陈灵晶
,
林海强
,
严斌
,
杨乐夫
催化学报
研究了Cu-HZSM-5催化剂上的氯苯气相羟化合成苯酚反应及催化剂的失活情况. 发现在773 K和水/氯苯体积比为3的反应条件下, 1.6%Cu-HZSM-5催化剂上氯苯转化率高达82.4%, 苯酚选择性为98.2%, 但催化性能随着反应的进行有逐渐下降的趋势. 采用X射线衍射、氮气静态吸附、X射线能谱和吡啶吸附红外光谱等手段对反应前后的催化剂进行了表征. 结果表明,铜的流失、HZSM-5分子筛骨架脱铝、晶格塌陷和积炭是导致催化剂失活的主要原因.
关键词:
氯苯
,
气相羟化
,
苯酚
,
铜
,
HZSM-5分子筛
,
催化剂失活
康淑娟
,
马琦生
,
陈维群
,
陈冠益
,
唐永春
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60966-4
传统的Shilov反应是以PtCl2作为催化剂在水溶液中实现甲烷转化的,该反应的条件温和,在低至80°C时即可将甲烷中非常稳定的C–H键活化.然而,如果将反应温度提高达100°C以上,催化剂Pt(II)则非常容易发生歧化反应转化为Pt(0)或者Pt(IV),其中Pt(0)将会以沉淀的形式存在于反应溶液中.所以该反应只能在较低的温度进行, Shilov体系也只能得到较低的甲烷转化率,因此如何避免高温时催化剂因沉淀失活成为了提高反应转化率的研究重点.本文重点考察了高温条件下Shilov体系的反应机理和反应动力学,从而寻求提高催化体系活性和稳定性的途径.我们在特殊设计的金管反应器中进行了一系列的H/D置换实验,通过GC根据产物不同的分子量来分析检测.实验中,利用特殊设计的金管反应器可将反应压力增加到25.5 MPa,此时甲烷的溶解度与常温条件下(~60°C)相比可被提高1000倍以上,因此甲烷的转化率大大提高.在高温(~200°C)条件下的Shilov体系的水溶液中添加了CD3COOD, F3COOD, D2SO4, DCl和一系列阳离子为[1mim]+的离子液体来考察它们对催化剂沉淀的抑制作用,结果发现,在140°C时添加30%CD3COOD可在少量催化剂存在的条件下就能够明显促进H/D交换,与Shilov的结论吻合.这可能是由于CD3COO基团的螯合作用造成的,但将反应温度升到150°C时则不可避免的生成了Pt(0)沉淀.而F3COOD却在较多催化剂的条件下仍未表现出明显作用,可能是因为F较强的亲电子性使得F3COO基团的螯合作用变弱所致.在140°C时, D2SO4和DCl均能有效抑制Pt(0)沉淀的生成,尤其是DCl,在185°C反应24 h后仍能够稳定水溶液中的Pt基催化剂,但是在该条件下D2SO4却并没有作用.我们还发现, Cl–的浓度与沉淀的抑制直接相关,浓度越高对Pt基催化剂的稳定作用越强,但质子浓度的增加则对沉淀现象没有太大影响,我们推断原因是大量的Cl-能够在[PtCl6]2–的共同作用下将Pt(0)重新转化为了[PtCl6]2–.在140°C进行反应时,各类离子液体的添加能够使Pt(0)沉淀得到抑制,但是对H/D交换率却没有影响,可能是因为离子液体与Pt基催化剂螯合形成了Pt-离子液复合物而削弱了催化活性.在此基础上,我们特别考察了Cl–浓度对催化剂沉淀的影响,发现在200°C时将Cl-浓度提高到一定程度,就能够完全抑制Pt(0)的生成,但Pt基催化剂的活性也会被同时削弱.由于高压金管反应器的应用和高浓度Cl–的添加,使得甲烷的转化率达到90%以上,因此,我们设计了H/D同位素交换实验来考察反应的活性和选择性,从而针对高温Shilov体系的反应动力学进行研究.反应在200°C时进行,催化剂为K2PtCl4,反应介质为30% CD3COOD和DCl的水溶液,实验产物中检测到了CH3D, CH2D2, CHD3和CD4四种甲烷的多重氘代同位素体,说明了交换反应中有多个C–H键被活化.在此基础上,为了对甲烷活化过程进行全面描述,我们建立了涵盖所有连锁反应在内的综合反应网络,其中包含了H/D交换过程中涉及到的一系列平行的一级反应,基于实验数据通过阿伦尼乌斯方程计算得到了全部反应的频率因子、活化能和化学计量系数等反应动力学参数.结果证明,由于甲烷中所有的C–H键均相同,因此多重氘代产物的生成在甲烷转化过程中是不可避免的.其中,甲烷的单一氘代反应活化能为29.9 kcal/mol,双重氘代反应活化能为29.8 kcal/mol,两者十分相近,因此甲烷活化后的单一氘代产物的选择性最高不会超过50%.
关键词:
Shilov反应
,
催化剂失活
,
反应机理和动力学
,
活性和选择性
,
氘-同位素置换
翟旭芳
,
社本纯
,
解红娟
,
谭猗生
,
韩怡卓
,
椿范立
催化学报
浆态床甲醇合成过程具有重要的工业应用价值,影响该过程工业化的根本原因是催化剂易失活. 以合成气为原料,医用液体石蜡为溶剂,在5 MPa,260 ℃和 1?100 ml/(g·h)的反应条件下于浆态床反应器中考察了铜基甲醇合成工业催化剂C301的稳定性,并采用程序升温还原、 X射线衍射、透射电镜、扫描电镜、扫描电镜能谱、元素分析和N2物理吸附等表征方法对不同失活程度的催化剂的物相组成和形貌进行了表征. 结果表明,在本实验条件下,失活催化剂无中毒现象,但随着反应时间的延长,催化剂晶粒长大,比表面积减小,积炭和热烧结现象较明显,但不伴随活性组分铜的流失.
关键词:
铜基催化剂
,
浆态床
,
催化剂失活
,
甲醇合成
,
稳定性
孙万付
,
马波
,
索继栓
,
李树本
,
张喜文
,
李文麾
,
罗锡辉
催化学报
用热分析技术和反应色谱等手段及催速老化法对加氢裂化催化剂的积炭行为进行了研究.结果发现:对所涉及的几种不饱和烯烃反应物而言,随着碳链长度的增长,催化剂积炭量略有降低;对直链烷烃反应物,碳链越长则催化剂积炭量越多,且分布于催化剂所有的孔内;在碳数相同的情况下,烯烃的不饱和度越大越容易积炭.
关键词:
加氢裂化
,
积炭
,
催化剂失活
,
Y分子筛
,
氧化钨
,
氧化镍
代小平
,
余长春
,
李然家
催化学报
在固定床反应器上考察了原粒度(1～3 mm)CeO2助Co/SiO2催化剂的费托反应性能,提出了催化剂失活的机理,并采用程序升温还原、X射线衍射和X射线光电子能谱对催化剂进行了表征.结果表明,在1.5 Mpa,488 K和400 h-1条件下进行的300 h稳定性实验中,原粒度CeO2助Co/SiO2催化剂上的CO平均转化率达到41%,液态烃选择性达到85%,液态烃中C10+烃的质量含量占88%以上.反应器出口的催化剂中有少量的CoO和Co2SiO4生成催化剂的失活过程受动力学控制而非热力学控制,催化剂的失活机理为:高分散的纳米Co离子在反应器出口高水蒸气压力的作用下,以CoO为中间物种,与水合SiO2作用生成Co2SiO4,即Co+H2O→CoO+H2,SiO2+H2O→Osi(OH)2,2CoO+Osi(OH)2→Co2SiO4+H2O.
关键词:
二氧化铈
,
钴
,
二氧化硅
,
负载型催化剂
,
费托合成
,
催化剂失活
廖仕杰
,
陈铜
,
缪长喜
,
杨为民
,
谢在库
,
陈庆龄
催化学报
用混合法制备了工业乙苯脱氢催化剂,考察了新鲜催化剂和使用34个月后的催化剂的催化性能,并应用多种表征手段详细研究了所制备的工业催化剂在使用前后体相和表面的变化情况. 活性测试结果发现,催化剂使用34个月后,活性下降12%, 消炭后催化剂活性有所提高,但很快又恢复到失活后的水平. 表征结果发现,积炭、钾的流失和催化剂活性相的烧结都不是导致催化剂失活的根本原因,而助催化剂钾的不均匀分布和催化剂活性相中Fe3+的还原可能是催化剂失活的主要原因.
关键词:
催化剂失活
,
乙苯脱氢
,
苯乙烯
,
铁
,
钾
傅平丰
,
张彭义
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60740-2
以Pt-TiO2为光催化剂,研究了气相甲醛分别在35h连续UV254 nm光催化、O3强化UV254 nm(O3+UV254 nm)光催化和真空紫外(UV254+185 nm)光催化中的降解效率,考察了副产物O3的去除率,采用X射线光电子能谱(xPS)法分析Pt-TiO2在不同光催化前后Pt的电子态和累积有机产物,研究纳米Pt对甲醛降解和O3去除的强化机理.连续光催化降解实验表明,以纳米Pt改性TiO2可以同时增强甲醛和O3的去除率,特别是O3的去除率可提高3.1-3.4倍.对催化剂C 1s和O1s峰分别经分峰拟合处理后,发现Pt-TiO2上累积的含羰基和羟基的有机物含量按以下顺序减少:UV254 nm光催化＞O3强化UV254 nm光催化＞真空紫外光催化,而在连续35 h光催化降解过程中,催化剂的失活现象却按相反的方向变得越来越不明显.负载的金属Pt在O3+UV254nm和UV254+185nm光催化过程中被氧化成PtOads和pt4+物种,而在UV254 nm光催化过程中金属Pt未被氧化,所以推测是气相中的O3和羟基自由基参与金属Pt的氧化过程.Pt-TiO2表面高价态的Pt氧化物种可作为光生电子捕获中心,强化光生载流子的分离过程,增强Pt-TiO2的光催化活性.Pt氧化物种可作为O3分解的活化中心,使Pt-TiO2对O3的分解效率远高于纯TiO2.以XPS对比研究在三种不同光催化环境中Pt-TiO2表面性质,可以解释在UV254+185nm光催化过程中纳米Pt对甲醛和O3同时去除的强化机理,并说明了催化剂不失活的内在原因.
关键词:
纳米铂
,
真空紫外光
,
光催化
,
臭氧分解
,
催化剂失活
郭金玲
,
贾美林
,
照日格图
,
沈岳年
稀有金属材料与工程
以沉积--沉淀法制备了系列Au/CuMn催化剂,并对催化剂进行了XRD和XPS等表征,研究了Au负载量和催化剂焙烧温度对Au/CuMn催化剂性能的影响.实验结果显示,60℃烘干、Au理论负载量为3%的催化剂性能最佳,在50℃的反应条件下,NO的转化率达到72.4%,但催化剂失活较快.XPS分析显示,催化剂表面的Au3+与吸附氧物种Oads.是反应的活性中心,反应过程中催化剂表面氧化态Au3+与Oads.物种部分被还原,可能是催化剂失活的重要原因.另外,反应后在催化剂表面生成的亚硝酸盐、硝酸盐和碳酸盐等物种,覆盖了活性中心,也是导致催化剂失活的原因之一.
关键词:
金催化剂
,
C3H8还原NO反应
,
催化剂失活
