2025年, 第33卷, 第6期　刊出日期：2025-06-15

  

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综述与展望
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  氨氧化与燃烧过程N₂O温室气体的催化分解和选择性催化还原

  周翼龙, 宋珮瑶, 戴启广

  工业催化. 2025, 33(6): 1-18. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2025.06.001

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  N₂O作为仅次于CO₂和CH₄的第三大温室气体由于在硝酸生产氨氧化、NO_x净化SCR以及氨燃烧过程中不可避免生成和排放,近年来呈现出逐年增多趋势,对N₂O净化消除尤为关键。首先,催化分解因高效性、无毒性而成为N₂O减排最有前景的方法之一,详细综述了N₂O分解催化剂近年来的研究进展,回顾了硝酸生产过程N₂O高温分解催化剂(二段催化剂)的实际应用以及未来发展趋势,重点介绍了三大类N₂O低温分解催化剂如贵金属催化剂、Co基氧化物催化剂以及Co或Fe基分子筛催化剂的研究动态,并概括了这些催化剂的优点和缺点,简单论述了N₂O在典型Co和Fe基催化剂上的分解机理。然后,选择性催化还原也是消除N₂O的主要技术路线之一,分类比较了不同还原剂如CO、H₂、烷烃等各自的适用场景。最后,指出了目前N₂O消除技术路线、催化剂体系中存在的一些问题,并展望了N₂O和NO_x选择性还原同步消除的发展前景。

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  PEM电解水技术的发展瓶颈及降本方向

  白建明, 王俊华, 侯朋飞, 毛学伟

  工业催化. 2025, 33(6): 19-25. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2025.06.002

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  氢能作为一种清洁、可再生的二次能源,是实现“碳达峰、碳中和”的重要途径。质子交换膜(PEM)电解水因其高效、紧凑和无污染的特性,是实现“零碳”排放的关键技术之一。然而,PEM电解水制氢系统的高成本严重限制了其大规模商业化应用。综述了电解水制氢技术的几种路线及PEM电解水制氢技术的基本原理,重点阐述了近年来PEM电解槽技术发展的瓶颈和壁垒,包括关键材料贵金属铱催化剂和膜、核心器件双极板和传输层,讨论了PEM电解水制氢技术的降本方向和发展潜力,并对其应用前景进行展望。

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  锂离子筛用于油田卤水选择性提锂研究进展

  杨家华, 辛宇翔, 石瑞梦, 吴衡, 杨璐, 段秋羽, 石会龙

  工业催化. 2025, 33(6): 26-34. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2025.06.003

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  电动汽车和储能行业的高速发展带动锂需求量剧增,我国油气开采过程中会产生大量含锂油田卤水,开展油田卤水提锂技术研究具有巨大的经济效益。吸附法是一种具有良好工业化应用前景的油田卤水提锂技术。锂离子筛材料是目前实现选择性提锂的主要吸附剂,决定着吸附提锂过程的经济性和工业可行性。系统综述了锂离子筛材料的提锂机理、制备方法、成型技术及吸附提锂研究情况,并对今后锂离子筛材料在油田卤水选择性提锂领域的研究方向进行了总结和展望,旨在为实现油田卤水中锂资源的高效利用提供一定的技术参考。

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  电催化烯烃环氧化研究进展

  陈风江

  工业催化. 2025, 33(6): 35-40. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2025.06.004

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  烯烃环氧化是工业生产高附加值化学品单体的重要组成部分,然而,传统的热催化方法不仅消耗大量能源,还因副反应产生较高碳排放,导致经济效益不佳。可再生绿电驱动电催化烯烃环氧化反应,为工业领域制备高附加值环氧中间体提供了新的途径。综述了电催化烯烃环氧化的研究进展,包括不同的催化体系、催化机理、影响因素以及催化性能的提升策略,最后指出这一发展领域存在的问题和未来的发展方向,以期对烯烃环氧化体系中电催化剂、电极材料和电解槽的设计提供一定的研究参考。

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  甲醇水蒸气重整制氢Cu基催化剂的研究进展

  田都, 张燕

  工业催化. 2025, 33(6): 41-45. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2025.06.005

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  甲醇质量储氢密度高达12.5%,可作为氢能载体实现氢的快速释放和利用。甲醇重整制氢是一种实现氢能绿色生产和高效储存运输的重要手段,而催化剂是实现这一过程的关键。综述了当前甲醇水蒸气重整制氢Cu基催化剂的研究进展,在已有研究的基础上,提出了将催化剂本体优化与微反应器协同作用制备新型催化剂,有望克服Cu基催化剂现存的缺陷,提升催化剂综合性能,从而提高氢气产率并降低CO选择性,为氢能技术的进一步发展奠定基础。

催化剂制备与研究
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  乙酰丙酮钴高选择性调控异丙苯过氧化氢与丙烯的环氧化反应

  史思轩, 田小明, 闵天乐, 何耀荣, 纪红兵

  工业催化. 2025, 33(6): 46-52. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2025.06.006

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  环氧丙烷(PO)是一种重要的化工原料,基于丙烯直接氧化选择性得到环氧丙烷具有重要意义。通过单因素法探究了均相催化剂乙酰丙酮金属盐在异丙苯过氧化氢(CHP)作氧化剂的丙烯环氧化工艺的催化活性和最佳反应条件。结果表明,在丙烯24 mmol、乙酰丙酮钴物质的量分数0.16%、CHP 15 mmol、溶剂乙酸乙酯20 mL、反应温度95 ℃条件下反应2 h,丙烯转化率为5.2%、环氧丙烷选择性为85.5%。电子顺磁共振实验表明,乙酰丙酮金属钴的存在能够有效提高过氧自由基的浓度,促进CHP环氧化,从而提高CHP的活性氧物种与丙烯C＝C的亲和力,表现为更高的环氧丙烷选择性。

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  2,6-二氨基吡啶修饰促进Pd/C催化Suzuki交叉偶联反应

  张龙, 张桂臻, 宋建伟, 卫改霞, 白广梅, 邱文革

  工业催化. 2025, 33(6): 53-62. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2025.06.007

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  Suzuki交叉偶联反应是构建C—C的有效途径,在精细化学品合成中多有应用。开发高效的方法促进非均相Pd基催化剂在Suzuki偶联反应中的性能具有重要意义。通过物理吸附将2,6-二氨基吡啶(DAP)预先吸附在类花状碳纳米片(FCN)表面,再负载Pd活性组分制备了系列DAP修饰的Pd(OH)₂/FCN-D-X催化剂,结果发现其在Suzuki偶联反应中的催化活性和稳定性较未修饰的Pd(OH)₂/FCN催化剂有明显提升。XRD、STEM、XPS等表征结果表明,DAP分子的存在明显改善了Pd物种在催化剂表面的分散度及价态分布,从而提高了Pd(OH)₂/FCN-D-X催化剂的性能。

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  Co-Ti/Hβ分子筛的制备及其用于苯乙烯环氧化反应性能

  李国斌, 程杰, 万克柔, 林涛, 高明明, 郑金欣, 晁哲, 白学东

  工业催化. 2025, 33(6): 63-68. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2025.06.008

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  采用离子交换法制备了Co-Ti/Hβ分子筛催化剂,并利用XRD、N₂吸附-脱附、FT-IR和NH₃-TPD对其进行表征分析。以氧气为氧化剂,系统评价了所制备催化剂对苯乙烯环氧化制备环氧苯乙烷的催化活性及重复使用性能。结果表明,负载的Ti、Co金属大部分分散在分子筛的表面,未破坏β分子筛的骨架结构,且Co和Ti的改性能够有效降低分子筛的酸量。当钴和钛的负载量分别达到3%时,苯乙烯转化率达到92.1%、环氧苯乙烷选择性达到83.2%。以3%Co-3%Ti/Hβ作为催化剂时,在反应温度90 ℃、反应时间4 h和氧气流量为30 mL·min^-1最佳条件下,催化剂重复使用5次后仍能保持良好活性,苯乙烯转化率和环氧苯乙烷选择性分别仍能达到90.1%和82.3%。

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  焙烧温度对Cu-Zn-Al-Mg甲醇合成催化剂选择性的影响

  张可羡, 任栎, 周菊发, 蔡洪城, 丁明月, 姚佩, 赵安民

  工业催化. 2025, 33(6): 69-74. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2025.06.009

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  采用共沉淀法制备Cu-Zn-Al-Mg甲醇合成催化剂,探究不同焙烧温度对催化剂选择性的影响,采用XRD、N₂低温吸附、TG-DTG和H₂-TPR对催化剂样品进行表征分析。结果表明,当焙烧温度为250 ℃时,催化剂前驱体焙烧不完全;当焙烧温度为(300~350) ℃时,催化剂具有适宜大小的氧化铜晶粒,催化剂具有良好的选择性和最佳的CO转化率;当焙烧温度为450 ℃时,氧化铜晶粒太大,虽然催化剂的选择性最佳(液相乙醇含量最低),但是催化剂的CO转化率最差。

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  沉淀温度及pH对Ni-Al₂O₃硝基加氢催化剂性能的影响

  杜波, 陈奔, 周杰, 尉一民

  工业催化. 2025, 33(6): 75-82. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2025.06.010

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  采用热进料法,在不同沉淀温度与pH值下,制备出一系列芳香硝基加氢催化剂。采用XRD、N₂低温吸附-脱附、H₂-TPR、ICP-MS、H₂-化学吸附及粒度分布等手段对催化剂样品进行表征,并在高压固定床反应器上考察其对硝基苯酰胺类衍生物的催化加氢性能。结果表明,当沉淀温度为60 ℃、pH值为7.5时,制备的催化剂比表面积较大、金属分散性较好、催化剂中的镍物种易被还原且反应性能优良。在反应温度90 ℃、压力1 MPa、液时空速2.25 h^-1和氢油比10的条件下,反应物转化率可达到100%、目标产物选择性为99.9%。该制备条件下的催化剂成功得到百公斤级放大并在1 000 h的长周期评价过程中展现了优异的活性。以期为硝基苯酰胺类衍生物加氢催化剂的工业化提供一些思路与基础。

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  富氢气中负载型Mn系钙钛矿型催化剂对CO优先氧化性能的研究

  邬坤, 李文君

  工业催化. 2025, 33(6): 83-88. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2025.06.011

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  通过共沉淀-浸渍法制备了一系列负载型钙钛矿复合氧化物nCuO/L {a_{1-}}_xA_xMnO₃催化剂,用于富氢气中CO的优先氧化。系统考察了取代A位元素Sr²⁺的掺杂量以及活性组分CuO的负载量对nCuO/L {a_{1-}}_xA_xMnO₃催化剂性能的影响,并利用XRD、BET、TPR等测试手段分析了催化剂的结构性能对催化活性的影响。结果表明,当Sr²⁺的掺杂量为0.3、单金属CuO的负载量为1.0时,制备所得1.0CuO/La_0.7Sr_0.3MnO₃催化剂的CO优先氧化活性最佳,在反应温度为135 ℃时CO可完全转化、选择性为100%。

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  固体球形催化剂全自动焙烧系统的开发及应用

  梁琼, 伍欣华, 周翔, 王鑫, 周力

  工业催化. 2025, 33(6): 89-95. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2025.06.012

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  针对固体球形催化剂流动性强、易洒落、易破碎的特点,设计了基于网带窑的全自动焙烧系统,介绍了自动进出料系统的结构及其运行过程,并对5A分子筛固体球形催化剂进行了工业应用。结果表明,产量提升42.0%,能耗下降25.05%,收率提高5.41%,破碎率和磨损率能够平稳控制在较低水平,焙烧后该产品灼减稳定、对目标物的吸附量显著提高,焙烧均匀性更好,且大幅降低了操作用工数量,实现了提质降本和增效的目的。

环境保护与催化
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  H₂-SCR脱硝铂系催化剂的筛选评价实验

  卞雯, 吴鹏, 吕君君

  工业催化. 2025, 33(6): 96-100. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2025.06.013

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  中国煤制乙二醇行业迅速发展,主要采用草酸酯合成工艺。但该工艺乙二醇尾气装置排放的亚硝酸甲酯(MN)和NO_x对健康有害。研究了利用H₂作为还原剂选择性催化还原(H₂-SCR)处理草酸酯合成法制乙二醇尾气中的NO_x。采用浸渍法分别以CeO₂、TiO₂、Al₂O₃、SiO₂、ZSM-5、ZnO、MoC和活性炭为载体制备负载铂(Pt)系催化剂,并考察其在不同温度、压力和空速条件下的脱硝性能。结果表明,在催化剂装填量为15 mL、原料气NO和CO体积分数为8%的条件下,以CeO₂为载体,负载Pt型催化剂在反应温度220~260 ℃、压力0.1~0.4 MPa、空速300~1 000 h^-1时,尾气NO、NO_x、CO、CH₄含量均符合国家排放标准,且在500 h长周期运行和500 ℃高温下表现出良好的稳定性。