亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        CuO-CeO2/MOx-Al2O3催化劑催化CO氧化性能的研究

        2020-09-30 01:50:44申宏鵬黃金花李磊葉麗萍2金政偉楊丙星2
        應(yīng)用化工 2020年9期
        關(guān)鍵詞:助劑硝酸轉(zhuǎn)化率

        申宏鵬,黃金花,李磊,葉麗萍2,,金政偉,楊丙星2,

        (1.國家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司 煤炭化學(xué)工業(yè)技術(shù)研究院,寧夏 銀川 750411;2.寧夏煤基合成樹脂高值化 產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心,寧夏 銀川 750411;3.聚烯烴催化技術(shù)與高性能材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海 200062; 4.上?;ぱ芯吭河邢薰?,上海 200062)

        隨著聚烯烴新工藝、高效聚合催化劑的推廣應(yīng)用,對單體烯烴中的CO雜質(zhì)含量提出了更高的要求(0.03 mL/m3以下)[1-4]。工業(yè)上通常采用低溫催化CO氧化法脫除烯烴原料中的微量CO雜質(zhì)[5],催化劑主要包括貴金屬和非貴金屬兩大類,由于貴金屬價格昂貴且儲量有限,以CuO為代表的非貴金屬催化劑得到了廣泛研究[6-8]。研究表明,CeO2的可逆氧化還原能力使得CuO-CeO2催化劑體系具有較好的催化CO氧化活性[9-15]。

        因此,本文以廉價的擬薄水鋁石為原料,通過等體積浸漬法制備CuO-CeO2/γ-Al2O3催化劑,并選取稀土元素Ce、La及堿土元素Zr對γ-Al2O3載體進(jìn)行改性,重點(diǎn)研究助劑改性以及助劑添加量對催化劑結(jié)構(gòu)和催化CO氧化活性的影響。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 試劑與儀器

        六水硝酸銅、五水硝酸鈰、六水硝酸鑭、五水硝酸鋯均為分析純;擬薄水鋁石,由山東淄博諾達(dá)化工有限公司提供;實(shí)驗(yàn)用水均為自制去離子水。

        DHG-9030電熱鼓風(fēng)干燥箱;SYX-4-10馬弗爐;V-Sorb 2800TP比表面積及孔徑分布測試儀;FineSorb-3010C全自動化學(xué)吸附儀;Merlin Compact型掃描電子顯微鏡;固定床微型反應(yīng)器,北京拓川石化評價裝置技術(shù)開發(fā)有限公司;Agilent GC 6890N氣相色譜儀。

        1.2 催化劑制備

        以擬薄水鋁石為前驅(qū)體,在馬弗爐中經(jīng) 750 ℃ 焙燒6 h得到γ-Al2O3載體,經(jīng)研磨、篩分,選取 60~80 目,備用。采用等體積浸漬法制備Ce、La、Zr改性γ-Al2O3載體,測量γ-Al2O3載體的吸水量,配制一定濃度的硝酸鈰/硝酸鑭/硝酸鋯溶液,浸漬到γ-Al2O3載體上,靜置晾干后,在110 ℃下干燥12 h,再經(jīng)750 ℃焙燒6 h,得到助劑改性γ-Al2O3載體(記為MOx-Al2O3,下同)。然后,測量MOx-Al2O3載體的吸水量,按照mCuO/m(MOx+Al2O3)=3%且mCeO2/m(MOx+Al2O3)=7%,分別配制硝酸銅、硝酸鈰溶液,混合均勻后,按上述方法進(jìn)行等體積浸漬,經(jīng)靜置晾干、干燥后,400 ℃焙燒6 h,得到CuO-CeO2/MOx-Al2O3催化劑。

        1.3 催化劑表征

        采用比表面積及孔容孔徑分布測試儀對催化劑的物化性質(zhì)進(jìn)行分析,利用氫氣程序升溫還原(H2-TPR)對催化劑的氧化還原性能進(jìn)行測試,通過掃描電鏡(SEM)觀察催化劑樣品的表面形貌。

        1.4 催化劑活性評價

        催化CO氧化活性評價是在Ф16 mm × 4 mm × 800 mm的不銹鋼管制成的固定床反應(yīng)器中進(jìn)行,催化劑裝填量為3 mL,與同粒度的石英砂以等體積比例稀釋后進(jìn)行裝填。氣相原料氣為3%CO+3%O2+94%N2,體積空速為2 000 h-1,反應(yīng)壓力為常壓,反應(yīng)溫度為100 ℃,反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)氣相色譜儀進(jìn)行在線分析。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 助劑對CuO-CeO2/Al2O3催化劑催化CO氧化性能的影響

        本課題組前期研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)[16],在反應(yīng)溫度為100 ℃、反應(yīng)壓力為常壓,氣相體積空速為2 000 h-1,原料氣中CO含量為3%的條件下,CuO-CeO2/Al2O3催化劑上CO轉(zhuǎn)化率只有36.9%,因此,為了提高催化CO氧化活性,采用Ce、La、Zr三種助劑對γ-Al2O3載體進(jìn)行改性,得到CeO2-Al2O3(mCeO2/mAl2O3=3%)、La2O3-Al2O3(mLa2O3/mAl2O3=3%)、CeO2-ZrO2-Al2O3(mCeO2/mAl2O3=2.1%,mZrO2/mAl2O3=0.9%),La2O3-ZrO2-Al2O3(mLa2O3/mAl2O3=2.1%,mZrO2/mAl2O3=0.9%)載體。

        2.1.1 BET結(jié)果 表1為不同MOx-Al2O3載體的物化性質(zhì)。

        表1 MOx-Al2O3載體的物化性質(zhì)Table 1 Physicochemical properties of MOx-Al2O3 supports

        由表1可知,與γ-Al2O3載體相比,助劑改性得到的MOx-Al2O3載體的比表面積均有一定程度的增加,而孔容積和孔徑無明顯變化。這是由于助劑的添加,阻止了γ-Al2O3載體燒結(jié)和表面擴(kuò)散,抑制其轉(zhuǎn)變?yōu)棣料?,有效穩(wěn)定γ-Al2O3載體,提高載體的比表面積,進(jìn)而促進(jìn)載體表面活性組分的高度分散[17]。與其他助劑相比,La2O3-ZrO2共同改性得到的La2O3-ZrO2-Al2O3載體具有相對較大的比表面積(151.8 m2/g)。

        2.1.2 H2-TPR結(jié)果 圖1為CuO-CeO2/MOx-Al2O3催化劑的H2-TPR譜圖。

        圖1 CuO-CeO2/MOx-Al2O3催化劑H2-TPR譜圖Fig.1 H2-TPR profiles of CuO-CeO2/MOx-Al2O3 catalysts

        由圖1可知,CuO-CeO2/Al2O3催化劑在200 ℃處存在一個較寬泛的還原峰,該還原峰歸屬為表面高分散CuO顆粒和與CeO2相互作用的高分散CuO的還原[18];與CuO-CeO2/Al2O3催化劑相比,CuO-CeO2/MOx-Al2O3催化劑具有較大的還原峰,這表明助劑的加入提高了載體表面高分散的CuO含量。與其他助劑相比,CeO2助劑的加入能夠有效降低催化劑的還原溫度,CuO-CeO2/CeO2-Al2O3催化劑的還原峰峰頂溫度為192 ℃,低于CuO-CeO2/Al2O3催化劑的還原峰溫度。由此可以得出,CeO2助劑的加入,使活性組分與γ-Al2O3之間的相互作用發(fā)生了變化[15,19],改善了活性組分CuO在CeO2-Al2O3上的分散狀態(tài),有助于提高載體表面高分散的CuO含量,增加表面的活性物種數(shù)量,催化劑的催化氧化性能得到了提高。

        2.1.3 催化CO氧化活性結(jié)果 圖2為CuO-CeO2/MOx-Al2O3催化劑催化CO氧化反應(yīng)活性。

        圖2 CuO-CeO2/MOx-Al2O3催化劑催化CO氧化反應(yīng)活性Fig.2 Performances of CuO-CeO2/MOx-Al2O3 catalysts for carbon monoxide catalytic oxidation

        由圖2可知,與CuO-CeO2/Al2O3催化劑相比,CuO-CeO2/CeO2-Al2O3催化劑上具有相對較高的CO轉(zhuǎn)化率(40.7%),而其他助劑改性得到的CuO-CeO2/MOx-Al2O3催化劑上CO轉(zhuǎn)化率均有一定程度的降低。結(jié)合BET和H2-TPR結(jié)果可知,助劑改性γ-Al2O3載體,有助于提高載體的穩(wěn)定性,減少比表面積的損失,但是催化劑的比表面積不是催化CO氧化活性的決定性因素;與其他助劑相比,CeO2助劑的加入增加了載體表面高分散CuO數(shù)量,提高催化劑的氧化還原性能,進(jìn)而促進(jìn)催化CO氧化活性的提高。因此,優(yōu)選CeO2助劑對γ-Al2O3載體進(jìn)行改性。

        2.2 CeO2助劑添加量對催化CO氧化性能的影響

        為了進(jìn)一步考察CeO2助劑添加量對CuO-CeO2/CeO2-Al2O3催化劑的結(jié)構(gòu)及催化CO氧化反應(yīng)活性的影響。本節(jié)選取CeO2-Al2O3載體中mCeO2/mAl2O3=3%,5%,10%,15%,20%,30%,并以未改性的γ-Al2O3載體作為對比,對CeO2助劑添加量進(jìn)行優(yōu)化。

        2.2.1 BET結(jié)果 表2為不同CeO2助劑添加量改性得到的CeO2-Al2O3載體的物化性質(zhì)。

        表2 CeO2-Al2O3載體的物化性質(zhì)Table 2 Physicochemical properties of CeO2-Al2O3 supports

        由表2可知,隨著CeO2助劑添加量的增加,CeO2-Al2O3載體的比表面積先增加后減小,孔容積呈逐漸減小的趨勢,孔徑無明顯變化。當(dāng)CeO2助劑添加量為3%時,CeO2-Al2O3載體具有較大的比表面積(134.5 m2/g)。這是由于隨著CeO2助劑含量的進(jìn)一步增加,更多的硝酸鈰鹽類滲透到γ-Al2O3載體孔道里,經(jīng)焙燒后,在其表面上形成分散比較均勻的金屬氧化物,使得比表面積下降[20]。當(dāng)添加量達(dá)到15%以上時,CeO2助劑在γ-Al2O3載體表面形成堆積,無法均勻分散,使得孔道堵塞,進(jìn)而導(dǎo)致CeO2-Al2O3載體的比表面積和孔容積顯著降低。

        2.2.2 SEM結(jié)果 圖3為不同CeO2助劑添加量改性得到的CeO2-Al2O3載體的微觀結(jié)構(gòu)圖。

        由圖3可知,γ-Al2O3載體的微觀結(jié)構(gòu)為層狀或褶皺的片層結(jié)構(gòu),通過對比可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)CeO2助劑添加量低于15%時,CeO2助劑能夠在γ-Al2O3表面均勻分散,顆粒較小,但當(dāng)CeO2助劑添加量增加至 20%及以上時,CeO2助劑在γ-Al2O3載體表面形成堆積,出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象,形成較大的顆粒,顯著降低分散度,進(jìn)而堵塞γ-Al2O3載體孔道,這與BET結(jié)果相一致。

        圖3 CeO2-Al2O3載體的SEM圖Fig.3 SEM spectra of CeO2-Al2O3 supports a.0;b.3%;c.5%;d.10%;e.15%;f.20%;g.30%

        2.2.3 H2-TPR結(jié)果 圖4為不同CeO2助劑添加量制得的CuO-CeO2/CeO2-Al2O3催化劑的H2-TPR譜圖。

        圖4 CuO-CeO2/CeO2-Al2O3催化劑的H2-TPR譜圖Fig.4 H2-TPR profiles of CuO-CeO2/CeO2-Al2O3 catalysts

        由圖4可知,隨著CeO2助劑添加量的增加,催化劑還原峰先往低溫方向漂移,然后再往高溫方向漂移,當(dāng)CeO2助劑添加量為15%時,CuO-CeO2/CeO2-Al2O3催化劑的還原峰溫度相對較低(181 ℃)。

        2.2.4 催化CO氧化反應(yīng)活性評價 圖5給出了不同CeO2助劑添加量制得的CuO-CeO2/CeO2-Al2O3催化劑催化CO氧化反應(yīng)活性。

        圖5 CuO-CeO2/CeO2-Al2O3催化劑催化CO氧化反應(yīng)活性Fig.5 Performances of CuO-CeO2/CeO2-Al2O3 catalysts for carbon monoxide catalytic oxidation

        由圖5可知,與CuO-CeO2/Al2O3催化劑相比,CeO2助劑的加入促進(jìn)催化CO氧化活性的提高,并且隨著CeO2助劑添加量的增加,CO轉(zhuǎn)化率呈先增加后減小的趨勢,當(dāng)CeO2助劑添加量為15%時,催化劑上CO轉(zhuǎn)化率最高,為47.4%。

        結(jié)合BET、SEM、H2-TPR等可以得出,當(dāng)CeO2助劑添加量為15%時,CeO2-Al2O3載體具有適宜的比表面積、孔容積,CeO2助劑在γ-Al2O3載體表面均勻分散,沒有明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象,催化劑的還原峰溫度相對較低,具有較好的氧化還原性能,因此,該催化劑具有較高的催化CO氧化活性。

        3 結(jié)論

        以γ-Al2O3為載體,通過Ce、La、Zr助劑對載體進(jìn)行改性,采用等體積浸漬法制CuO-CeO2/MOx-Al2O3催化劑,考察助劑種類及助劑含量對催化劑結(jié)構(gòu)和催化CO氧化活性的影響,結(jié)合催化劑表征和活性評價結(jié)果,得出如下結(jié)論:

        (1)與γ-Al2O3載體相比,Ce、La、Zr助劑的加入,有助于提高γ-Al2O3載體的穩(wěn)定性,減少比表面積的損失;與其他助劑相比,CeO2助劑的加入增加載體表面高分散CuO物種數(shù)量,提高催化劑的氧化還原性能,進(jìn)而促進(jìn)催化CO氧化活性的提高。

        (2)當(dāng)CeO2助劑添加量為15%時,CeO2-Al2O3載體具有適宜的比表面積、孔容積,CeO2助劑在γ-Al2O3載體表面均勻分散,催化劑具有較高的分散度和較好的氧化還原性能,因此,該催化劑具有較高的催化CO氧化活性。

        (3)在反應(yīng)壓力為常壓,反應(yīng)溫度為100 ℃,氣相體積空速為2 000 h-1,原料氣組成為3% CO+3% O2+94% N2的反應(yīng)條件下,CuO-CeO2/CeO2-Al2O3催化劑上CO轉(zhuǎn)化率可達(dá)47.4%。

        猜你喜歡
        助劑硝酸轉(zhuǎn)化率
        我國全產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域平均國際標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化率已達(dá)75%
        銅與稀硝酸反應(yīng)裝置的改進(jìn)與創(chuàng)新
        云南化工(2021年7期)2021-12-21 07:28:06
        一道關(guān)于鐵與硝酸反應(yīng)的計(jì)算題的七種解法
        農(nóng)藥減量增效助劑應(yīng)用技術(shù)
        含銅硝酸退鍍液中銅的回收和硝酸的再生
        曲料配比與米渣生醬油蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化率的相關(guān)性
        塑料助劑的應(yīng)用
        硝酸鈀生產(chǎn)工藝研究
        橡膠助劑綠色化勢在必行
        透視化學(xué)平衡中的轉(zhuǎn)化率
        亚洲精品中文字幕一二三四| 欧美黑人性色黄在线视频| 久久亚洲午夜牛牛影视| 久久精品国产亚洲av专区| 亚洲国产精品久久久av| 女人被狂躁到高潮视频免费网站| 91在线在线啪永久地址| 成人精品国产亚洲av久久| 亚洲毛片一区二区在线| 中文字幕丰满乱子无码视频| 伊人网综合在线视频| 少妇被日到高潮的视频| 国产肥熟女免费一区二区| 国产精品一区二区久久乐下载| 中日韩欧美在线观看| 国产亚洲精品高清视频| 久久精品中文少妇内射| 国产成人av片在线观看| 精品综合久久久久久8888| 亚洲性av少妇中文字幕| 国产在热线精品视频| 97一区二区国产好的精华液 | 国产精品女同一区二区久| 国内嫩模自拍诱惑免费视频 | 亚洲免费观看视频| 人人妻人人澡人人爽久久av | 欧美老妇与禽交| 中文字幕日本人妻一区| 日韩亚洲一区二区三区四区| 熟女体下毛毛黑森林| 午夜短无码| 男女深夜视频网站入口| 国产成年女人毛片80s网站| 亚洲综合欧美日本另类激情| 精品国产乱来一区二区三区| 亚洲成人av一二三四区| 中国a级毛片免费观看| а的天堂网最新版在线| 亚洲最新精品一区二区| 少妇久久久久久被弄到高潮 | 在线国产激情视频观看|