常杰
,
陈建刚
,
滕波涛
,
相宏伟
,
李永旺
,
孙予罕
,
刘涛
,
谢亚宁
,
张静
,
胡天斗
催化学报
采用X射线衍射和X射线吸收精细结构表征手段对ZrO2改性前后的Co/SiO2催化剂在费-托合成过程中因结构变化而失活进行了研究. 不同失活程度的催化剂通过在常压微型固定床反应器中调节反应环境分压比p(H2O)/p(H2)进行的一系列模型实验来获得. 结果表明,Co0晶粒的氧化和长大均可导致Co/SiO2催化剂失活,在高的水分压条件下,氧化是主要的失活原因. 在相同条件下,经ZrO2改性的Co/SiO2催化剂的失活可以得到明显抑制,催化剂稳定性显著提高.
关键词:
钴
,
二氧化硅
,
负载型催化剂
,
氧化锆
,
助剂
,
费-托合成
,
失活
滕波涛
,
常杰
,
王刚
,
张成华
,
刘颖
,
郑洪岩
,
杨骏
,
张荣乐
,
白亮
,
相宏伟
,
李永旺
催化学报
通过平衡闪蒸模拟催化剂孔道液体组成、烯烃物理吸附和虚拟烯烃分压等方法,考察了化学反应以外的非本征因素对F-T合成动力学模型的校正.平衡闪蒸模拟催化剂孔道中烯烃组成的校正计算结果表明,在烯烃浓度出现峰值前,溶解度效应对烯烃再吸附及参与二次反应起主导作用,而在烯烃浓度出现峰值后,烯烃的扩散和物理吸附等效应可能起主导作用.分析烯烃添加的反应器模拟结果发现,考虑烯烃物理吸附作用的动力学模型校正方法不能够正确反映烯烃添加实验的定性规律,而虚拟烯烃分压校正方法能够正确反映烃分布规律并可定量预测烯烃添加对产物分布规律的影响,这对需要尾气循环的F-T合成工业操作具有重要意义.
关键词:
费-托合成
,
动力学
,
溶解度
,
物理吸附
,
虚拟烯烃分压
,
铁
,
锰
,
工业催化剂
滕波涛
,
常杰
,
刘颖
,
张成华
,
杨骏
,
郑洪岩
,
张荣乐
,
白亮
,
相宏伟
,
李永旺
催化学报
利用转篮式无梯度反应器,在工业Fe-Mn催化剂上,在较宽的工业操作相关的反应条件下进行了F-T合成反应动力学研究.首次提出了利用转篮式无梯度反应器反应气氛和反应温度均一的优势,将烃生成反应动力学的估算从传统的对烃生成和水煤气变换这两类发生在不同活性中心的反应同时进行估算的方法中分离出来,简化了烃生成动力学模型的计算.在基于亚甲基插入的亚烷基机理动力学模型基础上,考虑到乙烯与催化剂表面强的相互作用,将乙烯和乙烷的生成动力学参数单独览计算.动力学模型计算的链增长、烷烃和烯烃生成的活化能均与文献报道值具有较好的一致性.由F-T合成动力学模型计算的合成气消耗速率、甲烷生成速率和C5+的生成速率较好地与实验值吻合.通过动力学模型并结合实验结果分析发现,未考虑除化学反应之外的非本征因素的烯烃再吸附动力学模型不能够正确预测烃产物分布偏离ASF规律及烯烷比随碳数增加而下降的现象.
关键词:
费-托合成
,
动力学
,
烯烃再吸附
,
铁
,
锰
,
工业催化剂
常杰
,
滕波涛
,
白亮
,
张荣乐
,
陈建刚
,
徐元源
,
相宏伟
,
李永旺
,
孙予罕
催化学报
采用单位键指标-二次指数势(UBI-QEP)方法对模型催化剂Co(0001)晶面进行了费-托(F-T)合成反应的反应能学分析,发现以不含氧的CxHy,s 作为中间体的表面碳化物机理在能量上较为合理,而CH2,s 作为链增长单体的链增长方式是能量上最有利的F-T合成反应途径. 在Co/ZrO2/SiO2催化剂上的非稳态实验研究中发现,在F-T合成的操作温度范围内,H2O的生成是主要的表面O的移去方式; CO解离和表面碳物种Cs加氢可能是F-T合成中的重要速控步骤; 链增长过程是F-T合成反应中较快的基元反应步骤; 甲烷的生成具有多种不同活性的表面前驱体,导致生成的甲烷严重偏离经典的ASF分布规律. 结合F-T合成表面反应的研究结果,初步确定了F-T合成动力学研究中需要考虑的机理模型的范围是以CO解离和表面碳物种Cs加氢为速控步骤,以CH2,s 插入为链增长途径的表面碳化物机理. 该结果缩小了待选动力学模型的范围.
关键词:
钴基催化剂
,
费-托合成
,
反应动力学
,
反应途径
,
反应能学分析
,
非稳态实验
常杰
,
滕波涛
,
白亮
,
陈建刚
,
张荣乐
,
徐元源
,
相宏伟
,
李永旺
,
孙予罕
催化学报
在典型的Co系催化剂工业操作条件范围(T=473～503 K,p=1.5～4.0 MPa, H2/CO体积比=1.0～3.0)内,采用等温积分固定床反应器对Co/ZrO2/SiO2催化剂进行了F-T合成反应动力学研究. 依据详细可靠的基元反应机理,按照Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson动力学推导方法,获得了Co系催化剂上基于详细反应机理的动力学模型. 通过动力学实验数据的回归分析,发现基于COs直接解离并以烷基为链增长中间体的表面碳物种机理的动力学模型可以较好地描述Co/ZrO2/SiO2催化剂上的F-T合成反应结果,该模型可自洽地描述F-T合成过程中的合成气消耗和烃产物分布状况,且获得的反应活化能等关键动力学参数与文献报道的理论结果基本一致.
关键词:
钴基催化剂
,
费-托合成
,
反应动力学
,
动力学模型
滕波涛
,
常杰
,
万海军
,
鲁继青
,
郑绍成
,
刘亚
,
刘颖
,
郭小惠
催化学报
考虑了烯烃、醇与酸的再吸附及其非本征效应(烯烃、醇与酸在催化剂孔道中的扩散作用、物理吸附及溶解度效应)对产物分布的影响,推导了基于详细反应机理的亚甲基插入的烷基机理F-T合成校正综合动力学模型.利用文献数据对动力学模型进行了回归,获得了与文献报道结果相一致的动力学参数.由校正动力学模型计算的烷烃、烯烃、醇与酸产物分布及烯烃比、醇烃比及酸烃比与实验数据较好地吻合.动力学计算结果表明,在铁锰催化剂上,烷烃、烯烃、醇与酸生成的反应是平行竞争反应,烯烃、醇与酸在催化剂表面的再吸附及二次反应导致产物分布偏离了ASF分布.动力学研究还表明,相同碳数的醇与酸产物在催化剂表面上再吸附及二次反应的机会比相同碳数的烯烃大.通过比较相同碳数的烯烃、醇与酸的分子体积及沸点,指出了在铁锰催化剂上,低碳数的烯烃、醇与酸的再吸附及二次反应对产物分布影响的非本征效应中,烯烃、醇与酸的扩散阻力不是主导效应.
关键词:
费托合成
,
动力学模型
,
产物分布
,
烃
,
含氧化合物
常杰
,
张敏
,
方明
,
付俊杰
,
谭训彦
,
高利珍
,
张卫珂
人工晶体学报
对所制备的TiAl/B4C复合陶瓷材料耐海水腐蚀性能进行了研究分析,将10wt％～40wt％ TiAl含量的TiAl/B4C复合材料在天然海水中进行60天的全浸实验,通过SEM对试样的腐蚀形貌进行观察表征,XRD分析相结构对腐蚀过程进行推测,结合电化学阻抗测试对试样耐腐蚀能力的强弱进行具体定量化的分析.结论表明,TiAl/B4C具有良好的抗腐蚀性能,且腐蚀性能的差异受TiAl金属间化学物含量的影响,含量为10wt％的TiAl/B4C复合材料耐腐蚀性能最优.
关键词:
Ti-Al/B4C
,
电化学
,
抗腐蚀性能
张琦
,
常杰
,
王铁军
,
徐莹
催化学报
分别以机械混合法和浸渍法制备了SO2-4/SiO2-TiO2固体酸催化剂,以乙醇和乙酸的酯化反应为模型反应考察了不同SiO2含量及不同温度焙烧的催化剂的活性. 结果表明,机械混合法制备的400 ℃焙烧的SO2-4/40%SiO2-TiO2催化剂活性最高,部分回流时,乙酸几乎全部转化,全回流反应100 min时,其乙酸转化率达到84%. X射线衍射分析表明, SiO2抑制了硫酸氧钛的形成; 催化剂的活性组分包括一定量的四方晶锐钛矿型TiO2、正交晶硫酸氧钛、少量立方晶金属钛和高比表面积的SiO2. 红外光谱分析表明,添加SiO2后催化剂形成 Ti - O - Si 键,进而使SO2-4与样品表面产生强相互作用; 结合的SO2-4主要以无机螯合状双配位和有机硫酸酯两种结构形式存在. 热重-示差扫描量热分析表明, SiO2的添加使SO2-4不易脱除,同时使锐钛矿TiO2向金红石相的转变温度降低.
关键词:
硫酸
,
氧化硅
,
氧化钛
,
固体酸催化剂
,
生物油
,
乙酸
,
乙醇
,
酯化
张卫珂
,
付俊杰
,
常杰
,
张敏
,
杨艳青
,
高利珍
新型炭材料
doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2014.05.012
以甲烷为碳源,316号不锈钢网为催化剂,800℃下催化裂解甲烷,采用化学气相沉积法制备平均粒径为70~100 nm纳米洋葱碳,通过酸洗-低温煅烧-磁选方法对洋葱碳进行纯化处理。 X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、红外吸收光谱、拉曼光谱和振动样品磁强计对样品的形貌结构、物相组成及磁性能进行表征分析。结果表明,酸洗-低温煅烧能有效去除初产物中裸露的催化剂颗粒及无定型碳,磁选则实现将内包有[ Fe-Ni]磁性催化剂的洋葱碳与空心的洋葱碳分离,最终获得纯净的空心纳米洋葱碳。
关键词:
化学气相沉积
,
纳米洋葱碳
,
磁选
,
纯化
张卫珂
,
常杰
,
张敏
,
高利珍
,
张玉军
人工晶体学报
采用Si作为烧结助剂,利用热压烧结技术烧结制备了SiB6-B4C陶瓷复合材料.采用热力学计算、XRD物相分析,结合SEM图片,探讨了Si-B4C陶瓷的烧结过程和机理.结果表明:Si有助于促进B4C陶瓷的致密化烧结,原位生成的SiB6有助于B4C陶瓷机械性能的提高;Si的最佳加入量为10wt％;预烧处理对Si-B4C陶瓷烧结有利,1000 ～ 1400℃预烧8h后制备的B4C陶瓷弯曲强度447.3 MPa,断裂韧性4.42 MPa· m1/2,HRA硬度为94.
关键词:
B4C
,
SiB6
,
热压烧结
,
原位增强
