催化学报

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直接氨固体氧化物燃料电池

张丽敏;丛铀;杨维慎;林励吾

2007, 28 (9): 749-751.

摘要 ( 2199 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(257KB) ( 1281 )

塑性挤压成型阳极支撑管,采用真空浸涂法在阳极表面制备了均一、致密的氧化钇稳定的氧化锆电解质层,然后在电解质表面刷涂上阴极层,成功制备了阳极支撑型管状固体氧化物燃料电池. 分别以氢气和氨气为燃料,考察了该管状固体氧化物燃料电池的电池性能. 在800 ℃操作时,以氢气和氨气为燃料的电池最大输出功率密度分别为202和200 mW/cm2. 表明氨气可以作为固体氧化物燃料电池的替代燃料.

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直接乙醇燃料电池中乙醇电氧化过程的热力学和动力学考虑

宋树芹;王毅;沈培康

2007, 28 (9): 752-754.

摘要 ( 2167 ) [Full Text(HTML)] ()

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从热力学和动力学角度讨论了质子交换膜燃料电池中的乙醇电氧化过程. 理论计算得出直接乙醇燃料电池比乙醇重整质子交换膜燃料电池具有较高的有效能效率. 从热力学分析可知,温度低于100 ℃时乙醇完全氧化的最大转化率仅为14%. 从动力学角度考虑, PtSn/C催化剂对乙醇电氧化具有较高的催化活性,但仍不能使乙醇发生完全电氧化. 热力学和动力学分析表明,操作温度是影响直接乙醇燃料电池性能的关键因素,它对开发新型催化剂和电解质膜材料提出了新的要求.

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聚砜上催化剂增强化学气相沉积钯-铂双层纳米膜

郑建华;周锦兰;田熙科;冯文芳;俞开潮

2007, 28 (9): 755-757.

摘要 ( 1923 ) [Full Text(HTML)] ()

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以N2和O2作载气,采用催化剂增强化学气相沉积法在聚砜上获得了Pt和Pd-Pt双层金属纳米薄膜. 当使用Pd(hfac)2和Pt(COD)Me2为前驱体在同一反应器内共沉积时,只有Pt被沉积,铂和钯顺序沉积可以得到双层膜. 聚砜上金属钯和铂微粒尺度为15～30 nm, 双层膜厚度为120～180 nm.

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微通道反应器内"就地"合成沸石膜催化层及其性能

蔡红丽;张雄福;刘海鸥;杨经伦

2007, 28 (9): 758-760.

摘要 ( 2184 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用简单、新颖的沸石粒子引入方法,将NaX沸石晶种引入不锈钢微反应器的微通道内,并用流动法"就地"直接在微通道内通过沸石生长形成NaX沸石膜层,经铯离子交换处理成为CsNaX催化层,用苯甲醛和氰基乙酸乙酯的Knoevenagel缩合反应评价了该催化层的催化性能. 结果表明,微通道内形成的沸石膜层连续,均匀,具有良好的催化功能. 微反应器内缩合反应的结果明显优于传统反应器.

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无导向剂直接水热合成小粒径的NaY分子筛

胡林彦;谢素娟;王清遐;刘盛林;徐龙伢

2007, 28 (9): 761-765.

摘要 ( 2090 ) [Full Text(HTML)] ()

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以铝酸钠和硅溶胶作为主要原料,在没有引入晶种或有机添加剂的情况下,通过控制合成体系的水含量以及水热合成条件(凝胶摩尔组成: 5.1 Na2O•Al2O3•10 SiO2•(140～220) H2O, 室温陈化1～3 d及100 ℃晶化9 h), 可获得粒径为0.30～0.35 μm的小晶粒NaY分子筛. 借助于XRD, SEM, XRF和DLS等分析手段对分子筛进行了表征,表明所合成的小晶粒NaY分子筛具有粒度均匀、分散性好的特点. 对比了两种不同粒径的La/Y催化剂对1-丁烯脉冲芳构化反应的催化性能和反应过程中催化剂的积炭行为,表明粒径较小的催化剂具有较好的稳定性,其容炭能力和抗积炭能力较强.

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浸渍钠对铁基催化剂F-T合成浆态床反应性能的影响

安霞;吴宝山;万海军;李廷真;陶智超;相宏伟;李永旺

2007, 28 (9): 766-772.

摘要 ( 2095 ) [Full Text(HTML)] ()

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以FeCuK/SiO2为母体催化剂,通过乙酸钠浸渍得到一组不同Na含量的费托合成铁基催化剂. 采用原子发射光谱、低温N2吸附、程序升温还原和Mssbauer谱等技术对催化剂进行了表征. 在H2/CO摩尔比为0.67, 空速为2000h-1, 压力为1.5 MPa和温度为250 ℃的条件下进行了浆态床F-T合成反应性能评价实验. 结果表明,浸渍少量Na能提高催化剂的比表面积,促进铁物相的分散,而浸渍大量Na却大大降低了催化剂的比表面积,使催化剂中的铁物相聚集形成较大的颗粒; 浸渍Na抑制了催化剂在H2中的第一步还原,但促进了催化剂在CO中的碳化; 在原位合成气还原过程中,浸渍Na有利于催化剂的碳化. 在500 h的运行实验中,浸渍Na的催化剂均表现出不同程度的失活现象. 反应结果表明,浸渍Na对水煤气变换反应活性影响不大,对费托合成反应活性和烃产物选择性有较大的影响. 在铁基催化剂上浸渍Na有利于C12+重质烃和低碳烯烃的生成.

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制备方法对负载型纳米ZrO2/Al2O3复合载体性能的影响

李凝;罗来涛

2007, 28 (9): 773-778.

摘要 ( 1967 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用浸渍-沉淀法制备了负载型纳米ZrO2/Al2O3复合载体. 采用X射线衍射、N2物理吸附、差示扫描量热(DSC)和程序升温脱附等技术考察了浸渍方式和干燥方法对复合载体的表面性能、热稳定性和晶相结构的影响. 结果表明, ZrO2/Al2O3复合载体中没有生成ZrO2-Al2O3复合氧化物或固溶体,纳米ZrO2仅负载在Al2O3的表面. 微波干燥法制备的ZrO2/Al2O3复合载体的比表面积(158.7 m2/g)较大,最可几孔径为19.4 nm, ZrO2的粒度为4.2 nm, 晶相结构为四方相ZrO2. 微波诱导作用使ZrO2/Al2O3复合载体表面产生了新的酸碱中心,微波干燥法制备的ZrO2/Al2O3复合载体具有较强的热稳定性,在873～1073K范围内DSC曲线没有出现吸热峰,而其它干燥方法制备的复合载体在903～1023K范围内出现了较明显的吸热峰,表明复合载体表面的部分四方相ZrO2转变为单斜相ZrO2(m-ZrO2). 对超声波处理过的复合载体进行微波干燥能进一步提高纳米ZrO2与Al2O3之间的相互作用,纳米粒子的粒度(3.4 nm)更小,分布更均匀,但没有改变ZrO2的晶相结构.

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TiO2/UV/O3-BAC工艺去除水源水中的有机污染物

李来胜;祝万鹏;张彭义;张秋云

2007, 28 (9): 779-782.

摘要 ( 1985 ) [Full Text(HTML)] ()

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将TiO2光催化臭氧氧化-生物活性炭(TiO2/UV/O3-BAC)组合工艺用于处理水源水,在优化工艺参数的条件下,该工艺对水源水中溶解性有机碳(DOC)的平均去除率为46.5%, 而UV/O3-BAC工艺对DOC的平均去除率仅为41.6%. TiO2/UV/O3-BAC工艺对有机物去除的协同效应较强. TiO2/UV/O3过程将水中的大分子有机物氧化成小分子,提高了出水的可生物降解性,从而有利于后续的BAC对有机污染物的去除. TiO2/UV/O3-BAC工艺对持久性有机污染物的去除非常有效. 其中,酞酸酯的去除率均大于94%, 但随着烷基链长度的增加而降低; 多溴联苯的去除率均超过89%, 但随着溴原子取代数目的增加而降低.

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CaxLa1-xMnAl11O19六铝酸盐催化剂上甲烷的催化燃烧

李彤;张科;刘说;豆立新;李永丹

2007, 28 (9): 783-788.

摘要 ( 2119 ) [Full Text(HTML)] ()

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以共沉淀法制备了CaxLa1-xMnAl11O19系列六铝酸盐催化剂,考察了Ca2+部分取代La3+对LaMnAl11O19六铝酸盐的甲烷催化燃烧活性和稳定性的影响以及活性与物理化学性能的关系,用X射线衍射、N2吸附、程序升温还原和透射电镜对其进行了表征. 结果表明,当Ca2+加入量过高时, Ca2+不能进入到六铝酸盐骨架中,过量的Ca2+形成CaAl4O7杂相. 当x=0.2时,催化剂活性最高,起燃温度为723 K, 也提高了样品的热稳定性,1373K煅烧后比表面积为26.1 m2/g. Ca2+的加入使六铝酸盐晶粒变薄,这使材料的抗烧结性能增强,比表面积增大,同时Ca2+部分取代La3+使活性Mn3+的含量增加,这两方面的综合作用使得催化剂活性显著提高. 对Sr2+, Ca2+和K+部分取代La3+的六铝酸盐的比较实验结果表明, Ca2+部分取代La3+的样品具有最低的起燃温度.

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BaF2/La2O3催化剂上甲烷氧化偶联反应活性氧物种的原位红外光谱

王丽华;伊晓东;翁维正;万惠霖

2007, 28 (9): 789-793.

摘要 ( 2136 ) [Full Text(HTML)] ()

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用原位红外光谱研究了BaF2/La2O3催化剂上甲烷氧化偶联反应的活性氧物种. 结果表明,催化剂经O2预吸附后,在1108～1118cm-1处出现超氧物种O-2的O-O键伸缩振动峰. 经18O2同位素交换实验后,原1108～1118cm-1处谱峰的强度减弱,同时在1086和1051cm-1处出现(O18O)-物种和18O-2物种的吸收峰. 同位素交换实验进一步确证了1108～1118cm-1处谱峰确为O-2物种的吸收峰. 在700 ℃下, O-2物种能够活化CH4生成C2H4, 而且O-2物种的消耗量和C2H4的生成量呈很好的消长对应关系. 超氧物种O-2是BaF2/La2O3催化剂上甲烷氧化偶联反应的活性氧物种.

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Pd/Al2O3膜的制备及其对1,5-环辛二烯加氢的催化性能

周永华;叶红齐;Reinhard SCHOMCKER

2007, 28 (9): 794-798.

摘要 ( 2218 ) [Full Text(HTML)] ()

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利用微乳液浸渍技术制备了负载型Pd/Al2O3膜,并用扫描电镜和原子吸收光谱对微乳液中的纳米Pd颗粒及其在Al2O3陶瓷膜载体上的形貌、分布和负载量进行了表征. 在"催化接触器"型膜反应器中,以1,5-环辛二烯(COD)加氢作为模型反应考察了Pd/Al2O3膜的催化性能. 结果表明,采用微乳液技术制备Pd/Al2O3膜时, Pd负载量、浸渍操作方式、焙烧温度和载体孔径对Pd/Al2O3膜的催化性能有一定影响. 要获得对COD加氢反应的高催化活性和较高的中间产物环辛烯选择性,优化的Pd/Al2O3膜制备条件为: 缓慢析出Pd纳米颗粒,同时采用循环浸渍方式,焙烧温度300 ℃, 膜载体孔径1.9 μm.

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MgO改性的γ-Al2O3负载CuCl2-KCl催化剂上乙烷氧氯化制氯乙烯

刘杰;周广栋;吕学举;甄开吉;张文祥;程铁欣

2007, 28 (9): 799-804.

摘要 ( 2171 ) [Full Text(HTML)] ()

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采用浸渍法制备了不同含量MgO改性的γ-Al2O3, 采用X射线衍射、N2物理吸附、NH3的程序升温脱附和程序升温还原等手段表征了催化剂的结构、表面酸性和氧化还原性质,并对CuCl2-KCl/MgO-Al2O3催化剂催化乙烷氧氯化制氯乙烯反应进行了活性评价. XRD结果表明,通过使用Mg(NO3)2溶液浸渍γ-Al2O3载体在表面上形成了表层镁铝尖晶石结构. TPR结果说明,表层MgAl2O4的生成加强了活性物种Cu与载体的作用,促进了CuⅡ→CuⅠ的还原. CuCl2-KCl/MgO-Al2O3催化剂对乙烷氧氯化反应的催化性能表明,随着MgO-Al2O3载体中MgO含量的增加,乙烷转化率和氯乙烯选择性逐渐升高,当MgO含量增加至10%时,氯乙烯的选择性最高(49.1%). NH3-TPD结果表明,表层MgAl2O4中和了γ-Al2O3表面的强酸中心,增加了弱酸中心的数量是氯乙烯选择性提高的主要原因.

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氨基硅烷修饰的SBA-15用于CO2的吸附

王林芳;马磊;王爱琴;刘茜;张涛

2007, 28 (9): 805-810.

摘要 ( 2056 ) [Full Text(HTML)] ()

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以3-丙胺基三乙氧基硅烷(APTES)为硅烷化试剂,分别采用后修饰法和一步嫁接法将其嫁接到SBA-15的孔内,形成了功能化的介孔分子筛用于CO2吸附. 利用X射线衍射和氮气物理吸附等方法考察了嫁接前后SBA-15的孔结构变化,用静态吸附天平考察了不同温度和不同分压下CO2的吸附行为. 实验结果表明,一步嫁接法比后修饰法更有利于实现APTES在SBA-15上的嫁接. 与传统的活性炭吸附剂相比,该种介孔分子筛更有利于较低分压下CO2的吸附脱除.

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酸-碱交替沉淀法铜基甲醇合成催化剂的优化制备与表征

吴再国;岑亚青;刘化章

2007, 28 (9): 811-816.

摘要 ( 2024 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(464KB) ( 1125 )

采用酸-碱交替沉淀法制备了Cu基甲醇合成催化剂放大样(500 g), 并用X射线衍射、低温N2吸附和扫描电子显微镜等对催化剂进行了表征,系统考察了制备条件(搅拌速度、溶液滴加速度、盐和碱溶液浓度等)对催化剂性能的影响. 结果表明,采用酸-碱交替沉淀法制备的Cu基甲醇合成催化剂中, Cu和Zn组分以无定形的CuO-ZnO固溶体存在,使得CuO和ZnO的晶粒减小,导致催化剂的晶粒度较小,粒径尺寸分布较均匀,结晶度相对较低,有利于提高催化剂的比表面积. 采用酸-碱交替沉淀法制备的Cu基甲醇合成催化剂具有较高的Cu分散度和较大的Cu比表面积. 在优化条件下制备的催化剂的活性和耐热性均比国内外工业催化剂高.

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ZSM-34分子筛的合成及其催化甲醇转化制烯烃反应性能

周帆;田鹏;刘中民;刘广宇;常福祥;李金哲;

2007, 28 (9): 817-822.

摘要 ( 2011 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(434KB) ( 688 )

以氯化胆碱为模板剂,采用水热合成法在较短的晶化时间内合成了OFF/ERI共晶体ZSM-34, 考察了各种合成条件对产物的影响. 通过调变合成参数可以获得不同ERI含量的ZSM-34. 用X射线衍射、扫描电子显微镜和X射线荧光分析等对合成产物进行了表征. 吸附实验显示,所合成的分子筛具有较大的孔容,其对正己烷的吸附容量为11.4%. HZSM-34分子筛对甲醇转化制烯烃(MTO)反应具有良好的催化活性和高的乙烯选择性,低碳烯烃(乙烯+丙烯)选择性高达86.0%, 并且在反应过程中始终维持在较高的水平,不受甲醇转化率降低的影响. 高温水蒸气处理后的分子筛酸性降低,大大抑制了MTO初始反应中丙烷的选择性,而初始低碳烯烃的选择性则明显提高.

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ZnO/θ-Al2O3催化剂上全馏分FCC汽油的选择性加氢脱硫

温广明;王文寿;陈黎行;郭洪臣;王祥生

2007, 28 (9): 823-828.

摘要 ( 2155 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(462KB) ( 882 )

研究了三种氧化铝载体和一种ZnO/θ-Al2O3催化剂对全馏分FCC汽油的选择性加氢脱硫性能. 结果表明, θ-Al2O3对于全馏分FCC汽油的加氢脱硫选择性因子高于γ-Al2O3和在900 ℃下焙烧过的γ-Al2O3. 负载ZnO能进一步提高θ-Al2O3的加氢脱硫活性和选择性. 通过吡啶吸附傅里叶变换红外光谱、氢气程序升温还原和X射线衍射表征发现, θ-Al2O3表面只有微弱的L酸性,其吡啶吸附红外光谱明显不同于其他氧化铝. 负载ZnO导致θ-Al2O3载体中出现了尖晶石结构,并且使催化剂的高温H2还原峰位向低温方向移动.

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超细Ni-Cu-Co-La的制备及其催化乙腈加氢性能

任飞;李秋小

2007, 28 (9): 829-834.

摘要 ( 1960 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(466KB) ( 806 )

以水合肼和硼氢化钾为共还原剂制备了四元合金催化剂Ni-Cu-Co-La, 并将其应用于乙腈催化加氢反应. 采用X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电镜和H2程序升温脱附对催化剂进行了表征,考察了催化剂组分对乙腈选择性加氢制乙胺催化性能的影响. 结果表明, Cu, Co和La的加入均不同程度地提高了催化剂的活性和选择性,在反应压力1.8 MPa, 反应温度120 ℃, 反应时间1 h的条件下,乙腈转化率和乙胺选择性分别为100%和98.24%, 优于使用Raney Ni、非晶态Ni-B和Co-B合金催化剂时的结果.

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负载Pd密偶催化剂的载体效应

李想;孟明;刘咏;罗金勇

2007, 28 (9): 835-840.

摘要 ( 2261 ) [Full Text(HTML)] ()

PDF(409KB) ( 1022 )

采用尿素水解法或吸附沉淀法制备了金属氧化物载体,并用浸渍法负载0.5%Pd制得了Pd/Sn0.4Zr0.6O2, Pd/ZrO2, Pd/SnO2, Pd/SnO2-Al2O3和Pd/Al2O3催化剂. 采用原位漫反射红外光谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱和程序升温还原等方法对催化剂结构进行了表征,探讨了不同载体对表面PdOx物种化学吸附性质和氧化还原性能的影响,并与样品的丙烷氧化活性相关联. 漫反射红外光谱表明,在Pd/SnO2-Al2O3中, Sn对Al2O3表面的Pd原子簇起到稀释作用,促进了Pd的分散,使得其CO线式吸附强度明显高于Pd/Al2O3, 但Pd过高的分散度不仅减少了表面Pd-PdO活性位对的数目,而且使反应中间物种Pd-OH之间脱水困难,因而阻塞了活性位,降低了其循环氧化还原活性; 而在Sn0.4Zr0.6O2复合氧化物载体中, SnO2有效地阻止了四方晶相ZrO2向稳态单斜晶相转变,且复合载体的比表面积较ZrO2和SnO2有所增加,其表面PdOx物种的分散度适中. 此外, Sn0.4Zr0.6O2复合氧化物负载的Pd的价态介于Pd0与Pd2+之间,表面氧空位较多,促进了丙烷中C-H键的活化,使比表面积较低的Pd/Sn0.4Zr0.6O2具有最好的催化丙烷氧化能力,相反比表面积较高的Pd/SnO2-Al2O3活性很差,说明分散度适中且具有较低氧化态的PdOx(0

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