纳米粒度金属氧化物催化剂制备方法的研究进展

金属氧化物是一类重要的催化剂,在催化领域中已得到广泛的应用,将金属氧化物纳米化后,其催化性能更加优良,可以预见,纳米金属氧化物将是催化剂发展的重要方向。综述了近年来国内外金属氧化物催化剂的研究进展,讨论了纳米金属氧化物催化剂的各种制备方法,如溶胶-凝胶法、水解法、水热合成法、微乳法、沉淀法、固相反应法、超临界干燥法、微波固相法、热分解法、燃烧合成法和撞击流反应-沉淀法等,并对各种方法的特点作了总结和归纳。

信息与动态

甲醇液相氧化羰基化合成碳酸二甲酯催化剂的研究进展

甲醇液相氧化羰基化合成碳酸二甲酯(DMC)的催化类型主要有铜负载型、钴配合物型和钯铜复合型三种。其中铜负载型CuCl催化体系已经工业化,但由于Cl-的丢失而引起催化剂活性的下降及反应生成的盐酸对设备腐蚀等,需要采取添加配位体或助剂稳定Cl-或取代Cl-等方法来解决。取代Cl-是一种新的研究方向,具有工业应用前景。

“绿色”溶剂离子液的研究进展

近年来,离子液由于其独特的优点,在生物催化及化学合成领域越来越受到青睐。由于缺乏蒸气压,离子液作为绿色溶剂有很大潜能。此外,离子液不像极性有机溶剂那样会使酶失活,因而简化了类似含有糖类这样极性底物的反应。在离子液中,生物催化反应表现出较高的选择性、较快的反应速率和较高的酶稳定性。但这些溶剂还存在着离子液的纯化、控制水活性和pH、高粘度以及产品分离等问题。

制备条件对催化裂化汽油在Ni-Mo-P/USY催化剂上加氢改质的影响

采用浸渍法制备了几种Ni-Mo-P/USY催化剂,并考察其选择性加氢性能。结果表明,载体焙烧、催化剂焙烧、催化剂还原及助剂含量的加入,对催化剂活性均有不同的影响。其中,催化剂焙烧温度和还原温度对催化剂活性影响最大。实验得到的载体焙烧温度、催化剂焙烧温度和催化剂还原温度分别为500℃、500℃和450℃,活性组分w(Ni)=3%,助剂w(P)=0.25%。采用最终优化条件制备的催化剂用于中国石油抚顺石油二厂提供的FCC汽油加氢改质,可使汽油烯烃含量降低63.4%。改质后汽油的辛烷值、组成和沸程等指标均满足新国标要求。

OCT-M催化裂化汽油选择性加氢脱硫技术的工业应用

介绍了由中国石化抚顺石油化工研究院开发的OCT-M催化裂化汽油选择性加氢脱硫技术特点及其在中国石化武汉分公司400 kt.a-1OCT-M装置进行工业应用试验的情况。标定结果表明,FCC汽油硫含量由727~794μg.g-1降低到80~90μg.g-1,研究法辛烷值损失0.4~0.5个单位,取得了较好结果。

环境友好催化剂催化葡萄糖水解的研究

研究了n(SiO2)∶n(Al2O3)=20~25的ZRP-5分子筛(催化剂1)、n(SiO2)∶n(Al2O3)=30的ZRP-5分子筛(催化剂2)、甲酸、液态水四种催化剂分别催化葡萄糖水解。研究发现,葡萄糖水解机理复杂,产物众多,水解主产物为乙酰丙酸(LA),同时还有5-羟甲基糠醛(HMF)、果糖、乳酸、甲酸、呋喃甲醛等副产物生成。不同的催化剂对葡萄糖的转化率影响不大,但各个反应产物收率相差很大。HMF的生成比较容易,而LA的生成相对困难。ZRP-5分子筛催化剂对LA具有良好的选择性。

丙烯聚合催化剂的实验室考评方法

介绍了丙烯聚合催化剂考评该催化剂性能的实验方法。对实验装置、实验方法、催化剂活性测定、钛含量测定、镁含量测定、酯含量测定、表观密度的测定以及等规指数的测定作了详细研究。通过该实验平台及其方法,可进行高效丙烯聚合催化剂的制备工艺与性能的研究,包括解决在大批量工业连续生产条件下载体对催化剂效率和产品立体定向性的影响以及载体制备工艺条件的优化等,为深入研究催化剂的生产工艺奠定基础。

非均相固体碱催化剂(CaO体系)用于生物柴油的制备

为解决生物柴油酯交换过程中的产物与催化剂分离问题,制备了负载型固体碱催化剂(CaO/SiO2、CaO/Al2O3和CaO/MgO体系),考察该系列催化剂在生物柴油制备中的不同反应特点,对制备的催化剂进行XRD表征,研究了反应条件对反应的影响。结果表明,CaO可以很好地分散在催化剂载体上,该体系催化剂是制备生物柴油的良好非均相催化剂。催化剂的最佳制备条件为:焙烧温度700℃,催化剂质量分数为原料油的1%,m(醇)∶m(油)=18∶1,反应温度60~65℃,反应时间10 h。

均匀设计法在制备吗啉合成催化剂中的应用

在合成吗啉制备催化剂的过程中,根据组分含量的不同,采用约束配方设计进行了5因素11水平的均匀设计,考察不同组成对吗啉收率的影响,实际试验数为11个。结果表明,均匀设计显著减少了试验工作量和试验费用,克服了配方试验的盲目性。经过初步研究,在最佳条件下吗啉的收率达到了50%左右。

硫酸氢钠催化合成水杨酸乙酯

以硫酸氢钠为催化剂合成水杨酸乙酯。考察醇酸物质的量比、催化剂用量、反应时间以及反应温度对酯化率的影响。结果表明,硫酸氢钠的催化活性较高,在最佳条件下合成水杨酸乙酯,酯化率可达80.1%~88.2%。实验结果得到的最佳实验条件为:催化用量2 g,n(乙醇)∶n(水杨酸)=10∶1,反应时间6 h,反应温度75~80℃。

UV/Fe³⁺/H₂O₂体系降解活性艳橙X-GN废水的动力学研究

在自制的光催化反应器中,采用UV/Fe3+/H2O2体系光解活性艳橙X-GN模拟废水,考察了X-GN、Fe3+和H2O2初始浓度、初始pH值及温度对光解过程的影响。结果表明,在8 W低压汞灯(λ=254 nm)照射下,UV/Fe3+/H2O2能够有效地降解结构稳定的X-GN,在pH=3.0、温度50℃、时间120 min、Fe3+和H2O2初始浓度分别为2.5×10-5mol.L-1和1.5×10-4mol.L-1时,含200 mg.L-1X-GN模拟废水的色度去除率和TOC去除率分别达到100%和90.15%。在此基础上得到了该催化氧化反应的一级动力学模型,求得X-GN氧化和TOC降解动力学模型的表观活化能分别为8.67 kJ.mol-1和25.38 kJ.mol-1。同时依据离子色谱(IC)、GC/MS对X-GN降解中间产物和最终产物的进行了鉴定,证实有导致X-GN氧化和TOC降解不同步的中间产物存在。

臭氧催化分解的研究

研究了多种单组分和双组分金属氧化物对臭氧催化分解的活性,单组分时催化分解活性次序为:Co>Mn≈Ni>Cr>Fe>Zn>Mg>Cu>Ag>Sn>Pb>U>Cd>Al>Si≈Bi≈Ce≈CaCO3≈La>Na。实验结果表明,几种双组分金属氧化物的催化分解活性主要由较高活性的金属氧化物所决定,并与两组分的比例有关。实验还表明,催化剂的催化分解活性与制备催化剂时的灼烧温度和时间有关,催化剂前驱体采用硝酸盐时比较合理的灼烧条件为:500℃,4 h。

Au-SBA-15介孔分子筛的合成及其催化性能研究

利用原位技术将Au物种引入介孔分子筛SBA-15,得到具有氧化活性中心的Au-SBA-15分子筛。通过X射线衍射(XRD)、FT-IR和紫外可见漫反射(UV-Vis)等手段进行表征。结果表明,Au物种已进入SBA-15的骨架。这种新型催化剂在环己烷催化氧化反应中表现出较好的催化活性,在不需添加任何助剂的条件下,以O2为氧化剂,环己烷的转化率可达9.3%,酮醇选择性可达92.8%。

Fe/Cr柱撑蒙脱石的水热法制备与表征

以钙基蒙脱石为原料,经超声波预处理后,利用水热法合成了Fe/Cr柱撑蒙脱石。水热法与传统方法相比,可以省去钠化改型和老化等步骤,大大缩短制备周期。在水热法制备柱化剂的过程中,首次提出二次水解法。实验结果表明,经过预处理后,蒙脱石的分散度大大提高,平均粒度达0.964μm;二次水解法可以制备出更好的柱化剂。XRD和XRF分析结果表明,水热法可以制备出结晶较好、热稳定性较高和具有良好孔结构的柱撑蒙脱石,经过二次水解法制备的Fe/Cr柱撑蒙脱石的d(001)达1.962 nm。

固体酸催化剂脱附活化能动力学模型研究及酸强度表征

基于脱附动力学,确定了脱附活化能动力学模型方程,建立了基于一套程序升温脱附(TPD)数据确定固体酸催化剂脱附活化能的动力学模拟方法。不同温度活化的催化剂TPD实验数据模拟计算结果指出,催化剂的脱附过程符合2级脱附规律;随着活化温度的提高,催化剂的脱附活化能(或酸强度)呈先增大后降低的变化趋势。比较单套数据法和多套数据法的计算结果可知,两种方法测定的脱附级数相同,各活化催化剂的脱附活化能有相似的变化趋势,单套数据法具有操作简便和结果可靠的优点。

关于征集《第三届全国工业催化技术及应用年会》论文的通知