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不同载体的PtSn催化剂上丙烷脱氢性能的研究_董文生

不同载体的PtSn催化剂上丙烷脱氢性能的研究_董文生
不同载体的PtSn催化剂上丙烷脱氢性能的研究_董文生

不同载体的PtSn催化剂上丙烷脱氢

性能的研究

董文生,王浩静,王心葵,彭少逸

(中国科学院山西煤炭化学研究所太原030001)

摘要:考察了丙烷在Al2O3、M gA l2O4、ZnAl2O4等载体负载的Pt及PtSn催化剂上的脱氢反应性能,讨论了催化剂中锡组分的存在状态与丙烷脱氢性能的关系,指出只有锡以氧化态存在且未覆盖活性铂簇团时才有利于催化剂脱氢性能的改善。

关键词:丙烷;脱氢;PtSn

0前言

低碳烷烃催化脱氢制取相应的单烯烃由于受热力学平衡限制,要获得较高的转化率,反应必须在较高的温度下进行,同时为避免裂解副反应的发生和催化剂表面积炭,要求催化剂表面酸性很低,尖晶石如MgAl2O4、ZnAl2O4等具有耐高温、高机械强度、低表面酸性等特点,因而可以较好地适应低碳烷烃脱氢过程的苛刻条件。Rennard等[1]的研究表明,Pt载于M gAl2O4上具有较Pt/Al2O3、Pt/SiO2更优良的抗烧结能力。G Aguilar-Rios等[2]认为,在Pt/ZnAl2O4催化剂中,当Pt含量较低时,Pt 可以扩散入尖晶石表面的氧空穴中,从而阻止铂晶粒的烧结。此外,对烷烃脱氢的研究表明,在Pt/Al2O3中引入锡可改善催化剂的活性及稳定性。在本研究中,作者制备了一系列不同载体负载的PtSn催化剂,研究其丙烷脱氢性能,并探讨了锡组分的作用。

1实验部分

催化剂均由常规湿浸法制备,即用H2PtCl6#6H2O、SnCl2#2H2O的乙醇混合溶液浸渍,然后经干燥,再经500e焙烧2h。所有催化剂中铂载量均为0135%,改变锡含量制备不同Pt/Sn(x)比的催化剂,记为x PtSn/ support或xPt/Sn-MgAl2O4(共沉淀法制备Sn-MgAl2O4)。所用载体性质见表1。

表1载体性质

载体BET表面积/m2/g

Al2O316915

M gAl2O410913

ZnAl2O42915

丙烷脱氢反应在连续微型催化反应器中进行,产物中烃类采用异卅烷柱分析,氢焰检测器检测。反应均在如下条件下进行:催化剂经流动氢还原(在氢气中程序升温至500e并恒温1h),然后进料并升到反应温度。反应条件为:常压、550e、V(N2)/V(C3H8)=2B1,催化剂装量均为300mg,丙烷空速(WHSV)= 4h-1。

2结果与讨论

211不同载体负载单铂催化剂的反应性能在550e、V(N2)/V(C3H8)=2B1的条件下,丙烷在各类载体负载单铂催化剂上脱氢反应活性及选择性随时间变化的规律如图1所

示。

图1不同载体负载的Pt催化剂活性及

选择性随反应时间的变化

o)Pt/M gAl2O4;@)Pt/Al2O3;

v)Pt/ZnAl2O4

在反应初期催化剂的活性按Pt/Al 2O 3>Pt/ZnAl 2O 4>Pt/MgAl 2O 4顺序递减,而丙烯选择性则按Pt/ZnAl 2O 4>Pt/Al 2O 3>Pt/M gAl 2O 4顺序升高,这种催化性能的差异主要与Pt -载体之间相互作用的不同及载体表面性质有关。脉冲氢吸附的结果表明,Pt/Al 2O 4中的Pt 晶粒具有较Pt/MgAl 2O 4更高的分散度[3],因此,Pt/Al 2O 3催化剂具有较高的脱氢活性及稳定性。值得注意的是,尽管ZnAl 2O 4在三种载体中具有较小的比表面积,但是Pt/ZnAl 2O 4催化剂的活性远高于Pt/M gAl 2O 4。Ag uilar -Rios 等[2]应用电子能量损失谱(EELS)对Pt/ZnAl 2O 4的研究结果指出,Pt 可以扩散入ZnAl 2O 4尖晶石表面的氧空穴中,从而使铂高度分散于ZnAl 2O 4载体表面,这样对Pt/ZnAl 2O 4催化剂具有较高的活性就不难理解了。随着反应的进行,所有催化剂均由于表面积炭而导致活性下降,而丙烯选择性则上升。其原因主要归结于积炭覆盖了催化剂表面酸中心,抑制了裂解副反应;另一方面,反应初期催化剂还原后有部分氢吸附在铂表面促使氢解反应,随着这部分氢的消耗,催化剂的氢解活性下降。

212 Sn 对Pt 催化剂性能的调变

图2至图5分别绘出了丙烷在不同载体负载的PtSn

催化剂作用下的脱氢反应结果。

图2 PtSn/Al 2O 3催化剂反应性能随反应时间

的变化

o )Pt/Al 2O 3;r )1B 3PtSn/Al 2O 3;

v )1B 5PtSn/Al 2O 3;@)1B 10PtSn/Al 2O 3

由图2可知,随着催化剂锡含量的增加,丙烷在PtSn/Al 2O 3上的转化率在n (Sn)/n (Pt)<3时迅速增加,此后增加幅度趋缓。同时锡的引入显著提高了丙烯选择性,这与锡组

分降低了载体表面酸性,从而抑制了裂解副反

应的发生有关。

图3 PtSn/ZnAl 2O 4催化剂反应性能随反应时间

的变化

o )Pt/ZnAl 2O 4;r )1B 3PtSn/ZnAl 2O 4;v )1B 5PtSn/ZnAl 2O 4;@)1B 10PtSn/ZnAl 2O

4

图4 PtSn/M gAl 2O 4催化剂反应性能随反应

时间的变化

o )Pt/M gAl 2O 4;r )1B 1P tSn/M gAl 2O 4;@)1B 3Pt Sn/MgAl 2O 4;v )1B 5PtSn/MgAl 2O 4;y)1B 10PtSn/M gAl 2O

4

图5 Pt/Sn -M gAl 2O 4催化剂反应性能随反应时间

的变化

o )Pt/M gAl 2O 4;r )1B 1Pt/Sn-M gAl 2O 4;

@)1B 3Pt/Sn-M gAl 2O 4;t )1B 5Pt/Sn-M gAl 2O 4;y)1B 10Pt/Sn-M gAl 2O 4

PtSn/ZnAl 2O 4的丙烷转化率在n (Sn)/

n(Pt)=5时出现转折点,当催化剂中n(Sn)/ n(Pt)低于5时,丙烷转化率因锡的引入而增加;当n(Sn)/n(Pt)>5时,因锡的引入而下降。当n(Sn)/n(Pt)=10时,其转化率已低于单铂催化剂。这主要是由于此时催化剂表面已有大量的零价锡生成且这些零价锡可能与铂形成合金,非活性的零价锡富集于催化剂表面而使催化剂失活[3]。

图4、5为不同方法制得的M gAl2O4负载的Pt-Sn催化剂的反应结果。对于Pt/Sn-M gAl2O4,其丙烷转化率随着Sn/Pt增加而增加;而PtSn/MgAl2O4则出现一峰点,超过此值则转化率随Sn/Pt的增加而下降。这与不同载体及制备方法对Sn组分的稳定及Pt与Sn 之间的相互作用不同有关。

213Sn对Pt性能调变的本质

一些研究指出,就烷烃脱氢而言,若Pt 与Sn形成合金,如:PtSn、PtSn2等富锡的合金,将明显降低其脱氢活性[5]。如近期Cotright等[6]对SiO2、分子筛负载的PtSn催化剂的研究发现,Sn与Pt之间形成合金(PtSn)虽可抑制氢解、异构化、结炭等结构敏感反应的发生,但却显著降低了催化剂的异丁烷脱氢活性。Barias等[7]指出,PtSn/SiO2上PtSn合金颗粒的丙烷脱氢活性(T OF)为Pt/SiO2活性的1/10。林励吾等[8]对MgO、SiO2、Al2O3及活性炭负载的PtSn催化剂丙烷脱氢的研究表明,若锡与铂形成合金将导致催化剂失活,如锡以游离态存在,则对催化剂活性影响不大,而锡只有以氧化态存在才有利于脱氢性能的改善。并指出当铂与氧化态锡及载体形成/夹心0结构时,其性能最佳。

T PR、XPS及丙烷脱氢反应的结果进一步支持上述观点[3]。即PtSn/Al2O3的丙烷脱氢活性随着Sn/Pt比的增加而增加,T PR及XPS均未检测到零价锡的生成。P tSn/ZnAl2O4在n(Sn)/n(Pt)<5时脱氢活性均随n (Sn)/n(Pt)比的增加而增加,而当n(Sn)/n (Pt)为10时,其活性已明显下降,此时TPR 及XPS均指出有零价锡生成。PtSn/M gAl2O4在n(Sn)/n(Pt)<1时,脱氢活性随着锡组分的引入而增加;而当n(Sn)/n(Pt)比为5和10时,脱氢活性反而下降。当n(Sn)/n(Pt)比为10时,脱氢活性下降的原因与生成零价锡有关;而当n(Sn)/n(Pt)比为5时,脱氢活性降低的原因可能与氧化态锡覆盖了活性的铂簇团有关。此外,对不同制备方法所得Pt-Sn-MgAl2O4催化剂的活性评价表明,采用共浸法制得的PtSn/MgAl2O4具有较Pt/Sn-MgAl2O4更高的活性,其原因在于共浸法制备催化剂时,铂与锡之间联系较紧,更易于形成/夹心0结构。事实上,形成这种/夹心0结构的结果可能是使Pt簇团稳定并使其分散度增加。Biolion等[9]指出,烷烃脱氢反应可以在单铂原子上进行。显然,随着总的铂簇团数量的增加,必然会导致脱氢活性的增加。

3结论

(1)PtSn/Al2O3和Pt/Sn-M gAl2O4催化剂的丙烷脱氢活性随锡含量的增加而增加。

(2)PtSn/MgAl2O4在n(Sn)/n(Pt)为1而PtSn/ZnAl2O4在n(Sn)/n(Pt)为5时,丙烷转化率达最高值,此后,继续增加锡含量,丙烷转化率反而下降。

(3)当催化剂中锡组分以氧化态存在且未覆盖铂晶粒表面时,有利于丙烷脱氢活性的提高。

本文第一作者:董文生,男,1967年生,博士,助理研究员

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Catalytic dehydr ogenation of pro pane dehy drogena-tion to propene over platinum and platinum-gold a-l

loys[J].J1Catal1,1977,50:77~86 Dehydrogenation of propane over supported Pt-Sn catalysts

Dong Wensheng,Wang H aoj ing

Wang X inkui,Peng Shaoyi (Institute of Coal Chemistry,Chinese Academ y of Sciences,Taiyuan030001)

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Key words:propane;dehydrogenation; PtSn

甲烷在高比表面活性炭上脱附行为的研究*

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关键词:甲烷;高比表面积活性炭;脱附

0前言

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【CN109759076A】一种复合催化剂及其制备方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910228790.1 (22)申请日 2019.03.25 (71)申请人 河北地质大学 地址 050031 河北省石家庄市槐安东路136 号 (72)发明人 云玉攀 温学友 孙菁菁 李景  苗志加 方晓峰 万静敏 朱振亚  赵志瑞 李爱国 焦珍 高爱舫  (74)专利代理机构 西安研创天下知识产权代理 事务所(普通合伙) 61239 代理人 杨凤娟 (51)Int.Cl. B01J 23/83(2006.01) C02F 1/70(2006.01) C02F 101/16(2006.01) (54)发明名称 一种复合催化剂及其制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种复合催化剂及其制备方 法,选取PdC12、CuCl 2?2H 2O作为催化剂活性组分 Pd、Cu的前体物,催化剂载体由两种或两种以上 材料以一定比例混合加工制得,催化剂载体材料 包括改性硅藻土、SiO 2、MnO 2、石墨烯,还包括复 合载体:改性硅藻土-高岭土、改性硅藻土-SiO 2、 改性硅藻土-MnO 2。本发明还公开了一种复合催 化剂的制备方法。本发明的复合催化剂为负载型 催化剂。催化剂负载的活性组分由主催化剂和助 催化剂构成。本发明中的催化剂活性组分通过在 催化剂的催化作用下,水体中的硝酸根与还原性 铁单质发生反应被转化为N 2,从而达到有效脱氮 的目的。权利要求书1页 说明书3页CN 109759076 A 2019.05.17 C N 109759076 A

权 利 要 求 书1/1页CN 109759076 A 1.一种复合催化剂,其特征在于,选取PdC12、CuCl2·2H2O作为催化剂活性组分Pd、Cu的前体物,催化剂载体由两种或两种以上材料以一定比例混合加工制得,催化剂载体材料包括改性硅藻土、SiO2、MnO2、石墨烯,还包括复合载体:改性硅藻土-高岭土、改性硅藻土-SiO2、改性硅藻土-MnO2。 2.根据权利要求1所述的复合催化剂,其特征在于,催化剂活性组分中,Pd:Cu质量比为2:1~4:1、催化剂载体载体与活性组分质量比为24:1~11.5:1。 3.根据权利要求1所述的复合催化剂,其特征在于,所述石墨烯与改性硅藻土的质量比为1:1~3:1。 4.根据权利要求1所述的复合催化剂,其特征在于,所述改性硅藻土由硅藻土于0.5mol/L的盐酸中改性1h获得。 5.一种权利要求1所述复合催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1、称取要达到目标负载量的金属前体物PdC12、CuCl2·2H2O溶于水,水溶液的体积稍大于载体的体积; 步骤2、将预处理过的复合载体及上述溶液置于旋转蒸发仪中,蒸发至无水,取出样品备用; 步骤3、将样品放入马弗炉中,并在400℃下煅烧2h,煅烧时向马弗炉中通入N2,并用锡箔纸将盛放样品的坩埚包住,以防止催化剂样品被氧化; 步骤4、待样品自然冷却至室温,将其加入过量1mol/L的NaBH4溶液中,充分搅拌还原12h,搅拌强度为400r/min,其化学反应方程式如下: 2PdCl2+NaBH4+3H2O=2Pd+NaCl+3HCl+B(OH)3+2H2 2CuCl2+NaBH4+3H2O=2Cu+NaNO3+B(OH)3+2H2+3HNO3 步骤5、用去离子水反复清洗后,离心脱水,真空干燥后置于干燥器内。 2

催化剂论文

负载型金催化剂的研究及应用 化工07-3 张波 摘要讨论了有关金属催化剂的相关知识并着重介绍了负载型金催化剂的发展、常用的制备方法及应用,金催化剂的性能,展望了金催化剂的前景。 关键词负载型金催化剂制备性能应用 Supported Gold Catalysts for Research and Application chemicial engineering and technology class of 073 zhangbo Abstract This paper discusses the metal catalyst-related knowledge and highlights the development of supported gold catalysts, commonly used preparation methods and application of the performance of gold catalysts and looking forward to the prospect of the gold catalyst. Key words supported gold catalyst preparation, performance, application 1金属催化剂的概述 存在少量就能显着加速反应而不改变反应的总标准吉布斯函数变的物质称为该反应的催化剂。金属催化剂是一类重要的工业催化剂。主要包括块状催化剂,如电解银催化剂、融铁催化剂、铂网催化剂等;分散或者负载型的金属催化剂,如Pt-Re/-Al2O3重整催化剂,Ni/Al2O3加氢催化剂等。?几乎所有的金属催化剂都是过渡金属,这与金属的结构、表面化学键有关。金属适合于作哪种类型的催化剂,要看其对反应物的相容性。发生催化反应时,催化剂与反应物要相互作用。除表面外,不深入到体内,此即相容性。如过渡金属是很好的加氢、脱氢催化剂,因为H2很容易在其表面吸附,反应不进行到表层以下。但只有“贵金属”(Pd、Pt,也有Ag)可作氧化反应催化剂,因为它们在相应温度下能抗拒氧化。 2金催化剂的发展 金一直被认为是化学惰性最高的金属[1] ,由于其化学惰性和难于高分散,一般不被用来作为催化剂。但是到80年代,Haruta 发现担载在过渡金属氧化物上的金催化剂,不仅对CO 低温氧化具有很高的催化活性,而且还具有良好的抗水性、稳定性和湿度增强效应[2 ,3 ] , 另一方面, 作为一种贵金属催化剂, 金催化剂具有商业化的经济优势,致使人们对其催

工业催化文献综述

工业催化文献综述 固体酸催化剂的发展及应用 专业:化学工程与工艺 班级: 学生学号: 学生姓名: 完成时间: 1

一、引言 催化剂(catalyst):是一种能够改变化学反应速度,而它本身又不参与最终产物的物质。:随着环境意识的加强以及环境保护要求的日益严格,,液体催化剂已完全满足不了化工产品的发展要求,然而新型固体酸催化剂却弥补了当前的一些不足,固体酸催化剂已成为催化化学的一个研究热点。与液体酸催化剂相比,固体酸催化反应具有明显的优势,固体酸催化在工艺上容易实现连续生产,不存在产物与催化剂的分离及对设备的腐蚀等问题。并且固体酸催化剂的活性高,可在高温下反应,能大大提高生产效率。还可扩大酸催化剂的应用领域,易于与其他单元过程耦合形成集成过程,节约能源和资源。关键词:固体酸催化剂 摘要:通过固体孙催化剂在有机合成反应中的应用,说明固体酸催化剂的优越性,介绍了固体酸催化剂技术应用的进展,指出了固体酸催化剂应用存在的主要问题 1固体酸催化剂的定义及分类 1.1定义 一般而言,固体酸可理解为凡能碱性指示剂改变颜色的固体,或是凡能化学吸附碱性物质的固体。按照布朗斯泰德和路易斯的定义,则固体酸是具有给出质子或接受电子对能力的固体。 固体酸是催化剂中的一类重要催化剂,催化功能来源于固体表面上存在的具有催化活性的酸性部位,称酸中心。它们多数为非过渡元素的氧化物或混合氧化物,其催化性能不同于含过渡元素的氧化物催化剂。这类催化剂广泛应用于离子型机理的催化反应,种类很多。此外,还有润载型固体酸催化剂,是将液体酸附载于固体载体上而形成的,如固体磷酸催化剂。 1.2固体酸的分类 (1)固载化液体酸HF/Al2O3,BF3/AI2O3,H3PO4/硅藻土 (2)氧化物简单Al2O3,SiO2,B2O3,Nb2O5 复合Al2O3-SiO2,Al2O3/B2O3 (3)硫化物CdS ZnS 2 (4)金属磷酸盐AlPO4,BPO 硫酸盐Fe2(SO4)3,Al2(SO4)3,CuSO4

关于高分子负载催化剂的研究进展

关于高分子负载催化剂的研究进展 陈凯高材1301 摘要:高分子催化剂作为功能高分子的重要一个分支,具有稳定性高、溶剂适用性广、易于产物分离纯化、对环境影响小、易从反应体系中分离回收和重复使用等优点,受到人们极大的重视。本文以高分子负载催化剂的结构,应用等为线索,着重介绍高分子负载金属络合物催化剂,可溶性高分子金属络合物的优缺点及其研究进展,并作出了总结与展望。 关键词:高分子负载催化剂金属络合物结构应用 1.引言: 近几十年来,均相催化反应得到很大的发展,但这些均相反应的催化剂一般来说存在价格昂贵、反应活性低、易流失、较难回收操作等缺点;另一方面,均相催化剂往往要使用重金属离子,这样既会对产物和反应后处理过程造成污染,催化剂又难于回收,总的合成效率也大为降低,因此寻找能够重复使用且回收操作简单的催化剂或配体就成为有机催化反应领域的研究热点之一。自1963年R.B.Merrifield和R.Letziger等人首次将聚苯乙烯引入到多肽和低聚糖的合成中,开创了高分子化合物在有机合成中应用的先例,随之聚合物试剂的研究和在有机合成中的应用得到了很大的发展。其中高分子催化剂更受人们的重视。高分子催化剂又叫聚合物催化剂,它是聚合物试剂中的一类,也是功能高分子的一个重要分支。将具有催化活性的金属离子或金属配合物以化学作用或物理作用方式固定于聚合物载体上所得到的具有催化功能的高分子材料称为高分子负载金属或金属络合物催化剂,简称高分子负载催化剂。高分子负载催化剂由于负载高分子的特殊性,具有:1.可以简化反应步骤。2. 提高了催化剂的稳定性。3.腐蚀性小。4.易于分离,反应后的催化剂可以回收重复使用。4.催化的重现性高。同时,高分子载体不仅仅是作为金属活性中心的惰性支持体,由于其特殊的高分子效应,及其与催化中心、反应底物和产物之间的相互作用,可极大地影响催化剂的催化性能,提高反应的活性和选择性,这正是引起人们研究高分子负载催化剂的兴趣所在。本文以高分子负载催化剂的组成,结构,应用等为线索,着重介绍高分子负载金属络合物催化剂,可溶性高分子金属络合物的优点及其研究进展,并作出了总结与展望。 2 高分子负载金属络合物催化剂: 金属酶催化剂具有高效、专一和无污染等特点. 受金属酶催化作用的启发, 在金属有机化学中均相催化取得辉煌成就的背景下,20世纪60年代末,70年代初开始了设想通过高分子负载的方法, 转化均相催化剂为复相催化剂, 使之兼具二者的优点和避免相互缺点的探索。根据高分子负载催化剂作用方式的不同,将其分为物理吸附催化剂和化学键联催化剂。物理吸附催化剂是指催化活性物质通过物理吸附力直接吸附在高分子上;化学键联催化剂是通过化学键的作用与高分子联接在一起。由于物理吸附催化剂稳定性较差,在使用过程中金属离子或配合物容易流失,高分子骨架或其配合物功能基团也会被破坏,有时金属离子还会形成微晶,因此该类催化剂回收次数不理想。而化学键联催化剂不仅具有较高的稳定性,可回收重复使用多次,而且还具有较高的催化效率,成为高分子负载催化剂的主要研究方向。化学键联的高分子负载催化剂的合成方法主要有以下3种类型:(1) 通过有机反应先对高分子进行官能化,形成新生官能团,然后再与催化活性中心连接。(2)通过具有催化活性单体共聚形成高分子负载催化剂,可以通过控制聚合的条件,以得到合适的孔径、粒度、强度的凝胶或粉末。(3) 高分子骨架中已具备有效官能团,可以通过与催化剂前体进行亲核取代或亲电加成等反应,直接将催化活性物质通过共价键链接到高分子上。 高分子负载催化剂与传统小分子催化剂相比具有如下特点:简化操作过程;活性高;易与

工业催化-课程小论文(精)

重庆科技学院 《工业催化》课程小论文 题目 Ag基催化剂 院 (系化学化工学院专业班级 学生姓名学号 指导教师冯建 2013年 5 月 10 日 Ag 基催化剂的研究进展 摘要:本文主要叙述 Ag 基催化剂的发展概述、催化剂作用机理、制备方法和进展。重点对银作为催化剂的催化机理和 Ag 催化剂的制备。 Ag 是一种历史悠久、应用广泛的催化剂 , 近几十年来 , 在制备、表征和改性等方面的研究进展 , 大大加深了对其物理性质和制备机理的了解。 关键词:Ag ,发展历史,机理,制备,发展 1 Ag催化剂发展概述 1.1 Ag催化剂的发展历史 自从 1835年 Berzelius 提出催化作用概念后,催化学不断获得发展。最早用 Ag 作为乙烯环氧化反应催化剂的是 Lefort ,其时是 1931年 [1]。在此之前的研究者用多种组分作为乙烯环氧化反应的催化剂,唯有 Ag 对乙烯环氧化的催化效果最佳,至今 Ag 仍是乙烯环氧化反应催化剂中的主要组分。 在选定 Ag 作为乙烯环氧化反应催化剂的主要成分后,要提高环氧乙烷生成的选择性,必须对催化剂的制备方法和载体、助催化剂的添加、反应原料气的配比等

诸多方面进行探索研究。早期的 Ag 催化剂采用陶瓷载体,粘结法制备的陶瓷载体,由于其比表面积较小,制得的催化剂选择性、稳定性均不理想;后期 Ag 催化剂采用具有较佳孔结构和比表面积的氧化铝作为载体,使催化剂选择性的提高有了一个重要的前提条件。 Ag 是催化剂的主要成分,在催化剂中加入助催化剂可使催化剂的性能有效提高。在 Ag 催化剂助催化剂的研究历史中, 研究较早较多的是 Se 助催化剂的性能。在随后的研究中, Se 的同族元素碱金属及碱土金属、稀土金属、卤素及其他金属都显示出较好的助催性能。广义的研究表明, 元素周期表中的所有元素都有助催性能,其中钙、钡、 Se 等是首选的助催剂元素。助催剂的组成成分及其在催化剂中的含量等是 Ag 催化剂研究的重要组成部分。数十年的研究表明,助催化剂的添加时改进 Ag 催化剂性能最有效的途径。其他可用作助催剂的金属有贵金属以及金属铊、钼、钨等。 Ag 催化剂的性能在很大程度上是由制备过程及其载体决定的。如载体的孔结构、磨耗率等影响其失活时间及其寿命,目前大部分工业用 Ag 催化剂使用寿 命在 3-5年之间,少数催化剂使用寿命大于或小于这个年限。 1.2 Ag催化剂的生产发展概况 Ag 催化剂已是工业化生产环氧乙烷的主要催化剂。在当今世界上 Ag 催化剂生产的主要厂家是英国壳牌公司(Shell 、美国联合碳化物公司(UCC 、美国科学设计公司(SD 、日本触媒化学株式会社(NSKK 、中国石油化工股份有限公司燕山分公司, 其中 Shell 公司是世界上最大的 Ag 催化剂生产厂家, 其 Ag 催化剂产量达世界 Ag 催化剂总产量的一半以上。生产工艺方面,氧气法乙烯直接氧化生产环氧乙烷已是主导工艺 [2、 3]。 2 Ag催化剂的催化作用机理

高分子综述(改版)

燕山大学 本科毕业设计(论文)文献综述 课题名称:高分子催化剂 课题性质: 学院(系):材料学院 专业:材料物理与化学 年级:2014级 指导教师:李青山 学生姓名:徐冬阳 2014 年10 月5 日

摘要 在生物体中的酶具有令人向往的功能,它都能在温和的条件下进行各种化学反应,并具有高度的选择性。模拟酶的工作中,一是想模拟酶的结构,一是想模拟酶的功能。高分子催化剂主要想模拟酶的功能。酶具有很高的催化活性及选择性。高分子催化剂能够提高反应速度,但这还不够。我们力求缩短反应时间不如缩短分离和提纯的时间更为合算,这就必须提高催化剂的选择性。与其他非生物催化剂不同的是,酶具有高度的专一性,只催化特定的反应或产生特定的构型。由于酶高效性:酶的催化效率比无机催化剂更高;专一性:一种酶只能催化一种或一类底物;多样性:酶的种类很多;温和性:酶催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行的;活性可调节性:包括抑制剂和激活剂调节、反馈抑制调节、共价修饰调节和变构调节等;易变性,在工业和人们的日常生活中的应用也非常广泛。有些酶的催化性与辅助因子有关。近来更注意高分子催化剂选择性的研究。 关键词:酶高分子催化剂选择性

一、前言: 纵观近百年来,工业催化剂发展历程,石油炼制,石油化工,精细化工和合成氨等广义的化学工业发展都离不开催化剂。可以预期,进入新世纪后,环境保护和人类可持续发展同样离不开催化剂。新世纪开发的催化剂和催化工艺,除用以改造传统工艺外,更重要的是开拓其在以天然气为基础的C1化工、烷烃化学、精细与专用化学品生产等领域的应用。从长远看,还包括各种廉价生物质在内的再生资源利用。展望未来,除传统催化工艺将获得新发展外,催化剂和催化工艺还将在新能源和新资源的开发利用、生物工程技术发展和环保新领域中起关键作用,而且催化剂还将为人类创造一个“舒适、安全、清洁、优美”的环境,作出新贡献。 催化剂工业发展对策与建议分析:(1)我国石油化工催化剂的发展必须继续坚持探索、研究、开发、推广并重的思路,不断推进催化剂更新换代。(2)抓住我国新催化材料和新催化剂在石油化工应用研究领域里取得的新的技术生长点和创新点,组织力量,继续努力,取得新突破和新发展。(3)做到研究单位、生产厂和用户紧密结合,科、工、贸、产、学、研,紧密结合,共同推进催化技术发展。(4)组织各种技术小组,深入企业做好售前售后服务,帮助用户增加经济效益,依靠我们的技术优势积极拓展国际市场份额。(5)强化制备工艺、设备和控制手段方面的研究,努力降低物耗、能耗,提高产品收率。(6)转变环保观念,由传统的末端控制和治理转为全过程控制,从单纯的花钱治理向节能降耗、减少污染要效益;大力研究开发环保事业需要的各类催化技术和催化剂,开拓环保催化产业;研究开发有利环境的石油化工催化剂及成套生产工艺技术,减少或避免二次污染,提高原材料、水、能源的使用效率,减少污染物产生量和排放量。 二、课题国内外现状: 催化剂是可以加速化学反应的物质。化学反应若要发生,则反应物分子之间必须有足够能量的发生碰撞以形成活性复合物或过渡态复合物,这个能量就是活化能。而催化剂能够提供一个较低的活化能,因此加速了化学反应的发生。和未添加催化剂的反应的一步实现原理相比,催化反应包含了许多种化合物与过渡态复合物[1]。 催化技术对于目前乃至未来的能源、化学反应、环境工业、石化工业都是至关重要的。原油、煤和天然气向燃料和化学原料的转化,大量石油化工和化学产品的生产,以及CO、NO、碳氢化合物排放物的控制,全都依赖于催化技术。此外,催化剂还是燃料电池电极的必要组分——无论电极使用的是固体氧化物离子还是聚合物质子电解液[2]。催化技术的发展、催化剂的改进和新催化剂的成功开发, 往往会带动已有工艺的改进和新工艺的诞生。据统计,85%以上的化学反应都与催化反应有关[3]。目前工业上采用的催化剂大多为金属、金属盐和金属氧化物等多相催化剂, 其优点是催化性能较稳定, 使用温度比较广, 容易回收重复使用, 但催化活性较低, 反应常常需要高温、高压条件, 而且副反应较多。最近几十年, 发展了以有机金属络合物为主的均相催化剂, 为化学工业带来革命性进步。这种催化剂分散度高, 活性中心均一, 结构明确, 催化剂活性和选择性都较高, 反应可以在很温和的条件下进行[4]。近年来,随着科学技术的突飞猛进,合成了许多具有独特功能的高分子材料。其中,高分子催化剂在化学工业中初露头角,显示许多优良的性能,将有可能却带无极催化剂。高分子催化剂就是高分子化的催化剂,催化剂在高分子上,高分子是载体,因此有时也称负载催化剂。 最早报道的高分子催化剂是Haag[5-7] 等在1969 年采用聚苯乙烯磺酸树脂负载的阳离子金属络合物,并证明可用于氢化醛化反应到了七十年代后期几乎所有的小分子都被负载在有机和无机高分子上, 这些高分子催化剂是用带有配位原子N,S,P,O等的高分子作为配位体与过度金属形成络合物在这方面发表了许多综述和专著。高分子催化剂是一种对化学反应具有催化作用的高分子。 是一种高活性、高选择性的天然高分子催化剂,但由于是水溶性的,故在工业应用上受

第7篇 催化剂载体的应用及其研究进展

摘要:介绍了光催化氧化技术地基本作用机理,以及不同地光催化氧化技术在处理废水中地应用,并展望了该技术地发展方向. 关键词:作用机理光催化废水 、前言 光化学氧化法是近年来日益受重视地污染治理新技术,与湿法氧化相比,光氧化反应条件温和,处理过程可以在常温常压下进行,因此处理工艺较简单.光氧化法适用范围广,特别适用于无法或难于生物降解地有毒有机污染物地治理.目前研究较深入地光氧化处理技术可分为两大类.一类是均相光氧化法,另一类就是非均相半导体光催化氧化法.目前,在多相光催化反应所使用地半导体催化剂中,以其无毒、催化活性高、氧化能力强、稳定性好最为常用.但由于地带隙较宽(约),能利用地太阳能仅占总太阳光强地大约.为了提高对太阳能地利用率,并积极改善催化效率,人们已进行了大量地研究工作,如采取一些表面修饰改性技术,设计研制高效能反应器等.个人收集整理勿做商业用途 、反应机理 .光催化反应过程 半导体粒子具有能带结构,一般由填满电子地低能价带( )和空地高能导带( )构成,价带和导带之间存在禁带.当用能量等于或大于禁带宽度(也称带隙)地光照射半导体时,价带上地电子()被激发跃迁至导带,在价带上产生相应地空穴(),并在电场作用下分离并迁移到粒子表面.光生空穴有很强地得电子能力,具有强氧化性,可夺取半导体颗粒表面被吸附物质或溶剂中地电子,使原本不吸收光地物质被活化氧化,电子受体通过接受表面地电子而被还原.光催化机理可用下式说明:个人收集整理勿做商业用途 +→+ +→*+ +→* +→*,*+→* *→+ +→*++ .能带位置 半导体地光吸收阈值λ与带隙有关,其关系式为: λ()=/() 常用宽带隙半导体吸收波长阈值大都在紫外光区,应用最多地锐钛矿型在为时地带隙为,光催化所需入射光最大波长为.半导体地能带位置及被吸附物质地还原电势,决定了半导体光催化反应地能力.热力学允许地光催化氧化还原反应要求受体电势比半导体导带电势低(更正);给体电势比半导体价带电势高(更负),才能供电子给空穴.个人收集整理勿做商业用途.电子、空穴地捕获 光激发产生地电子和空穴可经历多种变化途径,其中最主要地是捕获和复合两个相互竞争地过程.对光催化反应来说,光生空穴地捕获并与给体或受体发生作用才是有效地.如果没有适当地电子或空穴捕获剂,分离地电子和空穴可在半导体粒子内部或表面复合并放出热能.选用适当地表面空位或捕获剂捕获空位或电子可使复合过程受抑制.如果将有关电子受体或给体(捕获剂)预先吸附在催化剂表面,界面电子传递和被捕获过程就会更有效,更具竞争力.由电子、空穴地电荷分离机理可知,为提高地光催化效率需着重考虑以下两点:提高光生电子、空穴电荷地分离效率及提高光生活性物种,特别是电子地消耗速率.个人收集整理勿做商业用途 、光催化在废水处理中地应用 光催化技术对有机污染物有良好地催化降解作用.目前已广泛应用于油污废水、农药废水、

工业催化学习心得

得分:_______ 南京林业大学 研究生课程论文2014~2015 学年第一学期 课程号:PD02013 课程名称:工业催化 论文题目:学习心得 学科专业:化学工程 学号:8143130 姓名:曹晓琴 任课教师:朱新宝 二○一四年十二月

工业催化学习心得 催化剂是能够改变化学反应速率而本身的组成、质量和化学性质在反应前后保持不变的元素或化合物。它是影响化学反应的重要媒介物,也是开发许多化工产品生产的关键。在学这门课之前,我所对催化剂的认识仅仅来自于有机化学或精细有机合成等课程,但是从这些课程中认识到关于催化剂的知识少之又少。可以说以前对催化剂的了解仅是来自于它的定义,对于其它方面的知识完全处于空白状态。 自从上了朱老师的工业催化这门课,我学到了以前没有接触到的关于催化剂的知识,并系统的了解了催化剂从制备到最终投入到工业生产的过程。因此通过朱老师的讲解,加深了我对催化剂的进一步了解,丰富了我的知识面。 1工业催化的主要内容 朱老师把工业催化的主要内容分成了十三章,主要是从催化剂的发展史及应用;催化剂的组成及其作用原理;催化剂的种类及对应的催化作用;催化剂的设计、制备及其新技术的开创;催化剂的性能评价与测试方法;催化剂的失活、再生和安全使用这几个方面向我们传授了关于催化剂的知识。 第一章主要讲了催化剂的发展及在各个领域中的应用。通过这章的学习我们可以知道催化剂与能源和材料密切相关,每年全球对催化剂的需求量在持续上升。目前现代化学工业、石油加工工业、食品工业及其他一些工业部门中都涉及了催化剂的使用,可以说催化剂在人类社会的可持续发展中起着举足轻重的地位。而第二章、第三章和第六章主要叙述了催化剂是由活性组分、载体和助催化剂组成,在介绍它们的同时,也阐述了它们在化学反应中对应的主要功能。在第二章中强调了催化剂的特性即对一些反应具有专一性以及根据不同方面对催化剂的分类。催化剂在热力学化学反应中只能加速反应趋于平衡但是不能改变平衡位置。于此同时分析指出,一种良好的工业催化剂,应该具有三个方面的基本要求,即活性、选择性、稳定性。由于非均相催化较之均相催化在工业应用中要普遍得多,而非均相催化又是吸附作用为前提的,故第三章介绍了固体催化剂的结

高分子催化剂材料认识

高分子催化剂 概念 高分子催化剂是一种对化学反应具有催化作用的高分子。生物体内的酶就 是一种高活性、高选择性的天然高分子催化剂,但由于是水溶性的,故在工业应用上受到限制,因而又发展了不溶于水的固定化酶——一种半合成的高分子催化剂。目前开发应用的合成高分子催化剂主要有离子交换树脂型催化剂和高分子金属催化剂两类。多以有机或无机高分子为骨架,在骨架上连有各种具有催化作用的功能基团。这类催化剂不仅具有很高的活性和选择性,而且比较稳定,分离、回收方便,可以重复使用,有的还具有光学活性等特殊的机能。目前已应用到各种有机反应、有机合成及某些高分子合成反应中。 分类 对化学反应具有催化作用的高分子。主要有天然高分子催化剂和合成高分子催化剂两大类。前者如酶,后者如固定化酶、模拟酶和高分子金属催化剂等。 酶 在生物体内所进行的化学反应,几乎全部是酶催化的。酶是由各种氨基酸联结组成的高分子,有的还含有金属离子(金属酶)。酶的特点是在常温常压下具有很高的活性和选择性。发酵工业早就使用酶作为催化剂。但是,酶是水溶性的,不容易回收再使用,因此在实际应用上受到很大的限制。为了克服这个缺点,到了20世纪50年代,人们开始研究把酶连接在合成高分子上的所谓固定化酶。 固定化酶利用酶的官能团(—NH2、—COOH、—SH、咪唑基、苯酚基等)与合成高分子的官能团进行反应可以制得。例如,含—C6H4NCS的聚丙烯酰胺与含—NH2的酶作用,可得如下的固定化酶(见结构式a): 固定化酶可用于催化氧化、还原、重排、水解、异构化等反应。例如,固定化氨基酰化酶可使N-酰化-D,L-氨基酸进行选择性水解。所产生的L-氨基酸可利用溶解度的差别,与N-酰化-D-氨基酸分离,此法已工业化。固定化酶属于半合成高分子催化剂。 模拟酶 60年代,关于模拟酶的合成高分子催化剂的研究逐渐活跃起来。酶的催化作用,与其具有光学活性的特殊高级结构和高分子链上的各种官能团所引起的分子

工业催化论文

工业催化论文 国内催化裂化催化剂技术的新进展 班级:化工1101; 学号:111304116; 姓名:刘力

摘要 通过叙述催化裂化催化剂的发展历史以及对国内外催化裂化催化剂的举例,简单阐述了近年来国外催化裂化催化剂的发展水平以及所达到的裂解效果,其中渣油催化裂化技术的发展主要有IsoCat 工艺和CCET技术,国外重油转化催化剂技术新进展主要包括国外Crace Davison、Albemarle、Engelhard这三家巨头公司所研究的产品的介绍。以及国内与国外催化裂化催化剂技术的对比,对比较结果的分析与总结。关键词:催化裂化;炼油催化剂;催化剂 一、催化裂化催化剂发展 21纪以来,随着人们生活水平的不断发展,在大量使用石油产品的同时,其环保意识也在不断地增强,环保立法也不断完善,继而推动了清洁燃料的生产。随着对轻质油品特别是对汽油需求量的增加,催化裂化无论是加工能力、装置规模,还是工艺技术均以较高的速度发展起来,其中催化裂化催化剂在催化裂化中的使用决定了催化裂化装置的生产水平。 催化剂是一种能影响化学反应速度,但其本身并不因化学反应的结果而消耗,也不会改变反应的最终热力学平衡位置的物质。在工业催化裂化装置中,催化剂不仅对处理能力、产品分布和产品质量起着主要影响,而且对生产成本也有着重要影响。催化剂的发展可以促进催化裂化工艺技术的发展,如分子筛催化剂的出现促进了催化裂化工艺的重大变革,提升管催化裂化工艺就是在这种情况下开发成功的。 催化裂化催化剂自1936年问世以来已经历了数十年的发展,主要有天然白土催化剂、全合成硅酸铝催化剂、半合成硅酸铝催化剂和分子筛催化剂等发展阶段。最早的催化剂取自天然白土如高岭土等。全合成硅酸铝催化剂由硅酸钠、硅酸铝、氢氧化镁等原料组成,由于无晶体结构,因此也称为无定形硅酸铝催化剂。较早使用的催化剂中Al2O3含量为10%~13%,称为低铝硅酸铝催化剂。后期又出现了Al2O3含量为24%~26%的高铝硅酸铝催化剂,以满足市场要求。半合成硅酸铝催化剂结合了全合成硅酸铝催化剂和天然白土催化剂的优点,其中的合成硅酸铝成分,改进了催化剂的化学选择性,天然成分改善了催化剂的不稳定性,提高了催化剂的抗老化和抗失活能力,同时还降低了生产成本。分子筛裂化催化剂的出现,

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论铂催化剂 林长耀 (常州工程职业技术学院化学工程技术系,江苏常州 213164) 摘要:在化工生产、科学家实验和生命活动中,催化剂都大显身手。例如,硫酸生产中要用五氧化二钒作催化剂。由氮气跟氢气合成氨气,要用以铁为主的多分组催化剂,提高反应速率。在炼油厂,催化剂更是少不了,选用不同的催化剂,就可以得到不同品质的汽油、煤油。化工合成酸性和碱性色可赛思催化剂。车尾气中含有害的一氧化碳和一氧化氮,利用铂等金属作催化剂可以迅速将二者转化为无害的二氧化碳和氮气。本文就铂催化剂的组成、应用、优点、制备方法、使用方法、失活原因以及再生方法作如下论述。 关键词:铂催化剂组成应用优点制备方法使用方法失活原因再生方法 分类号:TQ522.365 文献标识码:A 文章编号:1557- 553T(2012)05- 0029- 01 On the platinum catalyst LIN Chang-yao (ChangzhouEngineeringVocationalCollegeofChemicalEngineeringTechnology,Ch angzhou, Jiangsu 213164) Abstract:In the chemical production, scientists experiment and life activities, catalysts flourish. For example, the production of sulfuric acid as a catalyst in the use of vanadium pentoxide. By the ammonia nitrogen with hydrogen gas, use of iron-based multi-packet catalyst increases the reaction rate. At the refinery, the catalyst is indispensable, use of different catalysts, you can get different quality of gasoline, kerosene. Chemical synthesis of acidic and basic color can be SHINES catalysts. Vehicle exhaust of harmful carbon monoxide and nitric oxide, the use of a metal such as platinum as a catalyst can be quickly converted to be either harmless carbon dioxide and nitrogen. Enzymes are plants, animals and micro-organisms produce proteins with catalytic ability of organisms almost all

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