反应器中的行为.

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二氧化钛晶相组成对PtCo/TiO2催化剂苯加氢性能的影响

鲁树亮;钱方;朱月香;谢有畅;陈经广

2009, 30 (8): 748-752.

摘要 ( 2401 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用浸渍法制备了不同晶相组成的 TiO2 负载的 PtCo 双金属催化剂, 采用 X 射线粉末衍射、拉曼光谱、N2 物理吸附、CO 化学吸附和 H2 程序升温还原等技术对其进行了表征, 并考察了催化剂的低温苯加氢反应性能. 结果发现, 不同晶相组成 TiO2 负载的 PtCo 双金属催化剂 CO 化学吸附量及催化活性有显著差异, 当以含有少量金红石相的 TiO2 为载体时, 催化剂加氢性能优于单一金红石或锐钛矿相 TiO2 负载的催化剂.

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准均相催化:走向绿色和高效

肖超贤;颜宁;寇元

2009, 30 (8): 753-764.

摘要 ( 2758 ) [Full Text(HTML)] ()

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准均相催化是指纳米粒子均匀分散在溶剂中形成准均相体系用于催化各种化学反应. 调变合成准均相催化剂的条件, 如制备方法、稳定剂和温度等, 对于调控纳米粒子的尺寸和形貌至关重要, 并显著影响其催化性能和使用寿命. 准均相催化目前已被应用到加氢、氧化和 C?C 偶联等各种类型的反应中, 表现出高活性和高选择性等优异的催化性能. 膜分离、超过滤、离心、两相分离和磁分离等技术被用于催化剂的分离, 可以实现准均相催化剂的循环使用. 本文主要介绍准均相催化的诞生背景, 发展历程和最新进展, 主要包括准均相催化剂的合成及其在各种反应中的应用.

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生物质热解油品位催化提升的思考和初步进展

郑小明;楼辉

2009, 30 (8): 765-769.

摘要 ( 2233 ) [Full Text(HTML)] ()

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生物质热解油是一种由几百种含氧有机物组成的混合物, 需经过提质才能直接用作车用燃料. 多数研究者以降低生物油的含氧量作为提质的目标, 作者提出了一个完全不同的思路, 以转化得到的稳定而易燃的含氧有机物为生物油提质的目标. 实验表明, 催化提质后生物粗油中不稳定的、腐蚀性的组分 (如醛、酸、酚类等物质) 大为减少, 而相对稳定的、腐蚀性较低的组分 (如酯、醇、酮类等物质) 明显增加. 本文小结了作者所在的研究团队在生物质热解油品位提升方面的近期研究进展.

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煤经气化制液体燃料及其高温煤气净化研究进展

王建国;李永旺;韩怡卓;孙予罕;房倚天;赵建涛;秦张峰

2009, 30 (8): 770-775.

摘要 ( 2254 ) [Full Text(HTML)] ()

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煤炭是中国最重要的能源. 煤炭的有效利用不仅要提高效率, 而且要降低污染物和温室气体二氧化碳的排放. 相对于传统的煤燃烧利用技术, 煤经气化生产各种化学产品被认为是先进的煤洁净利用的重要途径. 几乎所有的目前由日趋枯竭的石油资源生产的化学产品, 都可经煤气化从合成气转化获得. 本文介绍了中国科学院山西煤炭化学研究所近年来在煤经气化制液体燃料及其高温煤气净化方面的研究进展, 主要包括煤的灰熔聚流化床气化、高温气体净化、浆态床反应器铁基催化剂费托合成、低碳醇合成以及一步法二甲醚合成等技术.

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界面合金化的Pt^Ag催化剂对阴极氧还原反应的电催化特点

冯媛媛;马俊红;张贵荣;赵丹;徐柏庆

2009, 30 (8): 776-779.

摘要 ( 2547 ) [Full Text(HTML)] ()

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分别在酸性和碱性电解质中研究了界面合金化的纳米 Ag 承载 Pt 纳米结构催化剂 Pt0.5^Ag-B/C (Pt/Ag 原子比为 0.5) 对氧还原反应 (ORR) 的电催化特点. 结果表明, 该催化剂对 ORR 的半波电势 (E1/2) 与通常的 Pt/C 催化剂 (E-TEK 公司) 相当, 但前者的本征电催化活性是后者的近两倍. 与未合金化的 Pt0.5^Ag-A/C 相比, 在 Pt0.5^Ag-B/C 催化剂中形成的合金化的 Pt/Ag 界面不仅使 ORR 的 E1/2 正移, 而且明显提高了贵金属 Pt 的分散度或利用率.

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Ni和Mg对碳纳米管载Pt催化剂CO优先氧化催化性能的促进效应

杨宏伟;易光铨;林海强;田中虔一;袁友珠

2009, 30 (8): 780-785.

摘要 ( 2336 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用共浸渍法制备了 Ni 和 Mg 促进的碳纳米管载 Pt 催化剂 (Pt-Ni-Mg/CNT), 考察了其对 CO 优先氧化的催化性能. 结果表明, Pt, Ni 和 Mg 在 CNT 表面发生了相互作用, 可能存在合金纳米粒子, 从而显著改善了催化剂 CO 优先氧化的催化性能. 添加适量 Ni 可提高 CO 的转化率, 而加入适量 Mg 则有助于改善 CO2 的选择性. 当 Pt, Ni 和 Mg 同时负载时, 优化后所得的催化剂 5%Pt-5%Ni-5%Mg/CNT 在 100 ?C 对富 H2 气体中 CO 选择氧化的转化率为 100%, CO2 的选择性为 53.7%; 该催化剂在 140 ?C 下连续反应 24 h, 催化活性稳定.

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磺化苯膦酸-磷酸锆的制备及其对甲醛羰基化反应的催化性能

孙颖;张阳阳;齐越;王华;刘红超;沈江汉;刘中民

2009, 30 (8): 786-790.

摘要 ( 2256 ) [Full Text(HTML)] ()

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合成了苯膦酸锆及其混合配体形式的苯膦酸-磷酸锆和苯膦酸-亚磷酸锆, 并通过层间苯环磺化制备了不同组成的磺化苯膦酸-磷酸锆 (SZrPP-n). 利用电感耦合等离子体、X 射线衍射、热重、红外光谱等手段对样品磺化前后的结构和性质进行了表征, 考察了 SZrPP-n 对甲醛羰基化反应的催化性能. 结果表明, 苯膦酸-磷酸锆具有典型的层状结构, 改变合成条件可以得到层间距不同的晶体. 磺化后, SZrPP-n 样品层间距增大, 具有丰富的酸性位, 热稳定性可以达到 200 oC 以上. SZrPP-n 对甲醛羰基化制乙醇酸甲酯反应具有较高的催化活性和稳定性.

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甲缩醛的合成与重整制氢

傅玉川;孙清;沈俭一

2009, 30 (8): 791-800.

摘要 ( 2258 ) [Full Text(HTML)] ()

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综述了甲缩醛 (DMM) 的合成及其重整制氢研究的最新进展. 甲醇选择氧化直接合成 DMM 的工艺路线短、成本低, 是一种合成 DMM 的新技术, 所使用的催化剂要求兼具酸性和 redox 性能, 表面酸性和 redox 的匹配是获得甲醇高转化率和 DMM 高选择性的关键. 已研究过的性能较好的催化剂体系有负载型 Re 氧化物、酸性修饰的 V2O5/TiO2 以及含有 Mo 和 V 等的多组分无定形复合氧化物等, 在这些催化剂上, 甲醇转化率可达 60%, DMM 选择性可达 90%, 副产物主要为甲酸甲酯, 还有少量甲醛. 与甲醇相比, DMM 的毒性较低, 容易在环境中降解, 用 DMM 代替甲醇进行重整制氢是一种为燃料电池提供移动氢源的新方案. DMM 重整制氢需要兼具酸性和金属的双功能复合催化剂, 其中酸性组分应当具有很高的 DMM 水解活性. 硝酸处理的高表面积酸性碳材料 H-HSPRC (由酚醛树脂碳化得到) 具有很高的 DMM 水解活性, 其与传统的 CuZnAl 催化剂组成的复合催化剂 CuZnAl-H-HSPRC 具有很高的 DMM 重整制氢速率, 513 K 时生成 H2 的速率可达 7410 ml/(g•h), 高于相同温度下 CuZnAl 催化剂上甲醇重整的产 H2 速率.

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混合导体透氧膜反应器

朱雪峰;杨维慎

2009, 30 (8): 801-816.

摘要 ( 2316 ) [Full Text(HTML)] ()

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综述了混合导体透氧膜反应器中的催化反应. 介绍了混合导体透氧膜的氧渗透原理、膜材料的结构、组成以及无机膜反应器的种类和优势. 详细讨论了混合导体透氧膜反应器中的甲烷部分氧化反应以及用于该反应的膜材料的发展历程, 总结了甲烷氧化偶联和乙烷氧化脱氢等膜反应器中的催化反应, 以及混合导体透氧膜用于水分解和二氧化碳分解等受热力学平衡限制的反应.

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催化干气制乙苯技术工艺进展

陈福存;朱向学;谢素娟;曾蓬;郭志军;安杰;王清遐;刘盛林;徐龙伢

2009, 30 (8): 817-824.

摘要 ( 2450 ) [Full Text(HTML)] ()

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催化干气制乙苯是利用石化副产干气中的乙烯与苯反应生产乙苯的过程, 经过 20 多年的发展与创新, 我们相继开发了具有自主知识产权的干气制乙苯第一代至第五代技术, 并在石化行业得到了广泛应用. 本文从工艺角度综述了催化干气制乙苯的技术发展历程.

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活性炭负载钴基催化剂上合成气制混合醇

焦桂萍;丁云杰;朱何俊;李显明;李经伟;董文达;裴彦鹏;

2009, 30 (8): 825-829.

摘要 ( 2448 ) [Full Text(HTML)] ()

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在两种分别来自椰壳炭和杏核炭的活性炭 AC1 和 AC2 上, 采用真空浸渍法制备了 Co 基催化剂 15%Co/AC1 和 15Co%/AC2, 并考察了其在 CO 氢化反应中的催化性能. 结果表明, AC1 和 AC2 的孔结构基本相同, 但表面含氧官能团的数量和种类不同. 含氧官能团影响了催化剂 Co 物种的形态, 从而使催化剂在反应中表现出不同的性能. 助剂 K 和 Zr 的添加改变了 15%Co/AC1 催化剂的活性和选择性. 在 3.0 MPa, 495 K, H2/CO(体积比) = 2 和 GHSV = 500 h–1 反应条件下, 15%Co/AC1 和 15%Co/AC2 上 C1~C18 醇的选择性分别为 20.6% 和 9.6%. 在其它条件不变, GHSV = 1500 h–1 反应条件下, 15%Co-0.01%K- 2%Zr/AC1 催化剂上 CO 转化率和醇选择性分别为 28.0% 和 34.3%, 液相产物中醇占 60.9%, 其中 C6~C18 高碳醇占液相产物的 20.6%.

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负载型Pt催化剂上生物质水相重整制氢

温国栋;徐云鹏;魏莹;裴仁彦;李科达;徐竹生;田志坚;

2009, 30 (8): 830-835.

摘要 ( 2460 ) [Full Text(HTML)] ()

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制备了 Al2O3, 活性炭 (AC), 氢型超稳 Y 分子筛 (HUSY) 和 SiO2 负载的 Pt 催化剂. 采用 N2 物理吸附、感应耦合等离子体原子发射光谱和 H2 化学吸附等手段对催化剂进行了表征, 并考察了它们在甘油水相重整反应中的催化性能. 重点研究了 Pt/AC 催化剂上不同多元醇、葡萄糖和其它可溶性糖的水相重整制氢反应. 结果表明, 在甘油水相重整制氢反应中, 负载 Pt 催化剂的活性在低温 (503 K) 以 Pt/AC, Pt/HUSY, Pt/SiO2 和 Pt/Al2O3 的顺序递增, 然而在高温 (538 K) 却以 Pt/SiO2, Pt/HUSY, Pt/AC 和 Pt/Al2O3 的顺序递增. 在载体为酸性的催化剂 Pt/Al2O3 和 Pt/HUSY 上有利于烃的生成; 在多元醇水相重整制氢反应中, 产物氢的选择性和产率随碳数增加而降低; 在葡萄糖水相重整制氢反应中, 产物氢的选择性和收率随其浓度增加而降低, 烃选择性在葡萄糖浓度为 4.6% 时最高, 这与葡萄糖的缩合和降解等副反应有关. 果糖比葡萄糖更难发生水相重整制氢反应. 与低级糖麦芽糖和葡萄糖相比, 在多糖淀粉的重整制氢反应中氢选择性和收率较高.

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加氢裂化预处理催化剂的发展

贾继飞;Bruce YU;Theo MAESEN;Cecelia RADLOWSKI;Art DAHLBERG;John CREIGHTON;Dave KRENZKE;Dan TORCHIA;Woody SHIFLETT

2009, 30 (8): 836-838.

摘要 ( 2188 ) [Full Text(HTML)] ()

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讨论了雪佛龙技术转让部的加氢裂化预处理催化剂的发展历史. 用“更多的类型II活性位导致更好的 HDN/HDS 催化性能”理论解释了我们最近研发的加氢裂化预处理催化剂 HDN 催化性能好的原因.

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二氧化钛纳米材料及其能源应用

陈晓波

2009, 30 (8): 839-851.

摘要 ( 2326 ) [Full Text(HTML)] ()

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简要介绍了二氧化钛纳米材料的合成、性质、改性及其在能源方面的应用. 其中合成方法包括溶胶凝胶、水/溶剂热、氧化、沉积和超声/微波助合成法; 性质包括结构和热力学以及电学和光学性质; 改性包括掺杂和敏化; 应用包括光催化、光伏打和光解水.

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编者按

2009, 30 (8): 10000-20000.

摘要 ( 1455 ) [Full Text(HTML)] ()

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