刘赵穹
,
马骏
,
杨锡尧
催化学报
采用显微红外光谱、漫反射红外光谱、瞬变应答反应以及催化剂活性测试等实验手段,对SnO2-TiO2催化剂上SO2+CO,NO+CO和SO2+NO+CO (SRSN)反应的机理及活性位进行了综合研究. 结果表明, SO2+CO和NO+CO反应按典型的Redox机理进行,催化剂的表面晶格氧 [O]和氧阴离子空穴 [□]( [O]- [□])是Redox反应的活性位. 对于SO2+CO反应,其 [O]- [□]位于SnO2-TiO2催化剂中邻近Sn离子和邻近Ti离子的位置,邻近Ti离子的 [O]- [□]的活性比邻近Sn离子的 [O]- [□]的活性高. NO+CO反应主要在邻近Sn离子的 [O]- [□]中心上进行. 对于SRSN反应,其中的SO2+CO反应的机理及催化剂的活性位与单纯的SO2+CO反应相同,而其中的NO+CO反应按两种机理进行: 一种和单纯的NO+CO反应相同,即按一般的Redox机理进行,其活性位为邻近Sn离子的 [O]- [□]中心; 另一种按SO2促Redox反应机理进行,其活性位为表面活性硫物种 [SO]*.
关键词:
二氧化锡
,
二氧化钛
,
固溶体
,
一氧化碳
,
还原
,
二氧化硫
,
一氧化氮
,
反应机理
,
活性位
林丹
,
赵会民
,
张小月
,
蓝冬雪
,
淳远
催化学报
doi:10.3724/SP.J.1088.2012.11243
将碱金属碳酸盐修饰的KX和NaY沸石用于催化甲苯甲醇侧链烷基化反应,并结合甲醇吸附的红外光谱以及异丙醇和甲醇催化分解反应结果,剖析了甲酸盐的形成及其作用.结果表明,碱金属碳酸盐的负载能提高碱金属离子交换八面沸石的催化活性.在反应过程中催化剂表面形成了不同数量的甲酸盐,尤其是K2CO3修饰的KX上；甲酸盐主要来源于碳酸盐与甲醇分解产物甲醛的反应,它的形成对催化剂甲苯甲醇侧链烷基化活性的影响较大,类似于碱金属硼酸盐的修饰,改善了催化剂的表面酸碱性,形成了更为有效的活性中心.
关键词:
八面沸石
,
甲苯
,
甲醇
,
侧链烷基化
,
碳酸盐
,
甲酸盐
,
红外光谱
,
活性位
马昱博
,
何昱德
,
张庆华
,
石峰
,
马祥元
,
卢六斤
,
邓友全
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(09)60090-5
采用自组装-瓶中造船法在NaY分子筛超笼内,将溴化1-癸基-3-甲基咪唑离子液体和邻菲罗啉钯组合成一体化催化剂,并用于苯胺羰化反应.结果表明,相对于以离子液体为溶剂,邻菲罗啉钯配合物/NaY分子筛为催化剂的体系,该一体化催化剂在离子液体和邻菲罗啉钯配合物用量显著降低的条件下,TOF可达23 000h-1,而相应均相催化剂体系的TOF仅为3 060h-1.
关键词:
活性位
,
离子液体
,
金属配合物
,
羰化
,
苯胺
,
苯胺基甲酸甲酯
,
转化频率
吴树昌
,
温国栋
,
钟炳伟
,
张炳森
,
谷献模
,
王宁
,
苏党生
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60102-9|
本文对碳材料(主要是碳纳米管)催化硝基苯的还原反应进行了系统研究。通过热重分析、程序升温脱附、透射电子显微镜、物理吸附以及拉曼光谱等表征，发现碳材料表面的含氧官能团在反应中起着重要的作用，而比表面、孔结构、形貌、结构缺陷以及可能存在的铁杂质对反应没有显著影响。羰基的作用非常重要，但是羧基和酸酐对反应不利。除此之外，材料的π电子体系也很关键，因为它可以传递电子，并且利于硝基苯的吸附。硝基苯还原按照直接路径进行，反应过程中生成的中间体亚硝基苯可以迅速转化为苯胺。
关键词:
碳材料
,
氧官能团
,
活性位
,
硝基苯
,
还原
王月娟
,
郭美娜
,
鲁继青
,
罗孟飞
催化学报
doi:10.3724/SP.J.1088.2011.10506
采用浸渍法制备了介孔Al2O3 (M-Al2O3)负载PdO催化剂,考察了其催化CH4燃烧反应性能.结果表明,以M-Al2O3为载体的PdO催化剂活性比普通Al2O3载体高得多,这很可能与M-Al2O3的孔道结构对PdO物种的限域作用有关.随着PdO/M-Al2O3催化剂焙烧温度的升高,甲烷催化燃烧活性先增加后降低,其中700℃焙烧的催化剂活性最高,400℃反应时CH4转化率为91％.此时Pd物种主要以PdO颗粒形式高度分散在载体的介孔孔道内,而高温焙烧时,Pd物种主要以Pd和PdO的混合晶相存在.尽管900℃焙烧制得的催化剂上CH4的转化率降低,但TOF值最大,这可能与该催化剂中同时存在金属Pd和PdO有关.
关键词:
介孔氧化铝
,
钯
,
甲烷
,
催化燃烧
,
活性位
陈昶名
,
吴晓东
,
尉文超
,
高宇曦
,
翁端
,
石磊
,
耿春雷
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60881-6
V2O5-WO3/TiO2催化剂目前已广泛用于电厂和工业锅炉燃烧废气脱硝,但燃烧原料煤及石油中含有的杂质元素碱金属与碱土金属元素可吸附在催化剂上,不仅会减少催化剂酸性位的数量,还会与催化活性元素结合生成惰性物种,导致催化剂失活。因此,已有许多有关钒钨钛催化剂碱中毒的研究,从催化剂的氧化还原能力、酸性位损失及表面孔结构等方面进行了讨论。但这些研究大多集中在碱中毒对活性组分V2O5的影响及中毒催化剂的活性变化,很少涉及催化剂中WO3的作用,也缺乏有关不同活性元素与钾盐反应的实验证据。本文采用过量浸渍法制备了不同钒和钨含量的钒钨钛催化剂,研究了氯化钾对其氨法选择性催化还原(NH3-SCR)活性的失活效应。利用感应耦合等离子体、N2吸附、拉曼光谱、H2程序升温还原、NH3吸附红外光谱和NH3氧化活性等手段对新鲜和中毒催化剂的性质进行了表征,特别探讨了V2O5和WO3对催化剂抗碱中毒能力的贡献。
催化剂活性测试结果表明, V2O5含量越高,活性温度窗口越宽,而且含有WO3的三元催化剂活性高于V2O5/TiO2二元催化剂。催化剂的BET比表面积和孔结构取决于TiO2载体,随活性组分配比变化不大,说明催化剂物理结构性质并非影响活性的主要因素。原位红外光谱及H2程序升温还原测试结果表明,随V2O5含量提高,催化剂表面Br?nsted酸性位数量及氧化还原能力提高。作为反应的主要活性物种, V2O5在碱中毒处理后变成惰性的偏钒酸钾KVO3,使催化剂中Br?nsted酸性位减少,热稳定性下降,并削弱了催化剂的氧化还原能力,因此低钒含量的催化剂容易严重中毒失活。在高钒负载量(3%)时,部分V2O5在碱中毒后得以保留,从而使催化剂保持了一定的脱硝催化活性。
另外, WO3能给催化剂表面提供热稳定的酸性位,虽然WO3自身的氧化还原能力差,但其能改善V2O5的分散性,从而提高V2O5-WO3/TiO2催化剂的活性。除此之外, WO3在催化剂碱中毒过程中还能扮演牺牲剂,与钾反应生成钨酸钾(K2WO4),即在V2O5与钾离子结合形成KVO3的同时,部分WO3也会与钾反应形成K2WO4,可以使三元催化剂保留更多的活性V物种。因此,在所研究的催化剂中,高钒负载量的V2O5-WO3/TiO2催化剂表现出最好的抗碱中毒能力。
活性影响因素分析表明,对于新鲜催化剂,其表面吸附的NH3量足够多,催化剂活性与表面酸性相关度不大,脱硝效率主要取决于催化剂的氧化还原能力。但是,对于碱中毒处理后的催化剂,其表面吸附NH3的能力大大削弱,这时脱硝效率除了受催化剂氧化还原能力影响,在很大程度上也依赖于催化剂的表面酸性。
关键词:
氧化钒
,
氧化钨
,
选择性催化还原
,
碱失活
,
活性位
,
牺牲剂
Yasuo Iizuka
,
Yasuhiro Hiragi
,
Hikaru Yakushiji
,
Takumi Miura
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(16)62541-X
有关用于各种氧化反应中Au-Ag双金属催化剂存在显著协同效应的来源有两种观点：(1) AgOx块与体相Au表面的接触界面起重要作用，体相Au的表面是催化活性位；(2) Au-Ag双金属催化剂中形成的Au-Ag合金中电荷从Ag转移到Au上，可能对催化剂活性起作用。因此，确定Au表面上Ag是以氧化物还是以金属合金形式存在可能是深度理解该协同效应的关键。
为了检测和验证催化剂活性的增加是由于Ag2O与Au纳米粒子的紧密接触，在密闭循环反应体系中比较研究了Au/Ag2O和Ag2O催化剂上CO氧化反应。将CO/O2摩尔比为2的混合气通入到这二个催化剂上来跟踪压力降低的速率。因而检测了气体的消耗量和CO2的生成量。结果发现，在稳态下Au/Ag2O和Ag2O催化剂的压力降低的速率不存在差别。这两个催化剂上压力的降低是由于Ag2O中表面晶格氧被混合气中CO的还原所致。 Au/Ag2O催化剂上得到的结果与以前研究的具有氧化表面的Ag掺杂的Au粉末(Ag/Au-b)上的一致，也表明AgOx块与体相Au表面界面周边不大可能是CO氧化反应催化活性位。基于具有稳态表面的Ag/Au-b样品上的研究结果，我们认为AgOx物种被还原为0价态Ag而形成的Ag-Au合金很可能是催化活性位。
关键词:
金-银双金属催化剂
,
协同效应
,
一氧化碳氧化
,
活性位
,
金-银合金
Tadahiro Fujitani
,
Isao Nakamura
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(16)62516-0
在分子尺度上介绍了Au/TiO2(110)模型催化剂表面和单晶Au表面CO氧化反应机理和活性位、以及H2O的作用.在低温(<320 K), H2O起着促进CO氧化的作用, CO氧化的活性位位于金纳米颗粒与TiO2载体界面(Auδ+–Oδ––Ti)的周边. O2和H2O在金纳米颗粒与TiO2载体界面边缘处反应形成OOH,而形成的OOH使O–O键活化,随后OOH与CO反应生成CO2.300 K时CO2的形成速率受限于O2压力与该反应机理相印证.相反,在高温(>320 K)下,因暴露于CO中而导致催化剂表面重组，在表面形成低配位金原子.低配位的金原子吸附O2,随后O2解离,并在金属金表面氧化CO.
关键词:
金
,
模型催化剂
,
一氧化碳氧化
,
反应机理
,
活性位
吴敏芳
,
王慧
,
钟良枢
,
张新艳
,
郝郑平
,
沈群
,
魏伟
,
钱光人
,
孙予罕
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61052-X
作为六大温室气体之一, N2O的增温潜能是 CO2的310倍,甲烷的21倍,目前仍然以0.80 ppb/年的速度增长,但是减排成本很低,因此对 N2O的消除具有重要意义.在工业中金属修饰的微孔分子筛因其优良的催化活性,高水热稳定性,低成本等优点而成为研究重点.但是微孔分子筛狭窄的微孔孔道限制了金属前驱体的进入,导致活性金属含量低,进而限制了活性的提高.因此采用一定的改性手段减小分子筛颗粒尺寸,缩短微孔孔道长度或者扩大微孔孔道来增加活性铁物种的含量进而提高分子筛催化活性.
本文选用商用的 ZSM-5和 beta分子筛作为母板分子筛,按照3 g ：50 mL比例将分子筛母板与1.0 mol/L的 HNO3在室温下混合,分别搅拌0,2和24 h,然后采用液相离子交换法负载金属铁制备得到 Fe-ZSM-5和 Fe-beta.通过 X射线衍射、N2物理吸吸脱附、电感耦合等离子原子发射光谱仪、扫描电镜、透射电镜、NH3程序升温脱附及紫外漫反射(UV-vis)等手段对不同时间处理的分子筛的形貌、酸性和铁物种等物理化学性质进行表征.对两种催化剂催化消除 N2O的反应性能进行了测试.结果显示,温和的酸处理下分子筛脱除了部分 Al,其中, ZSM-5分子筛的表现为由外向内逐层刻蚀,颗粒尺寸减小,孔道长度缩短,但是由于 MFI型分子筛较高的稳定性,酸处理对分子筛孔道大小的改变并不明显,而对于 beta分子筛,首先是其中大量无定形物种的去除,然后对孔道进行修饰,使之略微扩大,但是对颗粒尺寸的影响不大.
ICP结果显示,商用 ZSM-5和 beta分子筛经过温和的酸处理改性后, Si/Al比增大,负载 Fe的含量明显增加,各催化剂催化消除 N2O的活性也出现了不同程度的提高. Fe-ZSM-5和 Fe-beta分子筛上 N2O完全转化温度分别向低温段移动了10–15和30°C. UV-vis谱图显示,分子筛中存在着不同种类的铁物种,通过分峰计算发现,孤立的 Fe3+铁离子和低聚态的 Fex3+Oy均是催化活性铁物种,其含量的增加部分也解释了活性提高的原因.
关键词:
金属铁修饰的分子筛
,
氧化亚氮
,
催化性能
,
酸浸
,
活性位
李敏
,
王冬娥
,
李佳鹤
,
潘振栋
,
马怀军
,
姜玉霞
,
田志坚
,
陆安慧
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62779-7
随着原油资源重质化和劣质化的加剧以及对清洁燃料油品需求的不断增加,将重质油加工成清洁燃料成为现代炼厂面临的挑战.悬浮床加氢是重质油转化为清洁液体燃料的先进技术,其核心难题是高效加氢催化剂的开发.MoS2在石油化工领域油品加氢提质研究中表现出非常好的催化加氢性能.MoS2晶体结构中有两种面:沿S-Mo-S层间的剥离面,又称基面,化学性质稳定;沿Mo-S的断裂面,又称棱面,具有大量的不饱和键,化学性质不稳定,可做催化活性中心.由于MoS2结构和形貌对其物理化学性能有重要影响,所以通过合理设计和调控MoS2的结构和形貌可增加暴露的催化活性位,进而改善其催化性能.本文以七钼酸铵和硫代乙酰胺为原料,水合肼做还原剂,采用不同表面活性剂(包括PEG,PVP,P123,SDS,AOT和CTAB)辅助的水热合成法制备了结构及形貌可控的MoS2,并提出不同表面活性剂条件下MoS2催化剂的生长机理,进一步研究了重油模型化合物稠环芳烃蒽的催化加氢性能.结果表明,在不同表面活性剂辅助的条件下分别制得了由MoS2纳米片组装而成的球形、块状和花状的MoS2产物;通过改变表面活性剂种类可调变MoS2纳米片的长度、堆积层数、层间距以及最终产物的形貌.在PEG或PVP辅助下得到了球形MoS2产物,其中MoS2纳米片长<15 nm,堆积层数<6.在PEG辅助下制备的球形MoS2粒径约为250 nm,尺寸均一且分散性好.在PVP辅助下MoS2粒径在200–450 nm,粒径分布范围宽且有明显团聚.在P123或SDS辅助下得到了团聚较明显的块状微米级MoS2产物.在P123辅助下得到的MoS2纳米片长<15 nm,层数<6.在SDS辅助下制备的MoS2纳米片长>20 nm,堆积层数>8.在AOT或CTAB辅助下得到团聚比较严重的花状微米级MoS2产物,其中MoS2纳米片长>20 nm,堆积层数>8.另外,水热反应过程中,高温高压的环境促进了反应体系中游离的NH4+插入到MoS2层状结构中,导致MoS2纳米片层间距增大.基于此,本文提出了不同表面活性剂辅助的水热过程中不同结构和形貌MoS2产物的形成机理.对不同结构和形貌的MoS2样品进行了悬浮床蒽加氢催化性能评价.结果表明,PEG辅助制备的MoS2催化剂具有最高催化加氢活性.该MoS2催化剂中纳米片层短,堆积层数少,暴露了更多的加氢活性位.单分散的球形MoS2颗粒粒径小,分散性好,有利于加氢活性位的充分暴露,进而表现出较好的催化性能.本文所采用的表面活性剂辅助的水热法为可控合成不同结构和形貌的过渡金属硫化物提供了有效指导和借鉴.
关键词:
二硫化钼
,
表面活性剂辅助
,
形貌可控
,
单分散
,
活性位
,
蒽加氢
