卢晗锋
,
周瑛
,
黄海凤
,
刘华彦
,
陈银飞
催化学报
用浸渍法制备了负载型钒磷氧(VPO)催化剂,并以甲苯氨氧化合成苯甲腈为探针反应,考察了载体、还原剂、P/V比和V2O5负载量对催化剂性能的影响. 结果表明,大比表面积SiO2负载的VPO催化剂性能稳定,在高温下也具有较好的选择性. 采用不同还原剂制备的催化剂在反应一段时间后活性趋于一致,表明催化剂活性中心是在反应气氛下形成的. P/V比对催化剂活性和结构影响较大,P的加入破坏了V2O5的晶型结构,使磷酸盐物种从催化剂体相向表面聚集,减少了催化剂表面存在的过度氧化物种O-和O-2的数量,选择性氧化物种晶格氧(O2-)起主要氧化作用,提高了催化剂的选择性. V2O5负载量增大,催化剂活性提高,但生成苯甲腈的选择性降低. 表面单分子层覆盖的VOx可能是反应的活性位和选择性位.
关键词:
氧化钒
,
氧化磷
,
制备条件
,
甲苯
,
氨氧化
,
苯甲腈
袁川
,
刘华彦
,
张泽凯
,
卢晗锋
,
朱秋莲
,
陈银飞
催化学报
乳酸作为一种生物质,含有羟基和羧基双官能团,被广泛用于转化为其他化学品,如乙醛、丙酸、丙烯酸和2,3-戊二酮.其中,丙烯酸是一种重要的化工原料,广泛应用于生产
增稠剂、胶黏剂及高吸水性聚丙烯酸酯类树脂,市场前景广阔,国内丙烯酸需求量达2000 kt/a.目前工业上主要采用石油基产品丙烯两步氧化生产丙烯酸,但石油价格不断
上涨,导致丙烯酸生产成本相应增加.针对这一问题,研究者逐渐转向以生物质乳酸为原料,一步脱水法制备丙烯酸路线,该方法因环保、经济、符合可持续发展方向而成为
研究热点.文献中报道的催化剂主要有硫酸盐(BaSO4),磷酸盐(Ca3(PO4)2-Ca2(P2O7)), NaY和β分子筛.研究发现,适中的表面酸碱性强度和密度是乳酸高选择性转化为丙
烯酸的关键.硫酸盐和磷酸盐催化剂由于表面活性位的缺乏,必须在高温下才能有效催化乳酸转化成丙烯酸,但高温易导致碳氢化合物积炭,造成原料浪费.分子筛催化剂具
有较高的比表面积和较多的酸碱位分布,能够在较低温度下催化醇脱水反应.其中, NaY分子筛催化乳酸脱水时丙烯酸选择性达到68%,但NaY分子筛具有超笼结构,易造成积
炭,催化剂易失活.因此,需选择一种合适的分子筛催化剂,以抑制积炭. ZSM-5分子筛具有二维十元环微孔孔道结构(孔径分别为0.51 nm × 0.55 nm和0.53 nm × 0.56
nm), 且有可调的酸碱性和较高的水热稳定性,被广泛应用于醇脱水(如甲醇制烯烃)和催化裂化反应.本文采用离子交换法,利用碱金属(Li, Na, K, Rb和Cs)改性ZSM-5分
子筛用于催化乳酸脱水制丙烯酸.采用X射线衍射、NH3程序升温脱附、CO2程序升温脱附、吡啶吸附红外光谱和N2吸附等手段表征了催化剂晶相结构、表面酸碱性、比表面
积和孔径.通过气固相反应装置评价了催化剂催化活性、选择性和稳定性,并考察了反应温度和空速等工艺条件对催化反应的影响.结果表明,碱金属改性的ZSM-5分子筛,晶
相结构基本未受到破坏,比表面积下降,表面酸碱性强度减弱,酸碱位密度降低.在催化乳酸脱水制丙烯酸过程中,碱金属改性的ZSM-5催化剂表现出优异的催化活性,使乳酸
较高选择性地转化成丙烯酸.其中, K+交换后的KZSM-5催化剂催化活性和丙烯酸选择性最高,在最优反应条件(乳酸浓度40 wt%,反应温度365°C,液体空速(LHSV)2 h?1)下
,乳酸转化率可达98%,丙烯酸选择性可达77%.结合表征结果可知,弱酸及弱碱位的协同作用能够提高丙烯酸选择性.同时,碱金属的引入使催化剂表面Lewis酸位增多,该酸性
位有利于乳酸脱水生成丙烯酸.另外, ZSM-5分子筛由于其特殊的孔道结构和强酸位的缺失,在催化过程中很好地抑制了原料和产物的积炭,使其具有良好的催化稳定性,催
化剂寿命长,具有良好的工业化应用前景.
关键词:
ZSM-5分子筛
,
碱金属
,
乳酸
,
丙烯酸
,
脱水
马俊
,
刘华彦
,
梁锦
,
陈银飞
材料科学与工程学报
本文采用碳化法,在改进了气体分布器的自制鼓泡搅拌釜中,以MgCl2和ZnSO4为晶型控制剂制备了不同形貌的碳酸钙.主要讨论了晶型控制剂、碳化温度、CO2流速等因素对碳酸钙形貌的影响,并在此基础上提出了各自的生长机理.产品用SEM、XRD进行形貌观察和晶型分析,结果显示当以MgCl2作为晶型控制剂时,需在高温、低CO2流速的条件下才能制备出结晶度好、文石相含量高的针状碳酸钙;而当采用ZnSO4作为晶型控制剂时,需在低温、高CO2流速条件下才能制备出单一方解石相的立方状纳米级碳酸钙.在最佳条件下制备的针状碳酸钙的粒径为0.5～2pm,长径比为10～20;制备的立方状碳酸钙的粒径为30～80nm.
关键词:
碳酸钙
,
碳化法
,
针状
,
立方状
,
生长机理
李秋菊
,
刘华彦
,
卢晗锋
,
郑敏珠
,
谢晶
,
陈银飞
材料科学与工程学报
doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2007.04.029
以氯化镁(分析纯)为原料,反向滴加到氨水中制备普通氢氧化镁,然后在200℃反应釜中对普通氢氧化镁进行水热改性.通过扫描电镜(SEM),X射线多晶衍射仪(XRD),全自动氮物理吸附仪(BET)和激光粒度仪等对样品进行表征分析,得到不同pH条件下晶体生长情况和产品收率.结果表明,常温沉淀过程中pH值为10.0时,产品收率高,粒径分布均匀,分散性好.并且分析了pH值对氢氧化镁晶体生长作用机理.
关键词:
氢氧化镁
,
pH值
,
阻燃剂
,
水热法
刘华彦
,
张泽凯
,
徐媛媛
,
陈银飞
,
李希
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(10)60117-9
采用程序升温表面反应(TPSR)和原位漫反射红外光谱(DRIFTS)等手段研究了常温下NO和O2在高硅Na-ZSM-5分子筛上吸附-氧化反应机理.结果表明,Na-ZSM-5分子筛上NO的催化氧化过程中伴随着显著的NO2物理吸附,表现为NO氧化和N02吸附间的动态平衡.Na-ZSM-5分子筛表面NOx吸附物种的TPSR和原位DRIFTS表征表明,化学吸附的NO和气相中的O2在Na-ZSM-5表面反应生成吸附态的NO3,并继续与NO作用生成弱吸附的NO2和N2O4,它们吸附饱和后释放出来;其中,强吸附的NO3在NO氧化过程中起到了反应中间体的作用,同时也促进了NO的吸附.
关键词:
Na-ZSM-5分子筛
,
一氧化氮
,
氧化
,
氮氧化物
,
吸附
,
脱除
张泽凯
,
梁一微
,
任倩茹
,
刘华彦
,
陈银飞
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(10)60172-6
采用逐层负载-孔道内氨/水蒸气原位羟化法制备了高负载量的LaMnOx/SBA-15催化剂,并采用X射线衍射、N2吸附-脱附和程序升温还原等技术对催化剂进行了表征,考察了其催化甲苯燃烧的性能.结果表明,孔道内氨/水蒸气原位羟化提高了LaMnOx活性物种在SBA-15孔道内的分散度和还原性,显著改善了高负载量的LaMnOx/SBA-15催化剂的活性.在空速5000h-1的条件下,温度升至205℃时甲苯转化率即可达50%,较之普通浸渍法制得的催化剂上甲苯达到该转化率所需温度降低了约105℃.实验得到LaMnOx/SBA-15的适宜原位羟化处理温度为60℃,处理时间40min.
关键词:
高负载量
,
镧
,
锰
,
复合氧化物
,
SBA-15
,
原位羟化
,
催化燃烧
,
甲苯
郑敏珠
,
卢晗锋
,
刘华彦
,
陈银飞
人工晶体学报
以氯化镁为镁源,氨水为沉淀剂,分别采用正向、反向和双向三种滴定过程制备Mg(OH)2,通过监测溶液动态pH值变化,并引入晶体生长驱动力指标S(镁与氢氧根离子积与容度积的比值取对数)来定量表示溶液滴定过程中动态过饱和度变化,SEM和XRD表征Mg(OH):的结构和形貌.结果表明,正向滴定过程合成的Mg(OH):晶粒大小混杂(100-600 am),反向滴定合成的晶粒偏小(200 nm左右),双向滴定合成的晶粒粒径分布集中(400 nm左右).引入的S较能准确地描述Mg(OH)2成核和晶体生长的规律,不同的滴定过程有不同的S值变化规律.联系S值的变化和晶体粒径的分布,认为S>0时晶体成核占主导,S<0时晶体生长占主导.通过动态控制溶液S值的动态变化,可以目的性地控制Mg(OH)2晶体的结构和形貌.
关键词:
氢氧化镁
,
滴定过程
,
晶体形貌
,
粒径
谢晶
,
卢晗锋
,
刘华彦
,
李秋菊
,
陈银飞
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2007.01221
以316L不锈钢丝网为基材, 利用电泳沉积技术对丝网表面进行改性, 考察了添加剂浓度、电压加压方式、热处理温度对铝粉在丝网表面包覆效果的影响, 制备出表面规整、高粘结强度的Al2O3/Al载体膜, 在30min超声振荡后, 载体膜脱落率仅为0.5wt%; 结合表面浸涂技术, 在丝网上涂覆纳米La0.8Sr0.2MnO3, 通过SEM、XRD、BET等手段对催化剂进行表征, 发现丝网表面催化剂负载均匀, 比表面积达到119.4m2/g, 在30min超声振荡后, 脱落率为5.0wt%. 催化燃烧性能测试表明, La0.8Sr0.2MnO3在不锈钢丝网上有较好的活性, 高空速、高浓度的甲苯在400℃基本能被完全燃烧.
关键词:
金属丝网
,
electrophoretic deposition
,
La0.8Sr0.2MnO3
,
catalytic combustion
谢晶
,
卢晗锋
,
刘华彦
,
李秋菊
,
陈银飞
无机材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-324x.2007.06.042
以316L不锈钢丝网为基材,利用电泳沉积技术对丝网表面进行改性,考察了添加剂浓度、电压加压方式、热处理温度对铝粉在丝网表面包覆效果的影响,制备出表面规整、高粘结强度的Al2O3/Al载体膜,在30min超声振荡后,载体膜脱落率仅为0.5wt%;结合表面浸涂技术,在丝网上涂覆纳米La0.8Sr0.2MnO3,通过SEM、XRD、BET等手段对催化剂进行表征,发现丝网表面催化剂负载均匀,比表面积达到119.4m2/g,在30min超声振荡后,脱落率为5.0wt%.催化燃烧性能测试表明,La0.8Sr0.2MnO3在不锈钢丝网上有较好的活性,高空速、高浓度的甲苯在400℃基本能被完全燃烧.
关键词:
金属丝网
,
电泳沉积
,
La0.8Sr0.2MnO3
,
催化燃烧
马俊
,
刘华彦
,
陈银飞
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2011.01199
以MgCl2为晶型导向剂制备了形貌规整的文石相针状碳酸钙, 其粒径为2.5~5.0μm, 长径比为10~20. 采用EDTA络合滴定碳化后回收滤液中Ca2+、Mg2+含量以确定需补加MgCl2量, 并在相同的碳化工艺条件下逐步改进套用回收液的方法制备针状碳酸钙. 产品用SEM、XRD进行形貌观察和晶型组成分析. 结果表明, 随着套用次数的增加, 碳酸钙产品中文石相的含量逐渐降低, 当文石相的含量低于80%时, 针状碳酸钙的长径比也大幅下降, 同时生成大量微细立方状方解石相碳酸钙, 将不适合继续套用. 直接套用回收液时只能循环使用1次, 而将套用的回收液经补加Mg2+、加酸调节pH等优化处理后可使套用次数延长至12次, 这将大幅降低针状碳酸钙的生产成本.
关键词:
针状碳酸钙
,
magnesium chloride
,
complexometric titration
,
reuse
