- 彭洁;李曜;储政;于杨;
负载型催化剂是低碳催化转化领域重要的一类催化剂,金属-载体相互作用广泛存在于负载型催化剂中。这种相互作用会显著影响催化剂的物理结构和电子结构,进而既可调控活性金属的催化活性和稳定性,又可达到金属-载体协同催化的效果,促进低碳烃类、醇类等的选择性催化转化。因此,研究金属-载体相互作用对催化剂优化和催化机理的深入探究都有十分重要的意义。基于非原位和原位表征技术,从静态性质和动态性质两个方面,综述了金属-载体相互作用的表征研究进展。通过非原位表征技术,如高分辨电镜、振动光谱、X射线谱学和电子顺磁共振谱等,可以表征金属与载体之间的物质输运、电荷偏移等情况;通过原位表征技术,如原位红外、原位X射线谱学和原位电子顺磁共振等,可以表征金属-载体相互作用的强弱变化、反应过程中催化剂的界面结构和组分变化以及动态电荷转移的过程等。
2024年02期 v.49;No.276 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 2074K] [网刊下载次数:0 ] |[阅读次数:10 ] |[下载次数:240 ] |[引用频次:0 ] - 赵治华;徐成华;任红;罗晶;杜磊;刘晨龙;陈雯婧;罗静;
CO_2加氢制高碳烃(C_(5+))是合成高值化学品和燃料的重要途径之一,这既可以实现碳减排,又有助于缓解能源压力。采用沉淀法和等体积浸渍法制备了K、Na修饰的FeCoCuAl催化剂,考察了造孔剂1,3,5-苯三甲酸(BTA)对其在CO_2催化加氢制高碳烃反应(温度为300℃、压力为2.0MPa、原料气n(H_2):n(CO_2)=3:1且空速为3600h~(-1)、时间为6h)中催化性能的影响。在FeCoCuAl-20.0BTA催化剂(n(BTA):n(Fe)=20.0%)中引入ZSM-5分子筛,构建了一系列复合催化剂,并研究了其在CO_2催化加氢制高碳烃反应中的催化性能。结合N_2吸/脱附、X射线衍射(XRD)、H_2-程序升温还原(H_2-TPR)、CO_2程序升温脱附(CO_2-TPD)和H_2升温脱附(CO_2-TPD)等对催化剂的理化性质进行了表征,采用GC-MS对产物油相成分进行了分析。结果表明,与FeCoCuAl催化剂相比,FeCoCuAl-BTA催化剂的比表面积、孔容等均增大,并生成了更多的表面活性物种(Fe或Fe-Co合金),从而使得FeCoCuAl-BTA催化剂在CO_2催化加氢反应中表现出更好的催化性能。FeCoCuAl-20.0BTA催化剂的CO_2转化率和C_(5+)选择性分别可达70%和42%。FeCoCuAl-20.0BTA催化剂催化CO_2加氢生成的产物以C_2~C_4产物为主,而在FeCoCuAl-20.0BTA催化剂与ZSM-5分子筛以质量比为1.0、颗粒机械混合方式构建的复合催化剂上,FeCoCuAl-20.0BTA上生成的C_2~C_4产物可在ZSM-5分子筛上发生原位链增长、异构化和芳构化反应,从而提高了CO_2转化率和C_(5+)选择性,分别达到79%和66%。
2024年02期 v.49;No.276 10-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 1879K] [网刊下载次数:0 ] |[阅读次数:8 ] |[下载次数:104 ] |[引用频次:0 ] - 靳钰婷;郭宇伟;权燕红;赵金仙;任军;
甲醇脱氢制甲酸甲酯是实现甲醇下游产品多元化利用的绿色高效途径,使用助剂对SiO_2催化剂进行改性已成为提高目标产物甲酸甲酯收率的有效策略。首先通过溶胶-凝胶法制备了球形SiO_2负载Cu催化剂(Cu/SiO_2),然后采用旋蒸法引入助剂制得CuM/SiO_2(M=Ce或Al)催化剂,借助N2吸/脱附、扫描电子显微镜(SEM)、H_2-N2O滴定和X射线衍射(XRD)等手段对催化剂进行了表征,并将催化剂用于甲醇脱氢制甲酸甲酯反应评价了其催化性能。结果表明,助剂可改变催化剂中活性Cu0物种的含量和表面酸碱性。与Cu/SiO_2催化剂相比,CuCe/SiO_2催化剂表面Cu颗粒的分散度提高,这促进了活性物种Cu0的形成,同时表面碱性位点减少,抑制了副反应发生,因而CuCe/SiO_2催化剂表现出最高的活性。在300℃、0.2 MPa的反应条件下,CuCe/SiO_2催化剂的甲醇转化率、甲酸甲酯选择性分别为29.2%、86.3%,甲酸甲酯收率为25.2%,均明显优于文献报道的Cu基催化剂。
2024年02期 v.49;No.276 17-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 1859K] [网刊下载次数:0 ] |[阅读次数:4 ] |[下载次数:111 ] |[引用频次:0 ] - 王宪周;张成华;相宏伟;
为开发基于高热传导性载体的催化剂,提高费托合成反应性能,以高比表面积的球磨氮化硼(BN)为载体,通过溶剂热法(溶剂热温度分别为120℃、160℃和200℃)制备了系列Fe/BN催化剂(Fe/BN-120、Fe/BN-160和Fe/BN-200),并研究了催化剂对费托合成的催化性能(温度为280℃、压力为2.0 MPa、合成气V(H_2):V(CO):V(Ar)=16:8:1且空速为3000 mL/(g·h),以48h时的反应结果计)。采用N_2吸/脱附、电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)、X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线电子能谱(XPS)和H_2/CO程序升温还原(H_2/CO-TPR)等对催化剂进行了表征。结果表明,与Fe/BN-120相比,Fe/BN-160、Fe/BN-200中γ-Fe_2O_3的平均粒径分别由7.2 nm增加至13.6 nm、14.7 nm,同时Fe 2p结合能逐渐向低结合能方向偏移。与Fe/BN-120和Fe/BN-160相比,在电子效应和尺寸效应的作用下,Fe/BN-200的还原、碳化得到明显促进。在费托合成的CO_2和H_2O气氛中,还原得到的α-Fe、Fe_3O_4和球磨氮化硼表面的BO_x在高温条件下发生反应生成硼酸铁。随着溶剂热温度的升高,催化剂的碳化程度逐渐升高,与Fe/BN-120相比(CO转化率为39.1%、CH_4选择性为24.3%和C_(5+)选择性为37.8%),Fe/BN-200的CO转化率提高至68.9%,CH_4选择性降至12.9%,C_(5+)选择性增加至51.1%。在Fe/BN催化剂上,通过改变溶剂热温度可以调控催化活性和产物分布,这为提高氮化硼负载的Fe基催化剂的费托合成反应性能提供了思路。
2024年02期 v.49;No.276 26-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 2005K] [网刊下载次数:0 ] |[阅读次数:5 ] |[下载次数:143 ] |[引用频次:0 ]