2019年, 第27卷, 第8期 刊出日期:2019-08-15
  

  • 全选
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    综述与展望
  • 冉真真, 穆金城, 季生福
    工业催化. 2019, 27(8): 1-16. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2019.08.001
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    苯乙烯是十分重要的基础有机原料,工业化的主要工艺路线是苯和乙烯烷基化制得乙苯,然后乙苯催化脱氢制得苯乙烯。相比于传统生产工艺,甲苯侧链甲醇烷基化一步生产苯乙烯具有原料廉价、工艺路线短、原子利用率高等优势,具有重要的研究意义和应用前景。对近年来甲苯侧链甲醇烷基化制苯乙烯的催化剂体系、反应工艺和反应机理等方面的研究进展进行归纳、总结和评述,并对研究工作的发展趋势进行展望。
  • 张祎旸, 刘志明
    工业催化. 2019, 27(8): 17-22. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2019.08.002
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    氧化亚氮(N2O)会造成温室效应和臭氧层破坏,N2O的控制日益引起关注。催化分解技术是控制N2O的有效手段,分别对Fe基、Cu基和Co基分子筛催化剂催化分解N2O的研究现状进行总结和评述,并展望未来发展方向。
  • 蒋熙云, 杨军, 刘雨溪, 邓积光, 敬林, 戴洪兴
    工业催化. 2019, 27(8): 23-35. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2019.08.003
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    催化氧化是控制挥发性有机污染物排放的有效途径之一,但传统催化剂在氧化消除含氯挥发性有机物(CVOCs)时易中毒而失活,因此,研发新型、高效、稳定的催化剂对其工业应用具有重要意义。简要综述近年来稀土及过渡金属氧化物、分子筛和负载贵金属催化剂对CVOCs氧化的催化性能和催化反应机理,剖析CVOCs氧化反应副产物的形成和催化剂失活的原因,并展望CVOCs催化氧化技术的未来发展趋势。
  • 郑凯, 张启彦, 王路瑶, 高雪, 陈佳楠, 苏继新
    工业催化. 2019, 27(8): 36-41. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2019.08.004
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    简单介绍石墨烯的结构和性质,简述石墨烯及石墨烯基光催化复合材料的制备方法,对近些年石墨烯基光催化复合材料在染料降解、有机污染物氧化、无机污染物处理、CO2还原、光催化裂解水产氢方面的研究进行综述。
  • 催化剂制备与研究
  • 高敏, 穆金城, 刘建芳, 冉真真, 季生福
    工业催化. 2019, 27(8): 42-51. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2019.08.005
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    以UiO-66(Zr)、MIL-100(Fe)、MIL-100(Cr)、MIL-101(Cr)、NH2-MIL-101(Al)为载体,Au为活性组分,制备Au/UiO-66(Zr)、Au/MIL-100(Fe)、Au/MIL-100(Cr)、Au/MIL-101(Cr)、Au/NH2-MIL-101(Al)双功能催化剂。采用XRD、BET、NH3-TPD、HRTEM等表征催化剂的结构,在釜式反应器中评价催化剂对CO2与苯胺/H2反应生成N-甲基苯胺与N,N-二甲基苯胺的N-甲基化反应性能,考察反应条件对催化剂催化性能的影响。结果表明,催化剂的XRD特征衍射峰与相应MOFs的模拟特征峰基本一致;负载Au后催化剂仍具有高的比表面积和大的孔容、孔径;不同MOFs负载Au的催化剂具有不同的酸强度和酸量;Au纳米粒子的分散性很好,粒径为(37) nm。制备的催化剂均具有催化CO2与苯胺/H2的N-甲基化反应性能,其中质量分数2%Au/MIL-101(Cr)催化剂催化性能最好,苯胺转化率为45.26%,N-甲基苯胺和N,N-二甲基苯胺选择性分别为73.50%和26.50%,重复使用性能优异。
  • 张晓艳, 武建兵, 周玮, 高鹏飞, 孙泽平, 赵永祥
    工业催化. 2019, 27(8): 52-59. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2019.08.006
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    通过调控合成方式、改变原料比例,制备纳米棒状、纳米球状、椭球状、圆柱状及棋子状等不同形貌及硅铝比的ZSM-5分子筛,并对其催化甲缩醛气相羰基化反应性能进行详细考察。在110 ℃、0.6 MPa、CO与甲缩醛流速分别为100 mL·min-1和0.035 mL·min-1条件下,硅铝物质的量比为30的棋子形ZSM-5分子筛表现出最佳的催化活性,甲缩醛转化率达31.9%,目标产物甲氧基乙酸甲脂选择性为21.4%。通过XRD、SEM、XRF、Py-FTIR、NH3-TPD以及27Al MAS NMR等对合成的分子筛进行详细表征,发现调控分子筛形貌及硅铝物质的量比可改变ZSM-5分子筛的酸性特征,并改变分子筛骨架中活性铝物种分布。适量的中强B酸酸位及分子筛交叉孔道内较高比例的活性铝物种分布可能是硅铝物质的量比30的棋子形ZSM-5分子筛表现出较好催化活性的原因。
  • 张启彦, 王路瑶, 郑凯, 高雪, 苏继新
    工业催化. 2019, 27(8): 60-64. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2019.08.007
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    将钛酸四丁酯与氧化石墨烯/镁铝层状双金属氢氧化物(GO/LDHs)通过水热合成原位生长法制备二氧化钛-氧化石墨烯/镁铝层状双金属氢氧化物(TiO2-GO/LDHs)复合光催化剂,对TiO2、TiO2-GO和TiO2-GO/LDHs的物相结构和表面形态进行表征。模拟太阳光条件下催化剂对有机染料罗丹明B和抗生素四环素的光催化降解效果。结果显示,GO的加入使TiO2颗粒分散的更加均匀,不易团聚。TiO2-GO 对罗丹明B的降解效果优于单一TiO2,表明GO的加入扩展了TiO2的光响应范围,抑制了电子-空穴对的复合。TiO2-GO/LDHs的降解效果优于TiO2-GO,表明LDH捕获光生空穴,加速氧化反应,生成更多的强氧化性羟基,可以更好地降解污染物。
  • 崔通通, 王琪, 王晓龙, 季生福
    工业催化. 2019, 27(8): 65-73. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2019.08.008
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    以廉价Cu-TEPA为模板剂合成Cu-SSZ-13分子筛,分别采用氯化铵和稀硝酸溶液对Cu-SSZ-13分子筛进行改性,制得几种甲醇制烯烃(MTO)催化剂。采用X射线衍射、X射线荧光分析、电感等离子体耦合质谱、87 K氩吸附、NH3程序升温脱附和H2程序升温还原等对催化剂结构进行表征,在微型固定床反应器中评价其MTO反应性能。结果表明,采用氯化铵溶液和稀硝酸溶液交换结合会降低催化剂中CuO及方沸石杂晶含量;使Cu-SSZ-13分子筛同时降低Na及Cu元素含量,获得更大的比表面积和适宜的酸强度及酸量,在MTO反应中有更长的催化寿命和更高的低碳烯烃选择性;Cu-SSZ-13分子筛的改性方式、比表面积、表面酸量、表面Cu的分布状态与催化性能密切相关。
  • 孔劼琛, 刘媛, 邱正璞, 张凡, 徐晓颖, 高志贤, 孙琦, 张玉龙
    工业催化. 2019, 27(8): 74-78. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2019.08.009
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    采用共沉淀法制备CuCoGaAl催化剂,考察Ga含量对催化剂织构及低碳醇合成性能的影响。结果表明,加入Ga可提高催化剂的比表面积,改变催化剂的表面性质。Ga改性促进CO的线式吸附能力,同时降低CO的桥式吸附能力,从而提高产物醇选择性,但过量Ga会大幅降低CO加氢反应活性。Ga含量对总醇收率的影响呈火山型变化规律,最佳Ga与Co物质的量比为0.3。
  • 孔劼琛, 刘媛, 邱正璞, 徐晓颖, 张凡, 高志贤, 孙琦, 张玉龙
    工业催化. 2019, 27(8): 79-83. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2019.08.010
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    通过浸渍法制备不同K2CO3含量的K-CuCoAl催化剂,考察K含量对催化剂织构及低碳醇合成性能的影响。结果表明,K加入能中和催化剂表面的酸性;同时使催化剂对CO的线式吸附能力呈先升后降的趋势,相对应的产物中醇选择性也呈先升后降的趋势;K的负载会降低催化剂对CO的加氢反应活性。K含量对总醇收率影响呈火山型变化规律,最佳负载质量分数为0.9%。
  • 吕庆阳, 夏语嫣, 马莉, 袁华
    工业催化. 2019, 27(8): 84-90. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2019.08.011
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    以不同金属Co、Mn、Fe、Ni的醋酸盐为金属活性组分,1,10-邻菲啰啉为氮源,Vulcan XC72R型碳粉为载体,通过浸渍法负载后在不同温度下焙烧得到系列M-N-C催化剂。采用TEM、EDS、XRD、XPS、TG等对催化剂的结构进行表征分析,以对甲基苯甲醇氨氧化一步合成对甲基苯腈为探针反应考察M-N-C催化剂的催化氨氧化性能。结果表明,800 ℃焙烧的Co-N-C催化剂能够形成Co-N活性中心,具有较好的催化性能。在氧气分压0.5 MPa、反应时间24 h、氨水用量0.7 mL和反应温度130 ℃时,对甲基苯甲醇转化率94.4%,对甲基苯腈选择性96.4%。
  • 王菊霞, 刘琳丽, 徐亚琳, 王长真, 张鸿喜, 李海涛, 赵永祥
    工业催化. 2019, 27(8): 91-97. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2019.08.012
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    通过分步浸渍法在Ni/SiO2催化剂中分别引入Zn、Cu、La、Mo、Co金属助剂,结合N2物理吸附-脱附、XRD、H2-TPR和NH3-TPD等表征手段研究金属助剂对1,4-丁炔二醇加氢性能的影响。结果发现,Mo的引入使Ni/SiO2催化剂的初始活性大幅增加,但反应2 h后活性下降,归因于催化剂表面酸中心使催化剂积炭失活;引入Cu、La及Co后的催化剂活性较低,推测是由于催化剂表面产生强吸附氢物种,不利于1,4-丁炔二醇加氢反应进行;与其他样品相比,Zn的引入使催化剂保持了Ni/SiO2催化剂高的1,4-丁炔二醇加氢活性,同时可有效降低产物中2-羟基四氢呋喃副产物含量,提高目标产物1,4-丁二醇收率。

  • 李海涛, 孟平凡, 牛珠珠, 班丽君, 黄鑫, 武瑞芳, 张鸿喜, 赵永祥
    工业催化. 2019, 27(8): 98-103. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2019.08.013
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    在液相还原法制备的纯Cu2O样品中,采用浸渍法分别引入Mg、Al、Fe助剂制备Cu2O-MgO、Cu2O-Al2O3、Cu2O-Fe2O3催化剂。采用XRD、FT-IR、TEM和H2-TPR等对催化剂进行表征,研究不同助剂的加入对甲醛乙炔化反应的影响。结果表明,不同助剂对催化剂的结晶度和可还原性能有较大影响,进而使甲醛乙炔化表现出不同的催化活性。相比MgO与Al2O3,Fe2O3的引入,使Cu2O结晶度明显下降,主要是由于Fe2O3与Cu2O之间产生强的相互作用,有利于乙炔亚铜活性物种的形成,从而表现出最优的催化性能。
  • 李潇, 蓝伟祥, 徐亚琳, 邢莉莎, 王永钊, 赵永祥
    工业催化. 2019, 27(8): 104-108. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2019.08.014
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    以凹凸棒土(APT)为载体,NH3·H2O为沉淀剂,采用沉积-沉淀法制备Pd-Cu/APT催化剂。在连续流动微反装置上,考察不同沉淀温度对Pd-Cu/APT催化剂CO常温催化氧化性能的影响。利用N2物理吸附-脱附、XRD、FT-IR和H2-TPR等对Pd-Cu/APT催化剂进行表征。结果表明,不同沉淀温度制备的催化剂均含有Cu2Cl(OH)3和CuO两种形式的Cu物种,但与沉淀温度25 ℃和90 ℃制备的催化剂相比,沉淀温度70 ℃制备的催化剂具有更多的活性Cu2Cl(OH)3物种,这有利于Pd2+物种的再生,显著提高其CO常温催化氧化活性。
  • 魏旭晖, 刘晓丽, 武瑞芳, 周翔, 王永钊, 赵永祥
    工业催化. 2019, 27(8): 109-114. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2019.08.015
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    通过焙烧猪骨和鸡骨获得羟磷灰石(nHAP)载体,并采用浸渍法制备Co3O4/nHAP催化剂。采用XRD、N2物理吸附-脱附、FT-IR和H2-TPR等对催化剂进行表征,在连续流动微反装置上考察催化剂催化分解N2O的性能。结果表明,相比于鸡骨源Co3O4/nHAP催化剂,以猪骨源HAP为载体的催化剂因其较大的比表面积以及较小的Co3O4粒径尺寸,提供了更多的活性位点。特别是猪骨源Co3O4/nHAP催化剂中适量的K、Na等元素促进了Co3+到Co2+的还原,削弱了Co-O键,使催化剂的催化活性显著提高。