工业催化

综述与展望

  • 质子交换膜燃料电池阴极Fe-N-C催化剂研究进展

    张骁桐;吴凯;袁俊;郑元波;张前;王为强;余秦伟;杨建明;吕剑;

    氢能是国家未来发展的重点,质子交换膜燃料电池是利用氢能的高效电源装置,其阴极铁-氮-碳(Fe-N-C)催化剂可以有效解决目前商业化铂基催化剂成本高、难回收等问题,应用前景广阔。Fe-N-C催化剂的活性和稳定性单方面优于商业Pt/C催化剂,简述了该催化剂的研究背景,从前驱体、载体和助剂等方面展开介绍近几年来高性能Fe-N-C催化剂的组成对性能的影响,并对其发展方向进行展望。

    2024年12期 v.32;No.315 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 870K]
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  • 乙醇脱水制乙醚固体酸催化剂的研究进展

    李鸿雄;景旭亮;陈景;

    乙醚是一种无色、易燃、有特殊气味的液体,用途广泛。乙醇脱水制乙醚,原料来源广、价格低,但通常采用H_2SO_4溶液进行催化,导致设备腐蚀严重。采用固体酸催化剂成本低、腐蚀性小。综述了乙醇脱水制乙醚的反应机理,总结固体酸催化剂的研究进展,包括氧化铝催化剂、沸石催化剂和过渡金属氧化物催化剂等,并对其发展方向进行展望。

    2024年12期 v.32;No.315 10-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 952K]
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  • 单原子催化剂在烯烃氢甲酰化中的应用

    李明杰;

    烯烃氢甲酰化反应是工业生产中重要的均相催化反应,其工业化应用受催化剂分离、回收困难限制。多相催化剂能弥补均相催化剂不足之处,但活性相对较低、区域选择性较差。因此开发高效多相催化剂对氢甲酰化行业发展具有重要的实践价值。单原子催化剂(SACs)具有原子利用率高、活性位点稳定、易于分离和回收等优点,在均相与非均催化剂之间起到桥梁作用,有望广泛应用于氢甲酰化领域。综述了不同SACs在该领域的研究进展,重点讨论微观结构对SACs催化烯烃氢甲酰化反应的活性、稳定性和区域选择性的影响,最后总结目前SACs工业化应用面临的挑战。

    2024年12期 v.32;No.315 17-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 977K]
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催化剂制备与研究

  • 烟气中SO2和H2O对Pt/TiO2催化氧化CO的影响

    何俊达;李坚;梁文俊;何洪;戴洪兴;宋丽云;

    利用催化技术去除钢铁烧结烟气中的CO是一种有效的环保措施。以Pt为活性组分,制备负载型Pt/TiO_2催化剂,探究H_2O和SO_2在催化剂表面的反应机理,利用XRD、Raman以及In situ DRIFTS等表征手段揭示不同烟气条件下催化剂表面的化学变化。结果表明,低浓度的H_2O能够在高温下分解羟基,从而促进Pt/TiO_2的CO催化活性。低温下SO_2与反应气体在Pt表面存在竞争吸附,导致催化剂启活困难。高温下SO_2在Pt表面与氧物种发生反应生成硫酸盐,破坏了催化剂表面化学组成。同时通入SO_2和H_2O时,SO_2毒化作用进一步增强。

    2024年12期 v.32;No.315 24-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1207K]
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  • 含硫条件下PtPd/ZrO2催化甲烷燃烧性能

    程亮;王丽;郭耘;

    甲烷是重要的温室气体,控制其排放不仅可减缓温室效应还可降低环境污染。采用浸渍法制备PtPd/ZrO_2催化剂并考察其在含水、含硫条件下对甲烷催化燃烧的性能。利用XRD、H_2-TPR、HAADF-TEM、XPS等分析催化剂结构、还原性能和表面化学状态,通过In situ DRIFTS探究催化剂耐硫性能提升的原因。结果表明,与干燥条件下相比,PtPd/ZrO_2在含H_2O和SO_2条件下的甲烷全转化温度仅向高温偏移62℃。双金属之间的相互作用促进载体表面的分散度、影响贵金属的化学状态以及提高催化剂的氧化还原性能;双金属未影响对甲烷的吸附反而抑制活性金属的硫酸盐化、减少催化剂表面总的硫酸盐沉积量。

    2024年12期 v.32;No.315 32-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1101K]
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  • 三维Co3O4催化剂的制备及其催化消除N2O的研究

    钟一彤;庞铂曦;杜媛婷;单炜军;熊英;于海彪;

    N_2O作为第三大温室气体,不仅能引发强烈的温室效应,还会严重破坏臭氧层。以乙二醇和水的混合溶液为溶剂,采用水热合成法制备三维Co_3O_4(x-y)系列催化剂,并用于直接催化分解N_2O反应。通过调整乙二醇和水的加入量,可得花状、片层状、海胆状等不同三维形貌的Co_3O_4催化剂。结果表明,Co_3O_4(10-50)催化剂催化分解N_2O的性能最佳,在400℃,N_2O/Ar体积比为0.2%,气体流速50 mL·min~(-1)的条件下,N_2O转化率可达95.4%,且具有良好的稳定性。

    2024年12期 v.32;No.315 39-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1017K]
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  • 纳米片Ga改性分子筛在甲醇耦合丁烯催化裂解反应中的应用

    仇德伟;席志祥;张安峰;郭新闻;徐景东;徐人威;

    以水合硝酸镓为前体,通过晶种诱导、水热法合成厚度小于100 nm的Ga纳米片状分子筛,制备不同镓铝比的Ga-ZSM-5和不同镓含量的纯硅Ga-S-1纳米片分子筛。采用XRD、SEM、NH_3-TPD等方法对样品进行表征,并在气相连续微型固定床反应器上考察各样品的甲醇耦合丁烯催化裂解反应性能。结果表明,与ZSM-5相比,Ga-ZSM-5酸强度降低且酸量减少,Ga的引入阻碍Al进入分子筛骨架。以Ga-ZSM-5为催化剂,产物中乙、丙烯的选择性可提高(4~5)个百分点;同时,产物中低碳烷烃选择性降低。以Ga-S-1为催化剂,随着n(Si)∶n(Ga)增加到100,产物中n(丙烯)∶n(乙烯)约7,比ZSM-5提高了近2倍;同时,副产物C_2~C_4烷烃的收率降低(30~50)个百分点。

    2024年12期 v.32;No.315 45-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1260K]
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  • CuO/LaMnO3催化剂的制备及CO氧化性能研究

    邬坤;李文君;

    质子交换膜燃料电池的燃料价格低、无化学危险、无污染,是目前其它所有动力来源无法做到的。但是利用传统工艺获取的氢中约含1%的CO,易使燃料电池的Pt催化剂“中毒”。选择性氧化法可有效脱除富氢气体中的CO,使CO含量降低。钙钛矿型复合氧化物因其独特的物理化学性质,表现出良好的CO选择性氧化活性,成为该领域的研究热点。采用共沉淀-浸渍法制备CuO/LaMnO_3催化剂,用于富氢气中CO的优先氧化。考察焙烧温度对性能的影响,并利用XRD、TPR等手段分析催化剂的结构。

    2024年12期 v.32;No.315 53-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 944K]
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石油化工与催化

  • 棕榈油催化裂化制高辛烷值汽油和低碳烯烃

    施宗波;邱恒娥;张青;RIZKI Ekananda;ISMAL Gamar;刘新生;卓润生;

    植物油作为一种可再生清洁能源,具有替代化石燃料的潜力。采用固定流化床催化裂化装置评价催化剂反应性能,考察催化剂种类、助剂添加量、进料油、反应温度、剂油比等对催化裂化反应转化率和产品收率的影响。结果表明,PR-MG-3样品比表面积和孔体积更大,(3~6) nm和(10~200) nm的孔道结构更多,反应产物汽油、柴油和液化气总收率更高。添加ZSM-5助剂有助于提高低碳烯烃收率,增加汽油辛烷值。进料油中添加棕榈油,催化裂化反应转化率更高,焦炭收率降低,汽油辛烷值增加。随着反应温度和剂油比的增加,催化裂化反应转化率和液化气的收率升高,汽油辛烷值增加。

    2024年12期 v.32;No.315 58-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 880K]
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精细化工与催化

  • 磷钨杂多酸盐相转移催化环戊烯制备戊二醛

    朱明乐;丁春华;刘阳;黄文均;蔡晓兰;庞海舰;左洪亮;方岩雄;

    以磷钨酸和不同季铵盐为原料,采用二氯甲烷溶剂萃取法一步合成Keggin型相转移催化剂(C_nH_2_n_(-4)N)_3PW_4O_(32),通过FT-IR、UV-vis和Raman对催化剂进行表征分析。筛选出性能较好的Cat-1(5.5-15%)催化剂,用于环戊烯氧化制备戊二醛反应,最佳条件为以叔丁醇为溶剂、n(催化剂)∶n(环戊烯)=0.004 8、反应时间5 h、n(双氧水)∶n(环戊烯)=1.2、反应温度40℃,此时环戊烯转化率为99.04%、戊二醛选择性为75.11%,经过5次循环使用后催化剂仍能保持较高的催化性能。反应中(PW_4O_(32))~(3-)在氧原子作用下转变为可溶性小分子{PO_4[WO(O_2)O_2]_4}~(3-)溶于反应体系,进一步与H_2O_2反应生成活性氧物质W(O)_2并催化环戊烯反应,H_2O_2消耗完毕后小分子重新聚合析出。

    2024年12期 v.32;No.315 67-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1282K]
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环境保护与催化

  • 炭基催化法多污染物协同控制再生热源构建与配置方式研究

    吴家禹;程文煜;许芸;

    炭基催化法烟气净化技术是一种烟气多污染物协同控制技术。该技术在火电厂应用时,应根据机组和热力系统特点构建再生热源系统,减少对机组能效水平的影响。针对某350 MW热电联产机组及其热力系统特点,提出了3种再生热源构建方案,通过分析比较确定最佳方案。在选定构建方案的基础上,通过能量平衡计算和阻力变化分析并考虑自动控制因素,确定汽-气换热器和电加热器的功率和连接方式。

    2024年12期 v.32;No.315 75-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 868K]
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