2020年, 第28卷, 第7期　刊出日期：2020-07-15

  

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综述与展望
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  含氮化合物废气选择性催化氧化技术研究进展

  王涛, 李伯东, 程彦虎, 王学明, 彭召静, 焦桂萍

  工业催化. 2020, 28(7): 1-6. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2020.07.001

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  通过对当前含氮化合物废气治理技术的对比分析,总结选择性催化氧化的相关技术优势。根据对含氮化合物的种类及来源分析,介绍氨气、腈类、胺类及其他含氮化合物的催化净化技术。重点总结催化剂的种类、研发进展和在实际使用中可能遇到的问题,同时展望含氮化合物废气选择性催化氧化技术的研发方向。
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  TiO₂-SiO₂复合材料应用研究进展

  张翠亚, 张玩涛

  工业催化. 2020, 28(7): 7-10. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2020.07.002

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  无机材料TiO₂和SiO₂因稳定性好、无毒害等性能得到广泛关注和应用,TiO₂-SiO₂复合材料因TiO₂和SiO₂组分的协同作用,表现出更加优异的性能。综述TiO₂-SiO₂复合材料在药物缓释、光催化、吸附、抗菌等相关应用领域中的研究进展,以期为其后续研究提供参考。
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  FCC废催化剂中金属分布规律及赋存状态研究进展

  杨柳, 赵保槐, 任靖, 于金海, 吕岩

  工业催化. 2020, 28(7): 11-16. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2020.07.003

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  FCC催化剂是当前用量最大的炼油催化剂,FCC废催化剂的综合处理和资源化利用必然会取代现有的填埋处理方式。综述近年来国内外关于FCC废催化剂中污染金属的分布规律及存在形态方面的研究进展。对于FCC废催化剂的处理和利用,明确污染金属分布状态和物质存在形式将有利于处理方案的选择与制定。在各种污染金属元素中,Ni是FCC废催化剂中最为关键的一种污染金属,对于Ni是以何种化合物形式存在,仍有待进一步的研究。
催化剂制备与研究
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  室温去除甲醛用锰铁氧化物催化剂制备及表征

  杨朋朋, 蒙冕武, 卢容敏, 林智浩, 丁华, 黄思玉, 刘庆业

  工业催化. 2020, 28(7): 17-22. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2020.07.004

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  采用甲醛去除性能动态测试装置研究Mn/Fe物质的量比、水热温度、水热时间、焙烧温度、焙烧时间等工艺因素对锰铁氧化物催化剂室温甲醛去除性能的影响。采用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪分析锰铁氧化物催化剂结构、形貌、微区成分、表面官能团等。结果表明,影响锰铁氧化物催化剂室温甲醛去除率强弱的顺序为:焙烧温度>煅烧时间>Mn/Fe物质的量比>水热时间>水热温度;催化剂的最佳制备工艺为:Mn/Fe物质的量比1.8:1,水热温度140 ℃,水热时间8.0 h,焙烧温度150 ℃时,焙烧时间4.5 h,该条件下制备催化剂的室温甲醛去除率为96.14%,经6次循环使用后活性仅下降5.06%;锰铁氧化物样品由MnO₂、Fe₂O₃和非晶相组成,样品呈球形,平均粒径6.73 nm,表面官能团主要有O-H伸缩吸收、N-H弯曲振动、C-H弯曲振动等。
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  Co掺杂ZnO微球的光降解及抗菌性能研究

  武华乙, 倪婕, 邵文俊, 余静怡

  工业催化. 2020, 28(7): 23-28. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2020.07.005

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  采用简单的水热法制备不同Co掺杂量的ZnO微球。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜等技术对Co-ZnO进行结构、形貌及光学性质分析。以亚甲基蓝为模型研究Co-ZnO在模拟太阳光下的催化性能,并以大肠杆菌为模型研究其抗菌活性。结果表明,在制备的催化剂中,物质的量分数5%Co-ZnO具有最佳的光催化及抗菌性能,这可能是由于掺杂的Co离子能够进入ZnO晶格中改变ZnO带隙宽度,且能够抑制在反应过程中产生的光生电子-空穴的复合,从而促进ZnO的光催化及抗菌性能。
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  硝酸胶溶剂对CuO/HZSM-5成型催化剂性能的影响

  徐庆生, 刘久欣, 王亚涛, 喻胜眉, 李翠清, 王虹, 宋永吉

  工业催化. 2020, 28(7): 29-35. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2020.07.006

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  催化剂CuO/HZSM-5在氧化亚氮(N₂O)催化分解领域有着重要地位,完成对催化剂成型条件的探索是其工业实际应用的重要步骤。在CuO/HZSM-5成型过程中,胶溶剂的用量对成型催化剂的机械强度,催化活性以及其他物化性质有重要的影响。通过机械强度测定、活性评价、X射线衍射分析(XRD)、孔结构分析、氨气程序升温吸附脱附分析(NH₃-TPD)、氢气程序升温还原分析(H₂-TPR)等手段对催化剂性能进行分析。机械强度测定与NH₃-TPD分析结果显示,胶溶剂用量对成型催化剂机械强度和酸量影响较大,胶溶剂用量为体积分数2%时,机械强度最高为135.8 N·cm^-1,而催化剂酸量在胶溶剂用量为体积分数7%时最高。XRD与孔结构分析结果显示胶溶剂用量由0增长至体积分数7%,催化剂的孔容积改变幅度较小,但比表面积由277 cm²·g^-1增至293 cm²·g^-1,HZSM-5的特征峰变化较小。活性评价与H₂-TPR分析结果显示,胶溶剂用量为0的催化剂与添加胶溶剂后的成型催化剂,N₂O完全分解的温度提高幅度最大为20 ℃,活性下降,且H₂-TPR中还原峰提高幅度最大为27 ℃,可还原性变差。而胶溶剂用量由体积分数2%提高至7%,成型催化剂CuO/HZSM-5的催化活性以及可还原性差异较小。
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  磷改性对NiMo/γ-Al₂O₃硫化物催化剂硫醚化性能的影响

  李风旭, 李明丰, 褚阳, 陈吉祥

  工业催化. 2020, 28(7): 36-41. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2020.07.007

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  采用P对NiMo/γ-Al₂O₃硫化物催化剂进行改性,研究P与金属组分浸渍次序对催化剂结构和硫醚化性能的影响。结果表明,P改性通过抑制金属组分与γ-Al₂O₃间相互作用促进金属组分硫化、增加催化剂表面金属位数量,同时P改性也提高了催化剂表面酸量。P改性前后硫化物催化剂中均形成了Ni₃S₂物相,但未检测到MoS₂物相。先浸渍及后浸渍P组分均提高了催化剂硫醚化性能;P物种和金属组分共浸渍制备催化剂利于异戊二烯选择加氢生成异戊烯。此外,P改性催化剂酸量增加促进了烯烃聚合。总体而言,先浸渍Ni-Mo组分后浸渍P组分所制备的硫化物催化剂性能较佳。
石油化工与催化
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  GARDES-II技术配套系列催化剂联评

  王高峰, 姚文君, 向永生, 瞿朝霞, 张永泽, 李景锋, 高海波

  工业催化. 2020, 28(7): 42-48. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2020.07.008

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  以大庆炼化催化裂化(FCC)汽油为原料,模拟大庆炼化汽油加氢装置工业生产情况,串联评价工业生产的GRDES-II技术配套系列催化剂(GDS-10/22/32/42)。结果表明,在全馏分FCC汽油经过反应温度125 ℃的预加氢催化剂GDS-22后,按照切割温度50 ℃将其切割为轻汽油(LCN)、重汽油(HCN),其中HCN依次经过反应温度分别为245 ℃和360 ℃的选择性加氢脱硫催化剂GDS-32和辛烷值恢复催化剂GDS-42后,与LCN进行调和。与FCC汽油原料相比,调和产品的硫含量由110.74 mg·kg^-1降至6.65 mg·kg^-1,脱硫率为94%,烯烃体积分数降低9.8%,芳烃体积分数增加1.9%,RON损失0.7个单位,满足大庆炼化国ⅥA汽油调和要求。
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  MAC催化剂在玉门催化装置上的应用

  旷军虎, 李金宝, 许刚峰

  工业催化. 2020, 28(7): 49-51. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2020.07.009

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  中石油玉门炼油厂催化装置采用两段提升管设计,装置长期存在剂耗高,催化剂自然跑损量大,烟机入口粉尘浓度高的问题,严重影响装置长周期运行。2019年5月开始应用由中石化催化剂长岭分公司采用新型粘结剂及载体技术设计的MAC专用剂,结果表明,当新剂藏量达到70%时,汽油及液化气收率提高,总液收增加,催化剂跑损量减少,油浆固含量及烟机入口浓度降低,催化剂单耗降低,有利于装置安全长周期运行。
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  硫酸法烷基化工艺在荆门石化的工业应用

  邓勇

  工业催化. 2020, 28(7): 52-55. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2020.07.010

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  中国石化石油化工科学研究院开发的SINOALKY硫酸法烷基化技术在中国石化荆门石化分公司进行了工业应用。200 kt·a^-1烷基化工业装置在未满负荷条件下,烷基化油辛烷值(RON)达到96.6~97.0,酸耗为95 kg·t^-1。该装置具有反应工艺流程简单、操作简单、设备易维护、酸耗低、产品质量稳定的特点。
能源化工与催化
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  Pd-NPs@alkyne-PVA/GO复合材料制备及其电催化析氢性能

  王玥, 朱婧, 黄德顺, 岳国宗, 赵鹏翔, 林金辉

  工业催化. 2020, 28(7): 56-62. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2020.07.011

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  开发高效、稳定的电催化剂是实现电解水制氢反应(HER)的关键。成功制备以炔基化的聚乙烯醇(alkyne-PVA)改性的单层氧化石墨烯(GO)载体,以硼氢化钠为还原剂,将钯纳米颗粒(Pd-NPs)负载在碳基材料上,合成Pd-NPs@alkyne-PVA/GO复合材料。通过SEM、TEM、XRD、N₂吸附-脱附和XPS对所合成物质的形貌、结构、比表面积及孔径进行分析;采用电化学工作站测试催化剂的线性扫描伏安曲线(LSV)和Tafel 斜率,分析所合成催化剂的电催化析氢性能。结果表明Pd-NPs@alkyne-PVA/GO复合材料在酸性电解质中的电催化性能较好,其在电流密度为-10 mA·cm^-2时,过电位仅为-80 mV。
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  甘油膜分离-吸附协同强化化学链重整评估

  张晓光

  工业催化. 2020, 28(7): 63-67. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2020.07.012

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  作为生物柴油的副产物,甘油理论氢气产量高,是蒸汽重整的潜在原料。基于化学链技术,结合氢气膜分离和二氧化碳吸附,对甘油化学链重整制氢过程进行热力学模拟研究,分析反应器操作压力和膜渗透侧压力的改变对氢气产量和系统热量需求的影响。结果表明,反应器压力的提高和渗透侧压力的降低可以有效的增强氢气产量,抑制甲烷的生成,系统的反应热对压力的变化并不敏感,而吸附剂甘油比的提高能够提高重整所需的热量,进而实现系统的自热。
精细化工与催化
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  3-氨基-4-吡唑甲酸乙酯金属配合物的合成

  刘晓菊, 马向荣, 高立国

  工业催化. 2020, 28(7): 68-71. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2020.07.013

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  农药由于毒性太强对人体危害比较大。近年来,研究发现农药中间体与金属化合物络合生成的金属配合物可以延长农药半衰期,降低对哺乳动物的毒性,提高其生物药效,为寻找绿色农药提供了依据。以农药中间体3-氨基-4-吡唑甲酸乙酯为主要研究对象,分别和氯化铜、氯化锌、氯化钡、硫酸亚铁铵4种金属化合物反应,合成4种新的金属配合物,采用红外光谱,核磁氢谱和单晶数据对合成的金属配合物进行分析。
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  过硫酸铵法催化2-甲基萘氧化合成2-甲萘醌工艺研究

  田苗, 伏春芳, 柴宗曦, 索隆宁, 田红, 王安琪

  工业催化. 2020, 28(7): 72-74. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2020.07.014

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  以2-甲基萘为原料,乙酸为溶剂,过氧化氢作为氧化剂,在过硫酸铵的催化作用下合成2-甲萘醌,采用高效液相色谱法检测产品纯度。结果表明,在2-甲基萘与乙酸物质的量比为1:15、过氧化氢与2-甲基萘物质的量比为1:11.5时,加入过硫酸铵为2-甲基萘质量的2%,于75 ℃条件下反应4 h,2-甲基萘转化率最大为56.4%,2-甲萘醌收率最高达36.5%。
催化剂测试与表征
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  电感耦合等离子体发射光谱法测定有机金属钌配合物中钌含量

  潘丽娟, 王飞, 校大伟, 万克柔

  工业催化. 2020, 28(7): 75-80. DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2020.07.015

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  在160 ℃条件下,用微波消解仪消解5种有机金属钌配合物样品,建立电感耦合等离子体发射光谱法测定有机金属钌配合物中钌含量的方法。考察溶解方法、消解时间和消解温度对钌含量测定的影响。相对标准偏差≤0.25%,该方法适合于有机金属钌配合物中钌含量的测定。