催化法脱除NO_x的研究进展
第1卷第1期2000年2月
环境污染治理技术与设备
Techniques and Equipment for Environmental Pollution Control
Vol.1,No.1
Feb.,2000催化法脱除NO x的研究进展
滕加伟
X
宋庆英 于岚 卢文奎 陈庆龄
(上海石油化工研究院,上海201208)
摘 要
如何有效地脱除氮氧化物是目前空气污染治理的一个重点和难点,催化还原和催化分解
是目前研究得较多的脱除氮氧化物方法。本文从催化剂创新和催化反应体系的发展等方面
对上述过程研究、应用情况进行了总结,并根据作者的认识进行了适当的评述。
关键词:催化还原 催化分解 氮氧化物
一、前 言
随着世界各国工业化进程的快速发展,人类活动向大气中排放的氮氧化物(主要是NO)越来越多,从而引起酸雨、光化学烟雾等破坏地球生态环境和损害人体健康的一系列问题[1]。因此如何有效地消除NO已成为目前环境保护中一个非常令人关注的重要课题[2～4]。氮氧化物的脱除是大气污染治理的一个难题,我国目前对NO采取不加处理或采用较为落后的NO脱除方法,已不能满足日益严格的环保要求,因此开展高效脱除NO 过程的研究是非常有意义的工作。
目前已有的脱除NO的方法可分为非催化法和催化法两大类[5]。非催化法主要包括湿式吸收法、固体吸附法、电子束照射法等。这些方法往往存在设备庞大、费用高,有二次污染等问题。催化法是目前研究得较多的一种脱除NO的方法,它包括NO的催化还原和催化分解,其关键技术是开发活性和选择性高、稳定性好、耐毒能力强的催化剂。以下主要介绍催化方法脱除NO。
二、NO的催化还原
催化还原是指在催化剂存在条件下,使废气中的NO与还原剂反应而被还原为无害的N2的过程。它包括选择性催化还原和非选择性催化还原,有些已在实际应用中取得相当大的成功,其典型的范例是以N H3作为还原剂脱除固定源产生的NO的V2O5体系催化剂和净化机动车尾气的三元催化剂。
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11N H 3选择性催化还原[6]
在含氧气氛下,还原剂优先与废气中NO 反应的催化过程称为选择性催化还原。以N H 3作还原剂、V 2O 52TiO 2为催化剂来消除固定源(如火力发电厂)排放的NO 的工艺已比较成熟,也是目前唯一能在氧化气氛下脱除NO 的实用方法。1979年,世界上第一个工业规模的DeNO x 装置在Kudamatsu 电厂投入运行,到1991年为止已有300多套SCR 装置(包括电厂和其它工业部门)在日本运行[5]。表1列出了1990年的部分国家的发电厂使用N H 32NO/SCR 装置情况的统计数字,可见德国和日本普遍采用此类装置。
表1 燃煤发电厂SCR 装置使用情况(1990)
国家
数目电力(GW )德国
9830日本
9734奥地利
112荷兰
3 1.5瑞典
88(原)苏联10
2意大利
3010理想状态下,此方法可使NO 的脱除率达90%以上,但实际由于N H 3量的控制误差而造成的二次污染等原因使得通常仅能达到65%～80%的净化效果。目前应用最广泛的催化体系是V 2O 52TiO 22WO 3体系,此组份涂于挤条成型的蜂窝形块状陶瓷或金属制成的蜂窝形块状载体上。该催化剂具有比表面积大和压力降小的优点。操作温度300～400℃之间[7]。对其机理及动力学的研究也已经相当深入[8]。
虽然N H 32SCR 消除NO 的方法已经实现了工业化,且有一些优点,如反应温度较低(573～753K ),催化剂不含贵金属,寿命长等。但也存在明显的缺点[9],即:(1)由于使用了腐蚀性很强的N H 3或氨水,对管路设备的要求高,造价昂贵;(2)由于N H 3的计量控制加入量会出现误差,容易造成二次污染;(3)易泄漏,操作及存储困难,且易于形成(N H 4)2SO 4;(4)这个过程只能适用于固定污染源的净化,难以解决如汽车发动机等移动源产生的NO 消除问题。
21烃类选择性催化还原
针对N H 32NO/SCR 技术成本高、存在二次污染问题,人们开发了在含氧气氛下,以HC 化合物为还原剂选择还原NO 的反应。
1990年,Iwamoto 的研究小组[10,11]和Held 的研究小组[12]各自报道了Cu 2ZSM 25上,使用乙烯、丙烯、丁烯和丙烷作为还原剂,选择还原NO 的反应,氧的存在会促进还原过程。这一新反应的发现打破了以前人们一直认为的N H 3是唯一可以选择还原NO 的还原剂的概念。此后围绕着NO 烃类选择还原的研究工作大量展开,而且已成为目前催化研究中最活跃的领域之一。催化剂可分为分子筛,金属氧化物和贵金属三大类。表2列出了部分氧化气氛下不同烃类选择还原NO 的研究概况。文献[22,23]有更详尽的评述。
目前以Cu 2ZSM 25为代表的HC 2SCR 催化剂对水蒸汽的存在十分敏感,其水热稳定9
3 1期 滕加伟等:催化法脱除NO 的研究进展
性还不令人满意。
表2 C 2以上烃类选择还原NO 反应的催化体系
催化剂
条件(X :NO 转化生成N 2的转化率)Ref.Cu/Al 2O 3Flow ,473-773K ,2.5%NO +1%C 3H 6+10%O 2+He
13Cu 2ZSM 25Flow ,200-600℃,1200ppmC 2H 4+230ppmNO +7%O 2+He ,
X =60%(450℃
)14Cu 2MFI Pulse ,1%NO +1%C 2H 4+10%O 2+He
15Pt ,Pd ,Rh/SiO 2(Al 2O 3)Flow ,NO =1000ppm ,C 3H 6orC 3H 8=900-1000ppm ,O 2=10%
X =19%(300℃
)16La 0.59Sr 0.39MnO 32alumina Flow ,200-500℃,1200ppmNO +530ppmC 3H 6+
5%O 2+10%H 2O +He ,X =22%(400℃
)17MZSM 25(M =Co ,Cr ,Cu ,Fe ,Mn ,Ni ,Ti ,V ,Zn )Flow ,573-923K ,0.16%NO +0.137%C 3H 6+2.0%O 2+Ar ,
X =48.7%(673K )
18CuCl 2/HZSM 25Flow ,300-600℃,1600ppmNO +1370ppmC 3H 6+2%O 2+Ar ,
X =55%(450℃
)19SnO 22G a 2O 32Al 2O 3Flow ,250-600℃,900ppmNO +900ppmC 3H 6+10%O 2+He ,
X =100%(H 2O =0,350-500℃
),X =95%(H 2O =9.1%,450℃)20Ag/Al 2O 3Flow ,500-1500ppmNO +500-1500ppmC 3+1.5%-10%O 2+He ,
X =78%(450℃)21
1992年,Li 和Armor [24,25]发现Co 2+,Ni 2+和Mn 2+交换的分子筛上,氧化气氛下CH 4还原NO 反应具有很高的选择性。由于CH 4来源丰富,成本低,近年来CH 4选择还原NO 过程的报道增多[26]。使用的催化剂主要有G a 2ZSM 25[27],Co 2ZSM 25[28],Pd 2H 2ZSM 25[29],In 2ZSM 25[30,31],Ag 2Ce 2ZSM 25[32],G a 2O 3/Al 2O 3[33]等。需要解决的问题是提高催化剂的低温活性和高温选择性,使NO 能有效除去,同时减少CO 2的生成。这是一种具有良好应用前景和实用价值的方法。
31非选择性催化还原
在非选择性催化还原过程中,还原剂优先与气相中的氧发生反应,再与NO 作用,这会大大增加还原剂的用量,并给催化床层带来强烈热效应等问题,因此一般认为,只有在还原气氛下该过程才有意义。通常把CO 和H 2归为非选择性还原剂。
70年代,CO 还原NO 的反应得到广泛研究[34,35]。作为研究汽车尾气净化的机理的有效手段,目前该反应仍得到广泛研究[1,36]。
人们对各种金属和金属氧化物上H 2还原NO 的反应进行过大量的研究[26,27]。当时的研究表明,该过程只能在还原性气氛下使用,因而未得到广泛的应用。近来的研究表明,一定条件下氢可以选择性或部分选择性还原NO [37,38]。
4 滕加伟等:催化法脱除NO 的研究进展 1卷
非选择性催化还原法的使用虽然受到气氛的限制,但该方法技术成熟,在具有廉价CO 或H 2的条件下,是一种很好的脱除NO 的实用方法。
41三元催化剂
大气中约50%的氮氧化物来自于机动车尾气,使用三元催化装置是净化汽车尾气的有效手段。贵金属(Pt ,Pd ,Rh )担载在氧化铝或蜂窝陶瓷上,添加适当的助剂,如La ,Ce ,Ba 等,同时除去汽车尾气中的CO ,HC 和NO 三种污染物的催化剂被称为三元催化剂。其活性组份Pt ,Pd 对CO ,HC 的氧化脱除具有高活性,而Rh 具有对NO 优良的还原催化作用,它是将NO 有选择地还原为氮气而抑制氨气生成的关键组份[39]。据报道[40],目前Rh 的世界产量中的91%用于三元催化剂的制备,由于Rh 资源的相对匮乏,无Rh 催化剂是现今研究的一个主要目标[41]。要使三元催化剂同时有效地脱除CO ,HC 和NO ,必须把空/燃比控制在最佳氧化还原计量比附近。当空燃比处于一个合适window 内(14.6附近)时,三种污染物的脱除率可达90%以上。当空燃比较低时,CO ,HC 净化不完全,而当空燃比较高时,处于贫燃区,尾气中含氧量大(5%～10%),使NO 的转化率下降。
目前,三元催化剂普遍采用蜂窝陶瓷作载体,载体要具有比表面大,耐热冲击,抗震动,压力降小等性能,是制造汽车尾气净化用三元催化剂的关键技术。目前我国还不能独立生产这种载体。
出于经济等因素的考虑,采用新型贫燃发动机将是不可避免的趋势。因此开发能在贫燃条件(富氧条件)下有效地脱除NO 的催化剂是这一领域目前和今后的主要研究方向。文献[3]和[42]中有更详细的关于机动车尾气净化技术的综述介绍。
三、氮氧化物的催化直接分解
近年来,一种使NO 在催化剂的作用下直接分解生成完全无害的N 2和O 2的过程引起人们的重视。其反应过程如下[43]:
NO (g )→1/2N 2+1/2O 2 ΔG °=-20.7kcal/mol (25℃
)使用上述过程来消除NO 具有工艺简单、不产生二次污染等独特优点,因而在消除NO 的诸多方法中,被认为是一种最理想的途径。从热力学上看,上述反应是一个热力学有利的化学反应。其关键是如何找到一种合适的催化剂,来有效地降低该反应高达364kJ /mol 的巨大活化能[44],从而在动力学上能达到较快的反应速度。这一领域的研究无论是对环境保护还是对催化技术的发展都具有重要的意义。目前,该领域的研究已有不少深入的工作,同时也存在着诸多的问题。迄今为止得到广泛重视的催化体系有:贵金属、金属氧化物和钙钛矿型复合氧化物以及最近取得可喜进展的金属离子交换的分子筛等。
11贵金属催化剂
贵金属是人们最早用来研究NO 分解反应的催化剂。在早期的工作中,Pt 受到人们的偏爱。大多数工作涉及了反应动力学[45～47]。考虑到价格与性能的因素,近来人们对Pd 的研究有增加的趋势。人们对担载Pd 催化剂的载体以及第三组份的影响都进行过研
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究。Ogata [48～50]考察了不同载体对担载Pd 催化剂活性的影响,发现Pd/MgO ,Pd/MgAl 2O 4催化剂具有较高的活性,Ogata 认为载体上的Mg 2+与Pd 之间存在着协同作用。Xu 等[51]考察了碱及碱土金属对Pd/Al 2O 3催化剂活性的影响。Wu 等[52]研究发现,在Pd/Al 2O 3催化剂上添加少量Au 或Ag ,可以提高催化剂的活性。在T =1173K 时,NO 生成N 2的转化率达75%,而且外加O 2和SO 2对催化剂的活性几乎没有影响。Wu 认为在Pd/Al 2O 3中添加Au 或Ag 后,Pd 与Au 或Ag 在Al 2O 3表面形成合金,与PdO 相比,这种合金的氧化物能在较低的温度下脱附氧。
综合已有的实验结果,贵金属催化剂用于NO 分解存在的主要问题是:(1)低温活性差;(2)体系中的氧对反应有强烈的抑制作用;(3)SO 2等杂质引起的催化剂中毒。
21金属氧化物和钙钛矿型复合氧化物
人们考察了大量金属氧化物,特别是各种过渡金属氧化物分解NO 的活性。Hama 2da [53]发现,添加少量Ag 能大大提高Co 3O 4分解NO 的活性,并可以减缓氧的抑制(oxy 2gen 2inhibition )作用。这可能与银的添加改变催化剂的M -O 键能有关。
一些钙钛矿型复合氧化物,因它较容易脱附氧和高温下的稳定性较好而被认为是较有希望的NO 分解催化材料。1979年,Shin 等[54]首次报道Sr 2Fe 2O 5具有分解NO 的催化活性。Uchijima [55]利用脉冲反应器考察过多种钙钛矿型氧化物的催化活性。一些新的钙钛矿型氧化物,如Y Ba 2Cu 3O 72x 也表现出分解NO 的活性[56,57]。钙钛矿型氧化物的优点是高温下结构稳定,容易脱附氧,从而形成有氧空位、表面带负电的活性位。不足之处是催化剂必须经过高温焙烧,使得比表面积较小,很大程度地限制了催化剂性能。针对这一问题,Teraoka 等[58,59]通过改变催化剂的组成和制备方法,制备出高比表面积的钙钛矿型氧化物。Yasuda 等[60,61]制备的La 0.8Sr 0.2CoO 3氧化物在800℃时,NO 生成N 2的转化率达72%。
31金属离子交换的分子筛
20世纪70年代,人们已经认识到氧对NO 的分解有抑制作用[62]。因此作为一个优良的NO 分解催化剂,氧必须能在较低的温度下脱附。Iwamoto 等在1980年注意到,Cu 2Y 分子筛在300℃下能够脱附较多的氧。随后他们在Cu 2Y 分子筛上进行了NO 分解的研究,尽管Cu 2Y 分子筛的活性不高,但却表现出稳定的活性[63]。1986年,Iwamoto 等的Cu 2ZSM 25催化剂在NO 的分解方面达到了前所未有的水平[64],在500℃的温度下,NO 转化生成N 2的转化率达85%。Cu 2ZSM 25分子筛是至今为止人们发现的低温活性最高的NO 分解催化剂。近年来人们对Cu 2ZSM 25分子筛进行的大量工作主要集中在两方面:(1)制备活性更高,性能更稳定的Cu 2ZSM 25分子筛催化剂;(2)NO 在Cu 2ZSM 25上分解机理的研究。
大量研究结果表明,Cu 2ZSM 25分子筛的催化活性随着Cu 2+交换量的增加而提高[65～67]。Iwamoto 等[68～70]通过多次离子交换,使Cu 2+的交换度可提高到100%以上。随后他们又发现了碱溶液调节法[71],此法是向交换液中添加诸如NH 3OH ,Mg (OH )2等碱。此法得到的Cu 2+交换度达146%的催化剂具有良好的催化活性。而Eranen [72]采用在分子筛的合成过程中引入铜离子,并结合离子交换的方法提高铜离子的交换度。K agawa 等[73]考察了共离子的存在(如碱土及过渡金属离子)对Cu 2ZSM 25催化剂活性的影响。
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由于Cu 2ZSM 25在NO 分解反应中表现出的独特性能而受到人们的极大关注。人们利用多种表征手段对NO 在Cu 2ZSM 25上分解反应机理进行了大量研究。目前得到多数人认同的是Iwamoto 等[70]提出的以Cu +为活性中心,NO -为中间物的反应机理。其氧化还原循环过程如下图所示
:
(1)加热过程中,一对Cu 2+失去一个二负氧离子,生成一对Cu +,形成反应的活性中心;(2)一对Cu +吸附两个NO 分子,来自一价铜离子的电子进入NO 分子的反键轨道,形成一个吸附阴离子对中间物种;(3)阴离子对发生分解给出分子氧和分子氮,恢复一价铜离子对的吸附活性位。
NO 的催化分解是一个很有吸引力的研究方向,但从目前情况看,Cu 2ZSM 25催化剂离实际应用还有相当大的距离,除了在高空速下催化剂活性不高和抗O 2和SO 2中毒性能较差以外,最大的问题是催化剂的水热稳定性差。
针对NO 分解反应中氧致失活现象,根据银与氧的亲合力较弱的特性,本文作者对Ag 2ZSM 25分子筛上NO 的分解反应进行了深入的研究[74～77],得到一些具有创新性的关于银催化剂的结构与反应活性的关系,以及反应导致催化剂结构变化的规律性的结果,为银催化剂在消除NO 方面的合理应用奠定了基础。
四、总结与展望
综上所述,氮氧化物的脱除是目前催化领域的一个研究热点,也是大气环境保护中的重点和难点。催化还原和催化分解是目前研究得较多的脱除氮氧化物的方法。在实用性方面,催化还原有优势;而催化分解法是最理想、最有吸引力的NO 方法。催化法脱除氮氧化物的技术关键是开发活性、选择性高,稳定性好,耐毒能力强的催化剂,这方面已有许多深入的工作,但与实际要求仍有较大距离。寻找新的催化材料,探索新的催化剂制备技术,开发新的催化工艺以求得突破是目前具有挑战性的研究工作。
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[74]滕加伟,蔡天锡,翟润生,包信和,第六届全国青年催化学术会议论文摘要集,哈尔滨,1998,P120
[75]包信和,滕加伟,蔡天锡,宗保宁,第九届全国催化学术会议,北京,1998,P402～403
[76]Jiawei Teng ,Tianxi Cai ,Xinhe Bao ,Chinese Chemical Letters ,1999,10,83
[77]包信和,宗保宁,滕加伟,蔡天锡,中国科学,1999,29,118～128
ADVANCES IN THE CATALYTIC REMOVAL OF N O
Teng Jiawei Song Qingying Yu Lan Lu Wenqui Chen Qingling
(Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology ,Shanghai 201208)
ABSTRACT
Effective removal of NO by catalytic process has attracted extensive attentions and a host of the novel catalysts have been developed in the last decade.The recent advances in the catalytic removal of NO were reviewed in the present paper ,focussing mainly on catalytic re 2duction and catalytic decomposition of NO.
K eyw ords :catalytic reduction ;catalytic decomposition ;nitrogen oxide
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4 1期 滕加伟等:催化法脱除NO 的研究进展
含钼催化剂研究进展
含钼催化剂研究新进展 摘要含钼催化剂广泛用于多种化工生产过程，在含钼精细化学品的研究与开 发中占有重要地位。简要介绍了我国近年来一些含钼催化剂的研究进展和有关文献1前言 催化是现代十分重要的化工技术，据统计，发达国家近三分之一的国民经济总 产值来自催化技术。含钼催化剂在催化领域占有重要地位，广泛用于石油加工和化 工生产，如合成气制造、基本有机合成和精细化工产品等的的生产。因此，长期以 来国内外对含钼催化剂的创新和改进不断进行。这也引起我国钼业界的广泛关注， 逐渐成为我国钼深加工领域的一个新的发展方向。现仅就我国近年来含钼催化剂的 一些新进展作简要介绍。 2烷烃的化学加工催化剂 2.1烷烃芳构化催化剂 四烷无氧脱氢芳构化，为甲烷活化和转化的一个新的研究热点。王林胜等在1 993年首次报道一种以HZSM－5分子筛为载体的含钼催化剂使甲烷于无氧条件下高选择性地转化为苯。该催化剂是甲烷芳构化反应的典型催化剂。此后，对这种催化剂 的研究活跃。舒玉瑛等用机械混合、机械混合后焙烧、机械混合后微波处理等方法 制备这种催化剂，并考察了其对甲烷芳构化反应的催化性能。结果表明：机械混合 法、固相反应法和微波处理法制备的Mo/HZSM-5催化剂，比一般浸渍法能明显提高 芳烃的选择性和减少积碳生成；在不同制法的Mo/HZSM-5催化剂上，Mo物种落位不同，机械混合法、固相反应法和微波处理法能使Mo物种较多地落位于分子筛外表面 ，这对甲烷芳构化反应有利，并明显减少积碳的生成。 王军威等用浸渍法、机械混合法和水热法制备了Mo/HZSM-5催化剂，并考察了 钼含量和反应时间对丙烷芳构化反应的影响，深入研究了Mo物种对HZSM-5分子筛结构和酸性的作用。 最近，田丙伦等报道了对Mo/MCM-22催化剂用于甲烷无氧芳构化的研究结果。MCM－22为晶粒呈片状、含两种孔道结构的高硅沸石分子筛。同Mo/HZSM-5催化剂相比，Mo/MCM-22催化剂稳定性更好，苯产物的选择性较高 。用浸渍法制备的Mo担载量为6%的Mo/MCM-22催化剂性能最佳。此外，还研究了添加钴对Mo/MCM-22催化反应性能和催化剂积碳性质的影响。 2.2烷烃选择氧化催化剂 甲基丙烯酸（MAA）是重要的有机化工原料，当前主要用烯烃为原料生产。然而，饱和烃较烯烃来源广泛，更经济易得，故近年来由异丁烷氧化制MAA已成研究 与开发的新方向。采用一般热表面催化法由异丁烷选择氧化制取MAA主要存在的问 题是MAA选择性低，浓度反应产物（COx）高达40%。激光促进表面反应法是很有应用前景的光催化合成新技术。最近，陶跃武等分别采用在铋钼复合氧化物、钒钼复 合氧化物表面上激光促进异丁烷选择氧化制MAA，取得选择性达到90%和无COx产生的良好结果。
氮化物作为催化剂的研究进展
氮化物作为催化剂的研究进展 内容摘要：近年来,被誉为“准铂催化剂”的过渡金属氮化物因其优良的催化活性已受到世界各国学者的广泛关注。大量的研究表明,过渡金属氮化物在氨的合成与分解、加氢精制等许多涉氢反应中都表现出良好的催化活性。过渡金属氮化物的制备方法有高温法和程序升温氮化法, 程序升温氮化法的显著优点是可以制备出高比表面积的金属氮化物。研究人员不仅对金属氮化物催化剂的制备方法进行了大量的研究,并且发现负载型金属氮化物具有负载量低、比表面积大等优点。因此, 金属氮化物的负载化研究正成为目前的研究热点。 关键词：过渡金属、氮化物、催化剂、结构、性能、工业 Nitride as a catalyst research progress Grade: grade 09 Applied Chemistry Specialty Name: Hong Huaiyong number: 122572009003 Abstract：In recent years, known as the" Platinum" transition metal nitride because of its excellent catalytic activity has been subjected to extensive concern of scholars all over the world. A large number of studies show that, transition metal nitride in ammonia synthesis and decomposition, hydrogenation and so many wading hydrogen reaction showed good catalytic activity. Preparation of transition metal nitride has high temperature method and temperature-programmed nitridation, temperature-programmed nitridation method has the advantages of preparation of high specific surface area of the metal nitride. The researchers not only on the metal nitride catalyst preparation method was studied, and found that the load type metal nitride having load low, large specific surface area and other advantages. Therefore, a metal nitride load research is becoming the research hotspot at present. Key word：Transition metal, nitride, catalyst, structure, performance, industry 引言 过渡金属氮化物是元素N插入到过渡金属晶格中所生成的一类金属间充型化合物，它兼具有共价化合物、离子晶体和过渡金属三种物质的性质，从而表现出优良的物理和化学性能。它作为一类具有很高硬度、良好热稳定性和抗腐蚀特性的新型功能材料，已经在各种耐高温、耐磨擦和耐化学腐蚀分机械领域得到应用。而且它在氨合成与分解、加氢脱硫／脱氮(HDS／HDN)、F-T合成等许多涉氢反应都具有优良的催化活性，不逊色于Pt和Rh等贵金属催化剂的性能，被誉为“准铂催化荆”。过渡金属氮化物作为一种有应用前景的新型加氢精制催化剂已引起人们的广泛关注，成为国际催化荆新材料领域的研究热点。本章概述了这一催化新材料的最新研究进展。 1．过渡金属氮化物的结构和电子特征 过渡金属氮化物是一种间充化合物，是由于氮原子填隙似的融进过渡金属的晶格中形成的，它们倾向于形成组成可在一定范围内变动的非计量间隙化合物。其固态化学特征类似于纯金属，具有简单的晶体结构特征。其中的金属原子形成
光催化材料的研究与进展
光催化材料的研究与进展 洛阳理工学院吴华光B08010319 摘要： 光催化降解污染物是近年来发展起来的一种节能、高效的绿色环保新技术．它在去除空气中有害物质,废水中有机污染物的光催化降解,废水中重金属污染物的降解，饮用水的深度的处理，除臭，杀菌防霉等方面都有重要作用，但是作为新功能材料，它也面临着很多局限性：催化效率不高，催化剂产量不高，有些催化剂中含有有害重金属离子可能存在污染现象。但是我们也应当看到他巨大的发展潜力和市场利用价值，作为处理环境污染的一种方式，它以零二次污染，能源消耗为零，自发进行无需监控等优势必将居于污染控制的鳌头。本文介绍了一些关于光催化研究的制备与发展方向的思考，光催化正在以TiO 2 ，ZnO为主导多种非重金属离子掺杂，趋于多样化的制备方法方向发展。 关键字：光催化催化效率 正文： 光催化(Photocatalysis)是一种在催化剂存在下的光化学反应，是光化学与催化剂的有机结合，因此光和催化剂是光催化的必要条件。“光催化”定义为:通过催化剂对光的吸收而进行的催化反应(a catalytic reaction involving light absorption by a catalyst or a substrate)。氧化钛(TiO 2 )具有稳定的结构、优良的光催化性能及无毒等特点，是近年研究最多的光催化剂， 但是，TiO 2 具有大的禁带宽度，其值为3．2 eV，只能吸收波长A≤387 11111的紫外光，不能有效地利用太阳能，光催化或能量转换效率偏低，使它的应用受到限制。因此，研制新型光催化剂、提高光催化剂的催化活性仍是重要的研究课题]1[。复合掺杂不同半导体，利用不同半导体导带和价带能级的差异分离光生载流子，降低复合几率，提高量子效率，成为提高光催化材料性能的有效方法5]-[2。 与一元氧化物如TiO 2 和ZnO等光催化剂相比，复合氧化物光催化剂，如 ZnO- SnO 2TiO 2 -SnO 2 和WO3- TiO 2 等体系具有吸收波长更长和光催化效率更 高等特点因而成为研究热点. 一、常用的光催化剂的制备方法 （一）水热合成法。 热合成反应是在特制的密封容器中（能够产生一定的压力），以水溶液作为反应介质，通过对反应体系加热或接近其临界温度而产生高压，从而进行材料的合成与制备的一种有效方法。 （二）溶剂热合成法 溶剂热合成技术是在水热法的基础上，以有机溶剂代替水作为介质，采用类似水热合成的原理制备纳米材料，极大的扩展水热法的应用范围。 （三）溶胶-凝胶法
加氢催化剂的研究进展2详解
加氢催化剂的研究进展 化工12-4 金贞顺 06122533 摘要 综述石油工业中各类加氢催化剂的研究进展，包括汽、柴油加氢催化剂，加氢裂化、加氢异构催化剂, 重油加氢催化剂等。以及加氢过程的各种基本反应(如加氢脱氮、加氢脱硫、烯烃加氢和芳烃饱和等)的热力学研究、基本反应动力学及与催化剂组成及结构特征间的关系、活性组分与载体间的相互作用、反应物分子平均扩散半径与催化剂空间结构的匹配、结焦失活的机理及其抑制措施等。 关键词: 加氢催化剂结焦失活载体 引言 随着环保法规和清洁柴油标准的日益严格，清洁油品的生产将是全球需要解决的重要问题。现有炼油工艺不断改进，创新并开发出一些先进技术以满足生产清洁柴油的需求。加氢裂化技术具有原料适应性强、产品方案灵活、液体产品收率高、产品质量好等诸多优点，催化剂则是加氢裂化技术的核心。重油加氢裂化分散型催化剂主要分为3大类:固体粉末添加剂、有机金属化合物及无机化合物。本文分别对加氢催化剂及载体的研究进展进行简要介绍。 1、汽柴油加氢催化剂研究进展 随着原油的劣质化和环保法规的日益严格，我国在清洁柴油生产方面面临着十分严峻的局面，所以迫切需要研制具有高效加氢精制的催化剂来满足油品深度加氢处理的要求[1-3]。日益提高的环境保护要求促进了柴油标准的不断升级。文中综述了国外炼油企业在柴油加氢催化剂方面的技术进展。 刘笑等综述了国内外有关FCC汽油中硫的存在形态、加氢脱硫反应原理及其催化剂的研究进展。一般认为，FC C汽油中的硫化物形态主要为嚷吩类化合物，且主要集中在重馏分中，汽油的加氢脱硫反应原理的研究也都集中在嚷吩
的加氢脱硫反应上。传统的HDS催化剂由于烯烃饱和率过高不适于FCC汽油的加氢脱硫，可通过改变催化剂的酸性来调整其HDS/HYD选择性。发展高活性、高选择性的催化剂仍是现今研究的热点，同时还应足够重视硫醇的二次生成而影响脱硫深度的问题。 赵西明综述了裂解汽油一段加氢把基催化剂的研究进展。提出在裂解原料劣化的形势下，把基催化剂的研究重点是制备和选择孔容较大、孔分布合理、酸性弱、比表面积适中的载体，并添加助催化剂。从控制拟薄水铝石的制备过程和后处理方法以及添加扩孔剂等角度出发，评述了近年来大、中孔容Alt及其前驱物拟薄水铝石的制备方法。任志鹏等[4]介绍了裂解汽油一段选择加氢催化剂的工业应用现状及发展趋势，综述了新型裂解汽油一段选择加氢Ni系催化剂的研究进展。提出在贵金属价格上涨和裂解原料劣化的形势下，Ni系催化剂是未来裂解汽油一段加氢催化剂的重点发展方向。而Ni系催化剂的研究重点是制备和选择比表面积适中、酸性低、孔体积大、孔分布合理的载体，选择合适的Ni盐前体及浸渍方法，添加第二种金属助剂以及开展硫化和再生方法的研究。 孙利民等介绍了镍基裂解汽油一段加氢催化剂的工业应用状况及研究进展，指出了提高裂解汽油一段镍基催化剂加氢性能的途径及该领域最新发展趋势。文献[5-6]介绍了柴油加氢精制催化剂的研究进展，近年来，随着柴油需求量增加、原油劣化程度加深和环保要求的日益严格，满足特定需求的超低硫柴油仍存在很大挑战，柴油加氢精制催化剂的研制和开发取得较大进展。介绍了载体、活性组分、助剂和制备方法(液相浸渍法、沉淀法和溶胶一凝胶法)等因素对催化剂活性的影响，结果表明，溶胶一凝胶法较其它方法有较优的一面。具体探讨了溶胶一凝胶法的制备条件对催化剂活性的影响，也为设计、开发高活性加氢精制催化剂积累了经验。 马金丽等介绍了柴油加氢脱硫催化剂研究进展。降低柴油中硫含量对于减少汽车尾气排放从而保护环境具有十分重要的意义。介绍了加氢脱硫催化剂的研究进展。张坤等介绍了中国石化抚顺石油化工研究院开发的最大柴油十六烷值改进技术(MCI)、和中国石化石油化工科学研究院研发的提高柴油十六烷值和
聚丙烯催化剂研发进展及发展趋势
聚丙烯催化剂研发进展及发展趋势（一） 自20世纪50年代Ziegler-Natta(Z-N)催化剂问世以来，聚丙烯催化剂经过不断 改进得到了很大的发展，目前已经从需要脱灰、脱无规物的第一代催化剂发展到高活性、高立构规整性的高效第五代催化剂。催化剂的活性已由最初的几十倍提高到几百万倍，聚丙烯等规指数已达98%以上，生产工艺得到了简化。目前，催化剂仍是推动聚丙烯技术发展的主要动力，Z-N催化剂和单活性中心催化剂都将继续发展。Z-N催化剂将在高活性、高定向性的基础上向系列化、高性能化发展，不断开发性能更好的新产品；茂金属和非茂单活性中心催化剂(SSC)在聚丙烯领域的应用得到深入发展，其发展目标是进一步实现技术的工业化和启动需求量较大的通用产品市场。 1 Ziegler-Natta催化剂 目前，世界上PP生产所用的大多数催化剂仍是基于Ziegler-Natta(Z-N)催化体 系，即TiCl 3 沉积于高比表面和结合Lewis碱的MgCl 2 结晶载体上，助催化剂是 Al(C 2 H 5 ) 2 Cl等烷基铝类化合物，其特点是高活性（通常在50kgPP/g催化剂左右）、 高立构规整性、长寿命和产品结构的稳定性好。20世纪90年代以来，美国、西欧和日本等世界主要的PP生产商研究开发工作的重点主要集中于该类催化剂体系的改进上。 早在第一代Z-N催化剂出现后，人们就发现添加第三组分（多为给电子体，又称 为Lewis碱）对烯烃聚合行为和聚合物性能都会产生很大的影响。只有改变催化剂中的给电子体（分为内给电子体和外给电子体两类），才能最大可能地改变催化剂活性中心的性质，从而最大程度地改变催化剂的性能。因此，新型给电子体的开发一直是5开发的热点。 1.1内给电子体 目前，内给电子体主要有1，3-二酮、异氰酸酯、1，3-二醚、烷氧基酮、烷氧基 酯、丙二酸酯、琥珀酸酯、1，3-二醇酯、戊二酸酯、邻苯二甲酸高级酯、卡宾类化合物以及环烷二元酸酯等，其中使用最多的是1，3-二醚、琥珀酸酯和1，3-二醇酯类。 （1）以1,3-二醚类化合物为内给电子体的催化剂。1,3-二醚类化合物内给 电子体是由Basell公司开发的。以1,3-二醚类化合物为内给电子体的丙烯聚合 催化剂具有高活性、高氢调敏感性及窄相对分子质量分布等特点，并且在聚合过程中不加入外给电子体时仍可以得到高等规度的PP。在较高温度和较高压力下，用该类催化剂可使丙烯抗冲共聚物中的均聚PP基体具有较高的等规度，提高了结晶度。即使熔体流动指数很高时，PP的刚性也很好，非常适合用作洗衣机内桶专用料。目前，Basell公司已经开发了一系列基于二醚类内给电子体的催化剂，据称催化剂的活性超过100 kg/g(以每克催化剂生产的聚合物的质量计)，聚合物的等规指数大于99%。
金属催化剂的研究进展
金属催化剂的研究进展 1前言 催化技术作为现代化学工业的基础，正日益广泛和深入地渗透于石油炼制、化学、高分子材料、医药等工业以及环境保护产业中，起着举足轻重的作用。长期以来，工业上使用的传统催化剂往往存在着活性低、选择性差等缺点，同时常需要高温、高压等苛刻的反应条件，且能耗大，效率低，不少还对环境造成污染。为此人们在不断努力探索和研究新的高效的环境友好的绿色催化剂[1]。本文重点讲解金属催化剂的作用机理，以及金属催化剂在甲醇气相羰基化合成碳酸二甲酯的应用、茂金属催化剂的应用以及金属催化剂在乙烯环氧化合成环氧乙烷的应用。 2金属催化剂的作用机理 2.1 金属催化剂的吸附作用 众所周知，吸附是非均相催化过程中重要的环节，过渡金属能吸附O2、C2H4、C2H2、CO、H2、CO2、N2等气体，强化学吸附能力与过渡金属的特性有关，是因为过渡金属最外层电子层中都具有d空轨道或不成对d电子，容易与气体分子形成化学吸附键，吸附活化能较小，能吸附大部分气体，需主要的是d轨道半充满或者全充满，较稳定，不易与气体分子形成化学吸附键。由此可知，过渡金属的外层电子结构和d轨道对气体的化学吸附起决定作用，有空穴的d轨道的金属对气体有较强的化学吸附能力，而没有d轨道的金属对气体几乎没有化学吸附能力，由多相催化理论，不能与反应物气体分子形成化学吸附的金属不能作催化剂的活性组分。 催化反应中，金属催化剂先吸附一种或多种反应物分子，从而使后者能够在金属表面上发生化学反应，金属催化剂对某一种反应活性的高低与反应物吸附在催化剂表面后生成的中间物的相对稳定性有关，一般情况下，处于中等强度的化学吸附态的分子会有最大的催化活性，因为太弱的吸附使反应物分子的化学键不能松弛或断裂，不易参与反应；而太强的吸附则会生成稳定的中间化合物将催化剂表面覆盖而不利于脱附[2]。 2.2 金属-载体间的相互作用 我们课题组研究的是甲醇气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯，使用的是负载型
光催化材料研究进展
. 光催化材料研究进展 20 世纪以来, 人们在享受迅速发展的科技所带来的舒适和方便的同时, 也品尝着盲目和短视造成的生存环境不断恶化的苦果, 环境污染日趋严重。为了适应可持续发展的需要, 污染的控制和治理已成为一个亟待解决的问题。在各种环境污染中, 最普遍、最重要和影响最大的是化学污染。因而, 有效的控制和治理各种化学污染物是环境综合治理的重点, 开发化学污染物无害化的实用技术是环境保护的关键。目前使用的具有代表性的化学污染物处理方法主要有: 物理吸附法、化学氧化法、微生物处理法和高温焚烧法。这些方法对环境的保护和治理起重大作用, 但是这些技术不同程度的存在着或效率低, 不能彻底将污染物无害化, 产生二次污染, 或使用范围窄, 仅[1]。光催化适合特定的污染物而不适合大规模推广应用等方面的缺陷氧化技术是一门新兴的有广阔应用前景的技术, 特别适用于生化、物化等传统方法无法处理的难降解物质的处理。其中TiO 、ZnO、CdS、2 WO 、Fe O 等半导体光催化技术因其可以直接利用光能而被许332[2]。多研究者看好1.1 TiO光催化概述 21.1.1 TiO的结构性质 2二氧化钛是一种多晶型化合物,常见的n型半导体。由于构成原子排列方式不同,TIO在自然界主要有三种结晶形态分布:锐钛矿型、2金红石型和板钛矿型。三种晶体结构的TIO中,锐钛矿和金红石的工2业用
途较广。和锐钛矿相比,金红石的原子排列要致密得多,其相对密资料Word . 度、折射率以及介电常数也较大,具有很高的分散光射线的能力,同时具有很强的遮盖力和着色力,可用作重要的白色涂料。锐钛矿在可见 光短波部分的反射率比金红石型高,普遍拥有良好的光催化活性,在[3]。光催化处理环境污染物方面有着极为广阔的应用前景 1.1.2TiO光催化反应机理2半导休表面多相光催化的基本原理:用 能量高于禁带宽度(Eg)的光照射半导体表面时,价带上的电子被激发,跃迁到异带上，同时在价-+）随后h(e,.)—空穴（带产生相应的空穴,这样就半导体内部生成电子电子-空穴对迁移到粒子表面不同位置、 与吸附半导体表面的反应物发生相应的氧化或还原反应,同时激发态 的二氧化钛重新回归到基态。与电荷分离相逆的是电子-空穴对的复 合过程,这是半导体光催化剂失活的主要原因。电子-空穴对的复合将在半导体体内或表面发生,并释放热量。 1.1.3 TiO催化剂的局限及改性途径2作为光催化剂,虽然二氧化钛 具有其他催化剂难以比拟的无毒、价廉以及稳定等优点。但是目前二氧化钛光催化还存在着一些不足和局限,致使其不能再现实中得到大 规模应用。究其原因,主要在于二氧化钛催化剂对太阳光的利用率不 高并且其量子产率太低。锐钛矿相和金红石相二氧化铁的带隙分别为3.2eV和3.0 eV,对应的吸收阈值分别为420nm和380nm。它们所吸 收的光的波长主要集中在紫外区,而在照射到地球表面的太阳光中,
光催化材料研究进展概要
光催化材料研究进展 20 世纪以来, 人们在享受迅速发展的科技所带来的舒适和方便的同时, 也品尝着盲目和短视造成的生存环境不断恶化的苦果, 环境污染日趋严重。为了适应可持续发展的需要, 污染的控制和治理已成为一个亟待解决的问题。在各种环境污染中, 最普遍、最重要和影响最大的是化学污染。因而, 有效的控制和治理各种化学污染物是环境综合治理的重点, 开发化学污染物无害化的实用技术是环境保护的关键。目前使用的具有代表性的化学污染物处理方法主要有: 物理吸附法、化学氧化法、微生物处理法和高温焚烧法。这些方法对环境的保护和治理起重大作用, 但是这些技术不同程度的存在着或效率低, 不能彻底将污染物无害化, 产生二次污染, 或使用范围窄, 仅适合特定的污染物而不适合大规模推广应用等方面的缺陷[1]。光催化氧化技术是一门新兴的有广阔应用前景的技术, 特别适用于生化、物化等传统方法无法处理的难降解物质的处理。其中TiO2、ZnO、CdS、WO 3、Fe 2 O 3等半导体光催化技术因其可以直接利用光能而被许多研究者看好[2]。 1.1 TiO 2光催化概述 1.1.1 TiO 2的结构性质 二氧化钛是一种多晶型化合物,常见的n型半导体。由于构成原子排列方式不同,TIO2在自然界主要有三种结晶形态分布:锐钛矿型、
金红石型和板钛矿型。三种晶体结构的TIO2中,锐钛矿和金红石的工业用途较广。和锐钛矿相比,金红石的原子排列要致密得多,其相对密度、折射率以及介电常数也较大,具有很高的分散光射线的能力,同时具有很强的遮盖力和着色力,可用作重要的白色涂料。锐钛矿在可见光短波部分的反射率比金红石型高,普遍拥有良好的光催化活性,在光催化处理环境污染物方面有着极为广阔的应用前景[3]。 1.1.2TiO2光催化反应机理 半导休表面多相光催化的基本原理:用能量高于禁带宽度(Eg)的光照射半导体表面时,价带上的电子被激发,跃迁到异带上，同时在价带产生相应的空穴,这样就半导体内部生成电子(e-)—空穴（h+）随后,.电子-空穴对迁移到粒子表面不同位置、与吸附半导体表面的反应物发生相应的氧化或还原反应,同时激发态的二氧化钛重新回归到基态。与电荷分离相逆的是电子-空穴对的复合过程,这是半导体光催化剂失活的主要原因。电子-空穴对的复合将在半导体体内或表面发生,并释放热量。 1.1.3 TiO2催化剂的局限及改性途径 作为光催化剂,虽然二氧化钛具有其他催化剂难以比拟的无毒、价廉以及稳定等优点。但是目前二氧化钛光催化还存在着一些不足和局限,致使其不能再现实中得到大规模应用。究其原因,主要在于二氧化钛催化剂对太阳光的利用率不高并且其量子产率太低。锐钛矿相和金红石相二氧化铁的带隙分别为3.2eV和3.0 eV,对应的吸收阈值分别为420nm和380nm。它们所吸收的光的波长主要集中在紫外区,
煤焦油加氢催化剂的研究进展_雷振
Jan．2014现代化工 第34卷第1期Modern Chemical Industry 2014年1月 煤焦油加氢催化剂的研究进展 雷 振1，胡冬妮2，潘海涛3，陆江银 1*(1．新疆大学石油天然气精细化学品教育部重点实验室，新疆乌鲁木齐830046; 2．中国石油新疆培训中心，新疆乌鲁木齐830046; 3．中国神华煤制油化工有限公司新疆煤化工分公司，新疆乌鲁木齐830049) 摘要：介绍了煤焦油的性质及特点，以及国内外煤焦油加工的现状。从加氢催化剂载体的角度，阐述了传统γ－Al 2O 3、改性 γ－Al 2O 3、多孔材料的特征以及它们在加氢催化反应中的应用。最终结合煤焦油催化加氢特点，展望了介－微孔复合材料作为催化剂载体的优势所在一具有适当的孔径、比表面积及酸性。 关键词：煤焦油；加氢催化剂；载体中图分类号：TE621文献标志码：A 文章编号：0253－4320（2014）01－0030－04 Ｒesearch progress of coal tar catalytic hydrogenation LEI Zhen 1，HU Dong-ni 2，PAN Hai-tao 3，LU Jiang-yin 1* （1．Key Lab of Oil ＆Gas Fine Chemicals ，Ministry of Education ，Xinjiang University ，Urumqi 830046，China ； 2．Xin Jiang Training Centre of CNPC ，Urumqi 830046，China ；3．Shenhua Xinjiang Coal Chemical Co．，Ltd．，Urumqi 830049，China ）Abstract ：The properties and characteristics of coal tar and the present situation of coal tar processing are introduced in this paper．The characteristics of traditional γ-Al 2O 3， modified γ-Al 2O 3，porous materials and their application in catalytic reactions are elaborated from the perspective of the carrier of hydrogenation catalyst．Finally ，combining with the characteristics of catalytic hydrogenation of coal tar ，the advantages of meso-micro pore composite materials as carrier of the catalyst ，having proper pore diameter ，specific surface area and acidity ，are prospected． Key words ：coal tar ；hydrogenation catalysts ；supporter 收稿日期：2013－08－05；修回日期：2013－11－12基金项目：国家自然科学基金项目（21163019） 作者简介：雷振（1987－）， 男，硕士生；陆江银（1964－），男，教授，从事石油天然气加工及多相催化的研究，通讯联系人，jiangyinlu6410@163．com 。 目前中国能源的基本情况是“缺油、少气、富煤”，石油燃料油品的消费量逐年增加。据国家统 计局2011年的数据［1］ 显示， 国内石油消费量2011年达到4.56亿t 。石油进口依存度由2010年的58.7%提高到59.8%，成品油净进口量比2010年增长48.1%，柴油呈现净进口。在这样一个严峻的能源格局下，寻找新途径发展新能源成为解决能源短缺及单一性的重要举措。而我国是煤炭大国，发展煤化工工业，利用低温煤焦油和发展中高温煤焦油深加工燃料产品，具有非常重要的战略和现实意义。 煤焦油加氢轻质化包括加氢裂化和加氢精制，即对煤焦油加氢脱金属、脱硫和脱氮，加氢饱和，最终实现轻质化达到国家燃料油环保要求。加氢催化剂在加氢轻质化中扮演着重要的角色，高性能加氢催化剂的开发显得尤为重要，而新型材料的研究开发则是加氢催化剂性能提升的基础。本文中通过对近几年煤焦油加氢轻质化的研究以及加氢催化剂的发展做一综述，为煤焦油轻质化的更高效利用提供 一定的理论方向。 1我国煤焦油的性质及特点 煤焦油是煤干馏过程中得到的黑褐色黏稠产 物，主要含有苯、甲苯、二甲苯等芳烃，以及芳香族含氧化合物（如苯酚等酚类化合物）、含氮和含硫的杂环化合物等很多有机物。按焦化温度不同，可分为高温焦油（900 1000?）、中温焦油（600 1000?）和低温焦油（450 650?）。相比石油原料，其具有较高的C /H 比，还富含好多重金属、含氮 化合物以及胶质。表1［2］ 显示了典型的中低温煤焦油性质及组分 ［2］ 。 表1 典型中低温煤焦油的性质及组成 项目 密度 （20?）/（kg ·m －3） 质量分数/% 残炭 酚 硫 氮 饱和烃 芳烃胶质+沥青质中低温煤焦油 980.0 4.01 5.30.330.7921.0 54.0 25.0 ·03·
加氢脱硫催化剂的研究进展
文献总结 1前言 随着我国经济的持续快速发展、城市化进程的加快和人民生活水平的不断提高，我国各种油品的需求量与日俱增。柴油是石油炼制的大宗产品之一，广泛用作柴油车、铁路内燃机车、船舶、大型发动机组等的燃料。近年来随着柴油发动机技术的发展，特别是电喷技术的应用，使得世界各国对柴油的需求量越来越大。我国现生产的柴油品种分为轻柴油、重柴油及专用柴油，其中轻柴油约占柴油总产量的98%。表1列出了近几年我国原油和成品油的消费状况[1]。从表中可以看到，2005年我国原油消费299.86 Mt，相比2000年增长了34.9%，年均增长率为6.2%。成品油的消费比原油增长更为迅速，2005年我国汽、柴油的表观消费量预2000年相比分别增长了31.6%和55.6%，年均增长率为5.6%和9.2%，柴油增长速度大于汽油。 表1 近年来我国原油、成品油消费状况一览表Mt 年份原油汽油柴油煤油 2000 222.32 36.80 70.50 9.13 2001 217.64 35.48 74.07 8.24 2002 231.07 37.23 76.21 8.71 2003 252.32 40.16 83.74 8.64 2004 291.83 47.09 103.73 10.62 2005 299.86 48.42 109.68 10.49 另外，随着我国自产原油的日益重质化、劣质化以及进口的含硫和高硫原油逐年增加，优质油品越来越少。目前世界上含硫原油(硫含量为0.5%~2.0%)和高硫原油(硫含量2.0%以上)的产量已占世界原油总产量的75%以上，其中硫含量在1%以上的原油超过世界原油总产量的55%，硫含量2%以上的原油也占30%以上。目前全球炼油厂加工的原油平均相对密度是0.8514,平均硫含量是0.9%，2000年后，平均相对密度将上升到0.8633，硫含量将上升到1.6%。此外，原油中重金属铁、钒、镍的含量也有上升趋势[2]。这都导致所生产的柴油中硫、氮、氧等杂质含量过高，产品质量差。 另一方面，随着环境的日益恶化，人们环保意识的不断增强，政府立法对排放在大气中的尾气标准也越来越苛刻，对石油产品的质量标准的要求也越来越高，即允许的S、N含量越来越低。美国车用柴油标准已进入超清洁阶段，加拿大和墨西哥进入清洁阶段（见表2）。美国车用柴油硫含量要求小于15ppm；加拿大要求部分小于15ppm，部分小于500ppm；墨西哥要求小于300ppm。美国车
分子筛催化剂的发展及研究进展
分子筛催化剂的发展及研究进展 摘要：分子筛是一种具有特定空间结构的新型催化剂，具有活性高、选择性好、稳定性和抗毒能力强等优点，因此，近几十年来它作为一种化工新材料发展的很快，应用也日益广泛。特别是在石油的炼制和石油化工方面作为工业催化剂发挥了很重要的作用。本文介绍了几种常见的分子筛及应用前景，并对分子筛的性能做了详尽的概述［1］。 关键词：分子筛；催化剂；应用；性能 Development and research of the molecular sieve catalyst Abstract：Zeolite is a new catalyst with specific spatial structure, with high activity, good selectivity, advantages, stability and antitoxic ability etc. Therefore, in recent decades, as a kind of new material chemical development soon, have been widely applied in. Especially as industrial catalysts in refining and petrochemical petroleum plays a very important role. This paper introduces the composition and application of molecular sieve, and the properties of molecular sieves as described in detail. Key words：Molecular sieve；catalyst；application；performance 1.分子筛的发展现状 所谓分子筛催化剂，就是将气体或液体混合物分子按照不同的分子特性彼此分离开的一类物质，实际上是一些具有实际工业价值且具有分子筛作用的沸石分子筛，构成沸石分子筛基本结构特征主要是硅氧四面体和铝氧四面体，这些四面体交错排列形成空间网状结构，存在大量空穴，在这些空穴内分布着可移动的水分和阳离子。基本组成物质为：Na2O、Al2O3、SiO2。上世纪50年代末发现小分子的催化反应可以在分子筛的孔道中进行，才使得这种材料得以迅速的发展。美国的多家公司，具有代表的是Linder公司、Exxon公司、联合碳化公司（UCC ）模拟天然沸石的类型与生成条件，开发了一系列低硅铝和中硅铝的人工合成沸石。 上世纪60年代左右，上海试剂五厂开展沸石分子筛的研制开发工作，合成出A型、X型、Y型沸石分子筛。上世纪80年代，金陵石化有限公司炼油厂首次工业化生产ZSM－5沸石分子筛。已有南开大学、北京石科院、兰化炼油厂等单位纷纷开展ZSM －5沸石分子筛的开发生产，并将其广泛应用催化裂解、辛烷值助剂、柴油、润滑油降凝、芳烃烷基化、异构化及精细化工等领域。 近几年来市场对各类分子筛催化剂的需求不断增加，国内合成分子筛的规模也在不断扩大。中科院大连物化所自上世纪80年代以来开展沸石分子筛的合成及改性研究工作，开发出二甲醚裂解制低碳烯烃催化剂。已完成中试放大实验，据称，该研究所采用改性SAPO－34分子筛催化剂可使二甲醚单程转化率大于97%,低碳烯烃选择性达90%。1988年首次合成了具有十八环的VPI－5分子筛，孔径达1.3nm，实现了大孔分子筛的合成。上海骜芊科贸发展有限公司生产经营ZSM－5高硅沸石分子筛结晶粉体、疏水晶态ZSM－5吸附剂等系列分子筛。南开大学催化剂厂主要生产了NFK－5分子筛(直接法合成ZSM－5分子筛)、Beta分子筛、Y型分子筛以及以其为载体的获得国家级发明奖的各类催化剂。 2.分子筛的性能 一切固体物质的表面都有吸附作用，只有多孔物质或表面积很大的物质，才有明显的吸附效应，才是良好的吸附剂。常用的固体吸附剂活性炭、硅胶，活性氧化铝和分子筛等都有很大的表面积。其中沸石分子筛在吸附分离方面有十分重要的地位，它除了有很高的吸附量外，还有独特的选择性吸附性能。这是由于它具有规整的微孔结构，这些均匀排列的孔道和尺寸固定的孔径，决定了能进入沸石分子筛内部的分子的大小。
光催化研究发展综述性报告
光催化研究发展综述性报告 本人申请攻读动力工程与工程热物理专业博士学位，由于对后续能源与新能源技术专业太阳能分解水制氢方向有浓厚的兴趣，通过对相关文献的阅读和参加相关报告，对太阳能光催化分解水制氢有了详细的了解，对其发展简述如下： 1.前言 当今人类社会面临能源和环境两大问题[1-2]。能源的短缺和环境的污染严重制约着人类社会的发展。一方面，社会的高速发展使得人类对于能源的需求越来越大，而我们目前所用的能源还是以传统的化石燃料为主，但是因为化石燃料的不可再生性，或者说是形成的时间周期太长，使得其必有枯竭的一天。据估计，按照目前的开采水平和消耗量，石油还能够维持四十年左右，煤炭最多也就是两百年，而天然气还可以维持大概六十多年。另一方面，化石燃料的燃烧，引起严重的环境污染和对环境的危害，如温室效应、酸雨、光化学烟雾等等，对人类的生存产生了严重的威胁。 研究自然的、社会的、生态的、经济的以及利用自然资源过程中的基本关系，以确保全球的可持续发展已经成为各国都十分关注的一个话题。就像美国，在2009年提出的7870亿美元的巨额经济刺激计划中，把发展新能源定位于抢占未来发展制高点的重要战略产业，并提出在未来的三年的时间里，国内可再生能源产量要增加一倍。而我国人口众多，常规能源储备远低于世界平均水平，而且近几十年来，环境污染也是日益严峻。这使得寻找一种清洁可持续的替代能源变得更加迫切。而我国幅员辽阔，拥有极为丰富的太阳能资源，开发潜力巨大，从长远发展来看完全可以满足国家可持续发展的需求。但太阳能能量密度低、分散性强、不稳定、不连续的缺点使得我们至今仍缺乏对其高效低成本大规模利用的有效手段。但是考虑到占地表约3/4的水域和植物的光合作用，我们是不是可以利用太阳能分解水，制取氢气,而氢气又是是一种无色无臭无味无毒的清洁燃料，
合成甲醇催化剂研究进展
化学反应工程论文 合成甲醇催化剂的研究进展 摘要：了解甲醇工业的发展现状及前景。从催化剂组成、种类、各组分功能及失活方式对甲醇催化剂进行探究，同时探索甲醇合成的新方法和新工艺，并对甲醇合成催化剂的动力学研究进行总结。 关键词：甲醇合成、催化剂种类、失活、三相床、生物质秸秆、动力学 1.1甲醇工业发展现状 能源问题已经成为制约我国国民经济发展的战略问题。从国家安全角度看，能源资源的稳定供应始终是一个国家特别是依赖进口的国家关注的重点，是国家安全的核心内容。随着中国工业化、城市化进程的加快以及居民消费结构的升级，石油、天然气等清洁高效能源在未来中国能源消费结构中将会占据越来越重要的地位。目前中国石油消费严重依赖进口，石油资源已经和国家安全紧密联系起来，并成为中国能源安全战略的核心o 在我国能源探明储量中，煤炭占94％，石油占5．4％，天然气占0．6％，这种“富煤贫油少气”的能源结构特点，决定了我国能源生产与消费以煤为主的格局将长期占主导地位。国民经济的持续发展，对能源产品尤其是清洁能源的需求持续增长。结合我国以煤为主的能源结构现状，大力发展煤基能源化工成为我国解决能源问题的主要途径。以煤气化为核心的多联产系统则是针对我国面临的能源需求增长、液体燃料短缺、环境污染严重等一系列问题，提出的一条解决我国能源领域可持续发展的重要途径煤经气化后成为合成气，净化以后可用于生产化工原料、液体燃料(合成油、甲醇、二甲醚)和电力。多联产系统所生产的液体燃料，尤其是甲醇和二甲醚可作为煤基车用替代燃料，可以部分缓解我国石油的短缺。同时，甲醇还可以用来生产烯烃和丙烯，以煤化工产品“替代”一部分传统的石油化工产品，对减少石油的消耗量具有重要意义。 甲醇是一种重要的化工原料，又是一种潜在的车用燃料和燃料电池的燃料，因此合成甲醇的研究和探索在国际上一直受到重视。特别是近年来，随着能源危机的出现、C1化学的兴起，作为C1化学重要物质的甲醇，它的应用得到不断的开发，用量猛增，甲醇工业得到了迅猛发展，在世界基础有机化工原料中，甲醇用量仅次于乙烯、丙烯和苯，居第四位。 1.2甲醇发展前景 甲醇作为一种基础化工原料，在化工、医药、轻纺等领域有着广泛的用途。主要用于制造甲醛、氯甲烷、醋酸、甲胺、甲基丙烯酸甲酯、甲酸甲酯(MF)、二甲醚(DME)、碳酸二甲酯(DMC)、对苯二甲酸二甲酯(DMT)、甲基叔丁基醚(MTBE)等一系列有机化工产品。随着甲醇深加工产品的不断增加和化学应用领域的不断开拓，甲醇在许多领域有着广阔的应用前景：
蒽醌法生产过氧化氢用加氢催化剂的研究进展
2018年2月 贵 金 属 Feb. 2018 第39卷第1期 Precious Metals V ol.39, No.1 收稿日期：2017-07-15 基金项目：国家自然科学基金(21763014)。 第一作者：张孟旭，男，硕士研究生，研究方向：负载型贵金属催化剂开发与应用。E-mail ：961070032@https://www.wendangku.net/doc/ef2477823.html, *通讯作者：戴云生，男，博士，副研究员，研究方向：贵金属催化剂开发与应用。E-mail ：daiysh@https://www.wendangku.net/doc/ef2477823.html, 蒽醌法生产过氧化氢用加氢催化剂的研究进展 张孟旭，戴云生*，谢继阳，安霓虹，唐 春，沈亚峰，周 伟 (贵研铂业股份有限公司 稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室，贵研工业催化剂(云南)有限公司，昆明 650106) 摘 要：从载体的改性，包括载体的预处理、制备过程中加入特定元素；以及催化剂的制备，包括 活性金属负载方法、浸渍过程中添加助剂等方面，综述了蒽醌法生产过氧化氢所采用的固定床和流 化床两种工艺使用的加氢催化剂的研究进展。分析认为，对于普遍使用的钯载体催化剂，助剂对载 体的改性和催化剂的制备优化具有显著的效果。固定床工艺近期仍将是国内双氧水生产的主要方 式，加强助剂添加和活性金属替代钯的研究具有重要的意义。引进流化床工艺取代固定床工艺，增 加单套装置产能是未来国内双氧水生产发展趋势，需加强催化剂的研究开发。 关键词：催化化学；过氧化氢；蒽醌法；固定床；流化床；钯 中图分类号：O643.36，TQ123.6 文献标识码：A 文章编号：1004-0676(2018)01-0068-11 Review on Hydrogenation Catalyst for Anthraquinone Route in Hydrogen Peroxide Production ZHANG Mengxu, DAI Yunsheng *, XIE Jiyang, AN Nihong, TANG Chun, SHEN Yafeng, ZHOU Wei (State Key Laboratory of Advanced Technologies for Comprehensive Utilization of Platinum Metals, Sino-Platinum Metals Co. Ltd., Sino-Platinum Industrial Catalyst (Yunnan) Co. Ltd., Kunming 650106, China) Abstract: Review on hydrogenation catalyst for anthraquinone route in hydrogen peroxide production in both fixed bed and fluidized bed processes, including the pretreatment and modification of catalyst carriers, the additives during the preparation, the preparation processes, the active metal loading methods and the additives during impregnation, etc. The results show that the additives have a significant effect on the modification of supports and the optimization of palladium-supported catalyst preparations. Fixed bed process will continue to be the main method for hydrogen peroxide production in the near future. It is of great significance to strengthen the research on the additives and the substitution of active metal palladium. Replacing fixed bed with fluidized bed process is the future trend for hydrogen peroxide production in that it can increase the production capacity of a single unit. It is necessary to strengthen the research and development of catalysts. Key words: catalytic chemistry; hydrogen peroxide; anthraquinone route; fixed bed; fluidized bed; Pd 过氧化氢(H 2O 2)是一种重要的无机过氧化物，具有氧化性、漂白性和使用过程绿色环保等特点，被广泛应用于纸张漂白、化工合成、污水处理、医疗、冶金、军工、食品加工等领域。随着环保法规的日益严格，过氧化氢直接氧化法(HPPO 法)生产环氧丙烷、绿色己内酰胺等产品产能增加，过氧化氢用量逐年增加。过氧化氢的生产方法有蒽醌法、电 解法、异丙醇氧化法，无机反应法、氢氧直接合成法等。其中，蒽醌法是目前国内外生产过氧化氢的主流方法[1-2]。 蒽醌法是以蒽醌为原料，在催化剂条件下加氢生成氢蒽醌，再通氧气或空气氧化还原得到蒽醌并