催化学报

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改性羟基磷灰石催化尿素醇解合成碳酸丙烯酯

杜治平;刘亮;袁华;熊剑;周彬;吴元欣

2010, 31 (4): 371-373.

摘要 ( 2280 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(1195KB) ( 988 )

采用浸渍法制备了金属改性羟基磷灰石 (M/HAP) 催化剂, 并考察了其催化尿素醇解合成碳酸丙烯酯的反应性能. 结果表明, 用碱金属、碱土金属和稀土金属改性的 HAP 催化剂活性比 HAP 和相应金属氧化物都有不同程度的提高, 其中 La/HAP 活性最高, 碳酸丙烯酯收率达 91.5%. X 射线衍射、扫描电镜、N2 吸附-脱附和 CO2 程序升温脱附等表征结果表明, 经 La 改性后, 在 La/HAP 表面形成了大量新的强碱性活性位, 这是该催化剂活性高的主要原因.

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水合氧化锆的晶化方式对Pt/WO3-ZrO2异构化活性的影响

张娟娟;宋月芹;张艺菲;周晓龙;金亚清;徐龙伢

2010, 31 (4): 374-376.

摘要 ( 2074 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用不同方法制备了一系列具有一定晶相结构的水合 ZrO2, 考察了制备方法对水合 ZrO2 晶化方式及 Pt/WO3-ZrO2 催化剂催化正己烷异构化活性的影响. 采用 X射线衍射, Raman 光谱和 NH3-程序升温脱附对催化剂进行了表征. 结果表明, 水合 ZrO2 的晶化方式与制备时氧气的存在与否有关, 也大大影响了催化剂的异构化活性. 以无氧条件下制备的水合 ZrO2 为载体时, Pt/WO3-ZrO2 催化剂具有较高的异构化活性, 而以在空气气氛中制得的水合 ZrO2 为载体时, Pt/WO3-ZrO2 几乎无异构化活性.

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铈酸钡和钇掺杂的铈酸钡复合氧化物的制备及其在钌基氨合成催化剂中的应用

杨晓龙;夏春谷;熊绪茂;慕新元;胡斌

2010, 31 (4): 377-379.

摘要 ( 2269 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用柠檬酸法合成了 BaCeO3 和掺杂 Y3+的 BaCe0.9Y0.1O3-δ 复合氧化物, 以 Ru3(CO)12 为前体, 利用浸渍法制备了 Ru/BaCeO3 和 Ru/BaCe0.9Y0.1O3-δ 催化剂. 通过 X 射线衍射、扫描电镜和透射电镜技术对样品进行了表征, 并在固定床反应器中考察了催化剂的氨合成反应活性. 结果表明, 载体 BaCeO3 的稳定性优于 BaCe0.9Y0.1O3-δ, 但 Ru/BaCe0.9Y0.1O3-δ 催化剂的氨合成活性明显高于 Ru/BaCeO3, 在 3.0 MPa, 15 000 h1, 425 oC 反应时, Ru/BaCe0.9Y0.1O3-δ 催化剂上氨合成反应速率达到 432.5 ml/(g•h), 是 Ru/BaCeO3 催化剂的 1.6 倍. 这种活性和稳定性的显著差异来自载体中 Ce4+ 与 Ru 纳米粒子间的电子作用.

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反应性离子交换法合成纳米ZnO及其光催化性能

朱少敏;李彦生;张治宏

2010, 31 (4): 380-382.

摘要 ( 2192 ) [Full Text(HTML)] ()

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以 ZnSO4 和 NaOH 为原料, 强碱性阴离子交换树脂为模板, 采用反应性离子交换法一步合成了高纯纳米 ZnO 晶体, 并运用扫描电子显微镜、X 射线衍射和紫外-可见光谱等技术对样品进行了表征, 初步探讨了合成机理. 结果表明, 制得的纳米 ZnO 晶体呈一维棒状, 它在树脂表面的形成过程与 ZnSO4 的初始浓度密切相关. 该 ZnO 样品对光催化降解甲基橙具有较高的活性和循环使用性能.

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AlCl3/MCM-41催化剂上桥式四氢双环戊二烯异构化反应

齐丽莉;纪敏;王新葵;贺民;蔡天锡

2010, 31 (4): 383-385.

摘要 ( 2253 ) [Full Text(HTML)] ()

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分别采用介孔 MCM-41 和 SiO2 为载体制备了固载化 AlCl3 催化剂, 考察了其催化桥式四氢双环戊二烯异构化生成挂式四氢双环戊二烯反应性能. 结果表明, 180 °C 时 AlCl3/MCM-41 催化剂上挂式四氢双环戊二烯选择性可达 95.7%, 而在 AlCl3/SiO2 上仅为 86.3%. 采用 N2 吸附-脱附、Hammett 指示剂法、吡啶吸附红外光谱和化学分析等方法对催化剂进行了表征. 结果表明, AlCl3/MCM-41 催化剂较弱的表面酸性和一维孔结构有利于挂式四氢双环戊二烯的生成.

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近中性条件下含铜多级孔氧化硅的合成及在苯酚羟基化反应中的催化性能

汤建庭;辛洪川;苏玮光;刘健;李灿;杨启华

2010, 31 (4): 386-393.

摘要 ( 2438 ) [Full Text(HTML)] ()

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在近中性条件下, 以正硅酸甲酯和 Cu(APTES)42+ (APTES: (EtO)3Si(CH2)3NH2) 为前驱体, P123 为模板剂, KCl 为添加剂合成了不同孔结构的含铜介孔氧化硅材料. 扫描电镜和氮气吸附结果表明, 当 Cu(APTES)42+/TMOS 摩尔比较高时能得到具有多级孔结构的材料. 在以 H2O2 为氧化剂的苯酚羟基化反应中, 具有多级孔结构的含铜介孔氧化硅材料表现出比单一介孔材料高的催化性能.

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Effect of Copper Substitution and Preparation Methods on the LaMnO3 Structure and Catalysis of Methane Combustion and CO Oxidation

Maryam ABDOLRAHMANI;Matin PARVARI*;Mehdi HABIBPOOR

2010, 31 (4): 394-403.

摘要 ( 2448 ) [Full Text(HTML)] ()

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LaMn1-xCuxO3刡冊 perovskite oxides (x = 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1) were prepared by two different methods, the Pechini and sol-gel methods. The catalysts were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive spectroscopy (EDS), X-ray fluorescence spectroscopy, N2 adsorption, and temperature-programmed reduction. Their catalytic activity in the oxidation of methane and CO was evaluated. EDS and SEM results showed that the Pechini samples had more homogeneity and smaller particles (higher specific surface area). The catalytic activity for methane combustion was highest for x = 0.2. In CO oxidation, the oxides with x = 0.2 and x = 0.4 were the most active. The Pechini samples had higher activity and stability than the sol-gel samples.

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整体式Pt/γ-Al2O3/Ce0.5-xZr0.5-xMn2xO2催化剂低温催化燃烧饮食油烟

王健礼;廖传文;陈永东;曹红岩;刘志敏;龚茂初;陈耀强

2010, 31 (4): 404-408.

摘要 ( 2595 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用固定床反应器评价了整体式催化剂 Pt/γ-Al2O3/Ce0.5-xZr0.5-xMn2xO2 去除饮食油烟的催化性能. 制备了一系列不同 Mn 含量的 Ce0.5-xZr0.5-xMn2xO2 储氧材料, 并考察了其作为载体对 Pt/γ-Al2O3/Ce0.5-xZr0.5-xMn2xO2 催化剂活性的影响. 应用 X 射线衍射 (XRD)、N2 物理吸附和 H2 程序升温还原 (H2-TPR) 等手段对催化剂进行了表征. XRD 结果表明, 贵金属 Pt 很好地分散在载体 γ-Al2O3 和 Ce0.5-xZr0.5-xMn2xO2 上. N2 物理吸附和 H2-TPR 研究结果与催化剂活性测试能很好吻合. 催化剂的活性顺序为 x = 0.10 > x = 0.15 > x = 0.05 > x = 0 > x = 0.20, Pt/γ-Al2O3/Ce0.4Zr0.4Mn0.2O2 催化剂活性最好, 油烟完全转化温度仅为 495 K.

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助剂对镍基催化剂催化裂解生物质气化焦油性能的影响

刘海波;陈天虎;张先龙;李金虎;常冬寅;宋磊

2010, 31 (4): 409-414.

摘要 ( 2550 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用等体积浸渍法制备了不同助剂 (Fe, Mg, Mn 和 Ce) 修饰的镍-凹凸棒石粘土基催化剂 (Ni/PG), 并用于催化裂解生物质气化焦油反应. 采用 X 射线衍射和透射电子显微镜对 Ni/PG 催化剂进行了表征, 并用总碳分析仪测定了催化剂上的积炭. 结果表明, 助剂的种类及其含量对催化剂性能的影响显著, 在所选用的助剂中, Fe 助剂入最有利于提高 Ni/PG 催化剂上焦油的去除率和 H2 的收率, 且随助剂 Fe 含量的增加, 催化剂活性逐渐提高.

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Mo/ZSM-5 分子筛碳化钼活性中心结构及甲烷活化机理的密度泛函理论研究

邢双英;周丹红;曹亮;李新

2010, 31 (4): 415-422.

摘要 ( 2731 ) [Full Text(HTML)] ()

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应用密度泛函理论 (DFT) 研究了 Mo/HZSM-5 分子筛上碳化钼活性中心的几何结构和电子结构, 以及甲烷 C–H 键在该活性中心上的活化机理. 设计了两种碳化钼单体模型 Mo(CH2)2/ZSM-5 和 Mo(CH2)2CH3/ZSM-5, 两种碳化钼双体模型 Mo2(CH2)4/ZSM-5 和 Mo2(CH2)5/ZSM-5. 其中单钼模型构建在 ZSM-5 分子筛孔道交叉点 T6 位的 Brönsted 酸位上, 双钼模型构建在 T6---T6 相邻双酸位上. 这些模型中都有 Mo=CH2 键, 结构优化后得到的 Mo–C 键长与实验值吻合. 所有模型的前线分子轨道都在 Mo=CH2 的 π 键上. 甲烷活化过程是发生 C–H 键异裂, H+和 H3C–残基分别进攻 Mo=CH2 键的 C 和 Mo, 使 π 键同时断裂. 在以上 4 种碳化钼模型上, 甲烷 C–H 键活化能都在 106~196 kJ/mol, 且 Mo2(CH2)5/ZSM-5 在甲烷活化过程中显示出最高的催化活性.

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密度泛函理论研究CO和 O2在NiFeB2/TiO2表面的吸附

曾庆松;陈文凯;戴文新;章永凡;李奕;郭欣

2010, 31 (4): 423-428.

摘要 ( 2541 ) [Full Text(HTML)] ()

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运用密度泛函理论中广义梯度近似的 PW91 方法结合周期平板模型, 研究了 NiFeB2 合金簇在 TiO2(110) 面的吸附模式. 结果表明, NiFeB2 平行吸附在 TiO2 面的 Ot-Ot 位最稳定, 吸附能为 526.4 kJ/mol. 为了探明 NiFeB2/TiO2 是否具有催化氧化 CO 活性, 进一步研究了 CO 和 O2 在 NiFeB2/TiO2 面的共吸附行为. 结果表明, CO 和 O2 以 Eley-Rideal 机理共吸附在 Fe 上时, 易形成碳酸盐, 而以 Langmuir-Hinshelwood 机理共吸附在 Fe 上时, O2 发生分解, 与 Fe, Ni 和 B 形成稳定的六元环.

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CeO2-ZrO2-Al2O3 的制备及其负载钯三效催化剂的催化性能

赵明;王海蓉;陈山虎;姚艳玲;龚茂初;陈耀强

2010, 31 (4): 429-434.

摘要 ( 2429 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用共沉淀法制备了一系列不同 Al2O3 含量的 CeO2-ZrO2-Al2O3(CZA) 氧化物,并用 X 射线衍射、激光拉曼光谱和 N2 吸附-脱附等手段进行了表征. 以 CZA 为载体, 采用浸渍法制得钯基催化剂. 结果表明, 当 Al2O3 含量为 80%时, 新鲜 CZA 样品中出现γ-Al2O3 相. 经 600 ºC 焙烧后, Al2O3 在 CZA 样品中的溶域值略小于 80%. 经 1 000 ºC 老化后, CZA 样品中 Al2O3 含量为 60%时, 才开始出现微弱 γ-Al2O3 相, 而其他氧化物物相结构稳定. 添加 Al2O3 后材料比表面积和储氧量明显增大. 随着 Al2O3 含量的增加, CZA 样品的储氧量由 336.2 增至 486.2 μmol/g, 表现出良好的抗高温老化性能. 当 Al2O3 含量为 40% 时, 新鲜催化剂对 C3H8 的起燃温度和完全转化温度分别为 238 和 292 ºC, 同时具有良好的温度特性和较宽的空燃比窗口.

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K助剂对Pt-Sn-K/γ-Al2O3催化剂上C16正构烷烃脱氢反应的影响

何松波;赖玉龙;毕文君;杨旭;荣欣;孙承林

2010, 31 (4): 435-440.

摘要 ( 2571 ) [Full Text(HTML)] ()

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以络合真空浸渍法制备了 Pt-Sn-K/γ-Al2O3 催化剂. 采用吡啶吸附红外光谱、CO脉冲吸附、程序升温还原、热重及程序升温氧化等手段对催化剂进行了表征, 研究了 K 助剂对 Pt-Sn-K/γ-Al2O3 催化剂结构及其催化 C16 正烷烃临氢脱氢反应性能的影响. 结果表明, K 的引入减弱了 SnOx 和 Al2O3 间的相互作用, 促进了 Pt 对 SnOx 的还原, 并导致催化剂的脱氢反应活性降低. K 的加入还减少了强酸中心数目, 一方面减少了催化剂酸性位上的副反应, 提高了产物选择性; 另一方面提高了催化剂的抗积炭能力, 催化剂稳定性有所改善. 但过量的 K 助剂减弱了催化剂的金属位-酸性位的协同作用, 使得催化剂活性和稳定性均有所降低.

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固体氧化物催化剂酸碱性质对 1,2-丙二醇转化反应的影响

于政锡;许磊;张新志;刘中民;

2010, 31 (4): 441-446.

摘要 ( 2552 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用 X 射线衍射、热重、NH3 程序升温脱附、CO2 程序升温脱附等手段研究了 Al2O3, MgO, CaO 和 KNO3 改性 MgO 催化剂的结构和酸碱性质, 并在固定床反应装置上考察了上述催化剂气相催化转化 1,2-丙二醇反应性能. 结果表明, 催化剂表面的酸碱性对 1,2-丙二醇气相转化反应的产物分布有显著影响. Al2O3 催化剂上的产物以丙醛和丙酮为主; MgO 催化剂上的主要产物为丙酮醇; CaO 催化剂上丙酮和丙烯醇选择性相对较高; KNO3 改性 MgO 催化剂上环氧丙烷选择性显著升高. 结合不同催化剂酸碱性质及其反应结果, 提出了 1,2-丙二醇气相转化的 6 个主要反应途径, 明确了各反应途径与催化剂酸碱性质的关系.

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TiO2-Al2O3载体的制备及Ni2P/TiO2-Al2O3催化剂上的同时加氢脱硫和加氢脱氮反应

宋华;于洪坤;武显春;郭云涛

2010, 31 (4): 447-453.

摘要 ( 2559 ) [Full Text(HTML)] ()

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以溶胶-凝胶法制备的 TiO2-Al2O3 复合氧化物为载体, 采用浸渍法制备了 Ni2P/TiO2-Al2O3 催化剂, 并用 X 射线衍射、N2 吸附脱附、红外和 X 射线光电子能谱等技术对催化剂进行了表征, 考察了载体中 TiO2 含量、焙烧温度及其制备方法对 Ni2P/TiO2-Al2O3 催化剂上同时进行噻吩加氢脱硫和吡啶加氢脱氮反应的影响. 结果表明, 以 Ni/P 摩尔比为 1/2 的前驱体制备的催化剂表面仅出现 Ni2P 物相; 当载体中 TiO2 的含量为 80%, 焙烧温度为 550 oC 时, Ni2P/TiO2-Al2O3 催化剂上加氢脱硫和加氢脱氮的活性最高. 在 360 oC, 3.0 MPa, 氢/油体积比 500, 液时体积空速 2.0 h?1 的条件下, 噻吩和吡啶转化率分别为 61.3%和 64.4%.

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凹凸棒石负载锰氧化物低温选择性催化还原催化剂的表征及对氨的吸脱附

李金虎;张先龙;陈天虎;刘海波;施培超

2010, 31 (4): 454-460.

摘要 ( 2287 ) [Full Text(HTML)] ()

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以非均相沉淀法制备了凹凸棒石 (PG) 载体上负载锰氧化物催化剂 Mn/PG, 并用于低温选择性催化还原法 (SCR) 脱硝反应. 采用 X 射线衍射、透射电子显微镜和 H2-程序升温还原方法对催化剂进行了表征; 通过 NH3 吸脱附实验考察了催化剂的锰负载量和煅烧温度对 NH3 吸附和脱附量及吸附位的影响. 结果表明, 锰氧化物高度分散于 PG 晶体表面, 其存在状态取决于催化剂煅烧温度. 煅烧温度低于 550 oC, 锰氧化物为 Mn2O3 和 Mn3O4, 煅烧温度为 550 oC 时, 锰氧化物为 Mn3O4. NH3 主要吸附在 PG 载体上, 锰氧化物的担载基本不影响催化剂吸附 NH3 的能力, 但促进了吸附 NH3 的活化, 这是催化剂 SCR 活性显著增加的直接原因.

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以类水滑石为前驱体的含Cu催化剂催化糠醛加氢反应

郑良科;徐成华;梁文标;刘建英;刘俊;敦星杰;郭燕;杨迎春

2010, 31 (4): 461-465.

摘要 ( 2273 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用共沉淀法制备了不同 Cu 含量的铜镁铝类水滑石 (Cux-MgAl), 再在 500 oC 焙烧制得 Cux-MgAlOy 催化剂. 分别考察了在 220 和 300 oC 还原时, Cu 含量对 Cux-MgAlOy 催化糠醛加氢反应性能的影响. 用 X 射线衍射、H2 程序升温还原、紫外-可见漫反射光谱和 X 射线光电子能谱等技术对催化剂进行了表征. 结果表明, 当 Cu 含量为 11.2% 时, Cu-MgAlOy 催化剂活性和稳定性较高, 糠醛加氢生成糠醇及糠醇进一步加氢脱水的催化活性中心主要是 Cu0, 而催化剂中的 CuO, MgO 和 MgAl2O4 金属氧化物具有催化糠醛与溶剂乙醇反应生成 2-二乙氧甲基呋喃的作用.

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碳化钨-二氧化钛纳米复合材料的制备及其电催化活性

施斌斌;姚国新;李国华;;郑遗凡

2010, 31 (4): 466-470.

摘要 ( 2475 ) [Full Text(HTML)] ()

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以纳米 TiO2 为载体, 偏钨酸铵为钨源, 采用机械化学法与原位还原碳化相结合的方法制备了碳化钨-TiO2 纳米复合材料, 并用 X 射线衍射和扫描电子显微镜等手段对样品的晶相和形貌进行了表征. 结果表明, 样品颗粒为不规则粒状, 并有不同程度的团聚, 样品的晶相组成与还原碳化时间有关, 主要有金红石相 TiO2, 非化学计量比氧化钛 (Ti6O11), W2C, W1C 和未定名碳化钨. 其中, TiO2 粒径 18.8~95.6 nm, W2C 粒径 17.4~24.2 nm, W1C 粒径 14.7~15.8 nm. 在三电极体系中, 采用循环伏安法测定了样品对对硝基苯酚的电催化活性. 结果表明, 样品的电催化活性与晶相组成有关, 且 W1C 与 TiO2 构成复合材料后, 两者之间存在明显的协同效应. 这说明 TiO2 是 W1C 的良好载体.

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微波辐射对浆态床合成甲醇Cu/ZnO/Al2O3催化剂前驱体微观结构及催化性能的影响

李忠;范辉;郑华艳;刘岩

2010, 31 (4): 471-478.

摘要 ( 2461 ) [Full Text(HTML)] ()

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考察了微波辐射条件下老化温度对 Cu/ZnO/Al2O3 催化剂在浆态床中催化 CO 加氢合成甲醇反应性能的影响, 并采用 X 射线衍射、热重分析、程序升温还原、红外光谱、X 射线光电子能谱、透射电镜和粒度分析等手段对催化剂及其前驱体的微观结构进行了表征. 结果表明, 在母液老化过程中, 微波辐射有助于 Cu2+ 取代 Zn5(CO3)2(OH)6 中的 Zn2+, 使前驱体中含有更多的 (Cu,Zn)5(CO3)2(OH)6 物相, 焙烧后催化剂的 CuO-ZnO 协同作用增强, CuO 晶粒减小, 表面 Cu 含量增加, 从而提高了催化剂活性和稳定性. 在微波辐射条件下, 于 80 oC 老化制备的催化剂活性最高, 在 400 h 浆态床合成甲醇评价期间, 平均失活率仅为 0.11%/d, 最大时空收率为 318.9 mg/(g•h), 比非微波辐射制得催化剂的平均失活率降低了 31.2%, 时空收率提高了 10.1%.

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制备方法对CuO-CeO2/Al2O3/FeCrAl整体催化剂结构、粘附稳定性和催化性能的影响

曾尚红;苏海全;王岩;刘国扬;王坤;潘慧

2010, 31 (4): 479-484.

摘要 ( 2344 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用浸渍法、粉末涂覆法、沉积沉淀浸渍法、溶胶高温分解法、原位溶液燃烧法和微乳液法制备了 CuO-CeO2/Al2O3/FeCrAl 整体催化剂, 并运用扫描电镜、X 射线衍射、程序升温还原、超声波振动和热振荡等手段研究了制备方法对活性组分的负载及其分布、催化剂结构、粘附稳定性和催化 CO 优先氧化反应性能的影响. 结果表明, 溶胶高温分解法、原位溶液燃烧法和微乳液法制备的整体催化剂表现出较好的催化 CO 优先氧化反应性能和较高的粘附稳定性.

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WO3/TiO2纳米棒复合材料的制备及其光催化活性

刘阳;王晟;王騊;许章炼;陈文兴;蒋杰;韦坚红

2010, 31 (4): 485-489.

摘要 ( 2618 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(797KB) ( 1996 )

以纳米 TiO2 (P25) 为前驱体, 采用水热-煅烧法制备了具有大比表面积和高紫外光催化活性的 TiO2 纳米棒 (TiO2-NRs), 并考察了热处理温度对其形貌、晶型、比表面积及光催化活性的影响. 以400 oC 热处理制得的 TiO2-NRs 为载体, 采用溶胶-凝胶法制得负载型 WO3/TiO2-NRs 复合光催化剂, 并使用透射电镜、X 射线衍射和X 射线电子能谱等手段对其进行了表征. 结果表明, WO3 负载量为 2% 时, WO3/TiO2-NRs 的光催化活性是 P25 的 5 倍. 对 1 × 10?5 mol/L 罗丹明 B 溶液的脱色反应结果表明, 该催化剂具有高速染料脱色特性. 同时对光催化机理进行了探讨.

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