李梦青
,
邓国才
,
陈荣悌
,
刘崇微
,
朱起明
催化学报
研究了FeCoMnK/BeO新型多组分催化剂上二氧化碳加氢的反应性能,考察了反应温度、空速及原料气组成对反应性能的影响. 结果表明,二氧化碳的转化率及烯烃/烷烃比值均高于氧化铝、硅胶或活性炭担载的催化剂. 在647 K, 3!000 h-1, CO2/H2体积比为1/3的条件下,低碳烯烃的收率最高. 利用原位FT-IR技术研究了该催化剂上二氧化碳加氢反应的程序升温过程,提出了可能的反应机理.
关键词:
FeCoMnK/BeO
,
氧化铍载体
,
负载型催化剂
,
二氧化碳
,
加氢
,
低碳烯烃
,
原位红外光谱
张敬畅
,
卫国宾
,
曹维良
催化学报
研究了以活性炭(AC)作为载体制备的铁基催化剂,通过对不同铁盐、活性炭和助剂的筛选,研制出对合成气转化为低碳烯烃具有高活性和高选择性的催化剂. 对反应前及反应过程中催化剂体相结构的XRD测试结果表明,Fe-Cu-K/AC催化剂在反应前主要由α-Fe, Fe3O4和Cu0组成,经合成气反应后主要由α-Fe,Fe5C2,Fe7C3,Cu0和K2O组成. Fe-Mn-K/AC催化剂的晶体结构主要以Fe嵌入MnO中形成的(Fe,Mn)O结构存在. 实验中得出的α-Fe,FexCy及(Fe,Mn)O与激光热解法制备的催化剂的的晶体结构相似. 对催化剂的制备方法进行了筛选,考察了不同助剂Cu,Mn,Si和K等元素对催化剂性能的影响. 结果表明,以草酸铁为铁源,椰壳炭为载体制备的Fe-Mn-K/AC催化剂的催化效果最佳,在空速600 h-1,压力1.5 MPa和温度320 ℃条件下,CO转化率可达97.4%,C=2～C=4选择性可达68.0%.
关键词:
铁
,
活性炭
,
负载型催化剂
,
合成气
,
费托合成
,
碳化铁
,
低碳烯烃
刘红星
,
谢在库
,
张成芳
,
陈庆龄
,
张玉贤
催化学报
应用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、核磁共振(NMR)和热重分析(TGA)等表征手段研究了以HF-三乙胺复合模板剂合成SAPO-34分子筛的晶化历程. 结果表明,在晶化过程中有SAPO-5分子筛生成,而随着晶化时间的延长,SAPO-5逐渐消失. 通过SEM可以看出,SAPO-34的晶化在60 h内不断进行,直到生成晶面完美的SAPO-34分子筛晶体. NMR研究表明,晶化过程中先生成磷酸铝结构,随后硅原子逐渐进入SAPO-34分子筛骨架. 对晶化不同时间的SAPO-34分子筛进行了甲醇制低碳烯烃反应的性能评价,发现晶化12 h的分子筛样品已经具有良好的催化性能.
关键词:
SAPO-34分子筛
,
晶化
,
氟化氢
,
三乙胺
,
复合模板剂
,
甲醇
,
低碳烯烃
刘业奎
,
王黎
,
侯栋
,
万华
,
冯霄
催化学报
随着世界工业的发展,含碳物质氧化的最终产物CO2的排放量与日俱增,CO2温室气体对环境的污染已引起人们广泛的关注. 研究证明,CO2可作为单体转化为烃进行二次利用,是最有前景的抑制其大量排放的途径. 在化学反应工程上,热力学研究可以为反应体系提供一个反应物转化率的理论最大值,从而更加清楚地认识这一反应体系,为衡量催化剂的效果提供有利的尺度,进而指导催化剂的开发工作. 对CO2加氢合成低碳烯烃反应体系平衡时进行了热力学研究,通过数学方法对催化作用下反应体系的热力学参数进行求解,分析了反应体系平衡时各相的平衡组成及其同温度、压力和氢/碳比之间的关系. 结果表明,CO2理论最高转化率为69%～71%.
关键词:
二氧化碳
,
加氢
,
低碳烯烃
,
C1化学
,
热力学分析
游震亚
,
邓卫平
,
张庆红
,
王野
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60559-2
研究了非负载型铁催化剂上CO2加氢制低碳烯烃反应.结果显示,添加碱金属可显著提高铁催化剂上的CO2转化率和烯烃选择性.在经K和Rb修饰的Fe催化剂上,CO2转化率可达约40％,烯烃选择性达到50％以上,其中C2～C4烯烃收率超过10％.催化剂表征结果表明,碱金属促进了催化剂中碳化铁的生成,这可能是催化剂性能提高的一个关键原因.随着K含量由1wt％增加至5wt％,CO2转化率及烯烃选择性均升高.但K含量过高时,催化剂活性降低.这可能是由于催化剂比表面积和CO2化学吸附量降低所致.当K含量为5％～10％时,K-Fe催化剂上烯烃收率较高;进一步添加适量的硼可进一步提高烯烃选择性,且CO2转化率下降不大.
关键词:
二氧化碳
,
加氢反应
,
低碳烯烃
,
铁催化剂
杜爱萍
,
许磊
,
张大治
,
刘中民
,
王公慰
催化学报
采用程序升温表面反应-质谱(TPSR-MS)和程序升温脱附(TPD)技术考察了SAPO-34和SAPO-44分子筛表面的酸性与其催化甲醇转化为低碳烯烃性能的关系. 结果表明,SAPO分子筛表面存在两种活性中心,这两种活性中心与分子筛表面不同的酸性中心相对应. 表面吸附的甲醇在不同强度的酸性中心上进行不同的反应,在弱酸中心上主要进行甲醇脱水生成二甲醚的反应,在强酸中心上主要进行二甲醚进一步转化为低碳烯烃的反应. 同时,探讨了SAPO分子筛表面的酸强度对低碳烯烃生成温度的影响.
关键词:
SAPO分子筛
,
甲醇
,
吸附
,
低碳烯烃
,
程序升温表面反应
徐霆
,
宋航
,
邓卫平
,
张庆红
,
王野
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60681-0
比较了几种典型的沸石分子筛在氯甲烷转化制乙烯、丙烯和丁烯等低碳烯烃反应中的催化性能,发现H-ZSM-34具有较佳的催化活性和选择性.经乙二胺四乙酸二钠(Na2H2EDTA)水溶液处理,并经离子交换及焙烧后,H-ZSM-34上氯甲烷转化制低碳烯烃的催化性能显著改善.当Na2H2EDTA浓度为0.1 mol/L,反应温度为673 K,CH3Cl分压9.2 kPa时,C2-C4烯烃选择性和收率分别达82％和61％.研究还发现,Ce修饰H-ZSM-34催化剂同样可改善氯甲烷制低碳烯烃的选择性和收率.表征结果表明,Na2H2EDTA处理和Ce修饰均降低了H-ZSM-34的酸性.酸性的降低可抑制低碳烯烃的氢转移反应,继而避免了其进一步转化为低碳烷烃.
关键词:
氯甲烷
,
低碳烯烃
,
H-ZSM-34
,
乙二胺四乙酸二钠处理
,
铈修饰
,
酸性
董兴隆
,
薛松
,
张今令
,
黄为
,
周建男
,
陈兆安
,
袁丹华
,
徐云鹏
,
刘中民
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60026-7
研究了湛江等鞭金藻(Isochrysis zhanjiangensis)在改性ZSM-5分子筛上催化裂解制取低碳烯烃的过程.与热裂解过程相比，湛江等鞭金藻催化裂解可以得到更高的低碳烯烃选择性和收率.同时还研究了湛江等鞭金藻中不同油脂和藻渣的催化裂解.结果表明，微藻中的油脂能有效转化为烯烃，其中中性脂的烯烃收率最高，可达36.7%.不同溶剂抽提后得到的藻渣也可转化为低碳烯烃，但收率远低于微藻中的油脂.微藻中的油脂，特别是中性脂，是烯烃的主要贡献者，提高微藻中的中性脂含量能够得到更高的低碳烯烃收率.
关键词:
微藻
,
湛江等鞭金藻
,
催化裂解
,
ZSM-5
,
低碳烯烃
陈晓琪
,
邓德会
,
潘秀莲
,
包信和
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60882-8
由于石油资源的逐步枯竭,近年来费托(F-T)反应因其可以高效将煤、天然气和生物质等转化成液体燃料和高值化学品而越来越受到人们的关注。相比于Co, Ni和Ru等F-T催化剂, Fe基催化剂因其价格低廉,产物分布广而被广泛研究。以合成气直接制备低碳烯烃的F-T过程为例,铁基催化剂通常会因积碳和烧结的问题,而导致失活。因此,人们通常使用一些氧化物载体,比如氧化硅,氧化铝或者分子筛来分散并稳定铁粒子。但是这类氧化物载体通常与铁有非常强的相互作用,特别是在铁粒子较小的情况下,容易生成一些难于还原的硅酸铁和铝酸铁。而活性炭、碳纤维等惰性载体与铁的相互作用较弱,不足以稳定小的铁粒子在而反应过程中聚集。近来,我们组提出了利用石墨烯碳层封装过渡金属粒子作为催化剂,利用“穿透”的金属电子来催化反应,从而可以使活性中心和反应介质隔离,有效地增强了非贵金属催化剂的活性和稳定性。在此基础上,我们组和其他课题组的研究表明,一系列石墨烯碳层封装的非贵金属催化剂在燃料电池阴极氧还原反应,电催化析氢反应,染料敏化太阳能电池中的I3–还原反应以及催化氧化还原反应中都有着广泛的应用前景。这种材料中碳层不仅能在氧化气氛、酸性介质中保护包覆的金属,防止其被氧化或者腐蚀,还与包覆的金属有着较强的相互作用,可以促进非贵金属的电子向碳层表面的转移,有望在一些苛刻的反应条件下实现对贵金属催化剂的替代。本文进一步拓展了其在高温反应中的应用,发现豆荚状碳纳米管封装的金属铁纳米粒子在合成气制备低碳烯烃中可以有效防止金属铁纳米粒子的烧结和聚集,因此表现出优异的低碳烯烃选择性和催化稳定性。我们利用一步化学反应法合成了豆荚状碳纳米管封装的铁纳米粒子催化剂(Pod-Fe),并通过酸洗除去碳管外面裸露的铁粒子。透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)表明酸洗后铁粒子被包覆在碳管内,并且呈金属态,而酸洗前,则还有大量的氧化铁粒子分布于碳管外部(FeOx/Pod-Fe)。将酸洗前后的两个催化剂用于固定床气相F-T反应中。通过调节空速和温度考察了它们的催化反应性能,结果表明两个催化剂在不同的反应条件下都有着良好的低碳烯烃选择性。不同反应温度下,它们表现出不同的变化趋势：Pod-Fe活性随着温度的升高而缓慢增长,至380 oC都没有明显的失活现象；而对于FeOx/Pod-Fe催化剂,随着温度的升高, CO的转化率先升高,在300 oC时达最高,但随着温度进一步升高,活性迅速降低,呈现一个火山型曲线。 TEM结果发现,反应后FeOx/Pod-Fe催化剂粒子上产生了很多杂乱的碳丝,并且铁粒子有着明显的聚集长大。而Pod–Fe催化剂即使在380 oC反应后,其形貌仍然保持完好,没有积碳产生,粒子也没有发生聚集和长大。进一步在320 oC下120 h的寿命试验发现, Pod-Fe催化剂的初始活性较低,但经20 h的活化阶段,活性会先增加后略有下降,20 h后趋于稳定。而FeOx/Pod-Fe催化剂在反应初始虽然表现出较高的活性,但是随着时间进行,活性迅速下降一半以上,最后趋于稳定。同时结合反应后TEM和XRD的结果发现碳管外部裸露的铁粒子会在反应过程中形成碳化铁物种,并随着反应进行产生聚集,并伴有大量积碳,导致活性迅速下降；而碳层的包覆对于铁粒子有着很好的稳定作用,使得铁粒子能够在高温反应中保持稳定,并且没有积碳的产生。由此可见石墨烯碳层可以有效保护其包覆的金属粒子,并且能够提高其在高温反应下的低碳烯烃选择性和稳定性。此类催化剂有望在一些苛刻条件下的多相催化反应中得到广泛应用。
关键词:
费托合成
,
稳定性
,
低碳烯烃
,
碳纳米管
,
铁纳米粒子
王晓宁
,
周新宇
,
姜桂元
,
赵震
,
徐春明
,
段爱军
稀土
doi:10.3969/j.issn.1004-0277.2008.05.008
用浸渍法制备了稀土改性HZSM-5分子筛催化剂(简称RE/HZSM-5),研究了RE/HZSM-5对混合C4烃(包括C4烷烃和C4烯烃)裂解活性及低碳烯烃收率的影响.结果表明,RE改性后HZSM-5分子筛催化剂的裂解活性明显增加,轻稀土改性HZSM-5分子筛比重稀土改性的表现出更好的增产低碳烯烃裂解性能.在0.1MPa,重时空速(WHSV)=1.2×104 mL/h*g-1条件下,轻稀土La、Pr、Nd、Sm、Gd改性HZSM-5分子筛催化剂上混合C4烃催化裂解产物中乙烯和丙烯总收率在625℃时达到最高,分别为54.66%、54.32%、53.32%、54.15%和54.06%,比相同条件下未改性的HZSM-5高3%～4%.重稀土中只有Yb/HZSM-5表现出较好的裂解活性,裂解产物中乙烯和丙烯总收率在600℃时达到最高,为54.80%.用红外光谱(FT-IR),氨程序升温脱附(NH3-TPD)和吡啶吸附红外光谱法(Py-IR)法对RE/HZSM-5分子筛进行了表征,结果表明催化剂的总酸量、B酸与L酸的比值与催化活性之间存在密切关系.
关键词:
混合C4烃
,
催化裂解
,
低碳烯烃
,
HZSM-5分子筛
,
稀土
