摘要：为了减少汞触媒的流失和污染,解决触媒倒台问题,设计了2种不同型号的超稳低汞触媒ZH-1F和ZH-1B,并分别装填前台转化器和后台转化器。对运行过程中的技术参数及汞流向进行了监测和衡算。根据运行结果,新型超稳低汞触媒在前台、后台转化器乙炔空速为60~80 h^(-1)及反应温度为160~180℃的高温高负荷运行条件下,均可连续运行8500 h以上。转化器出口气体中的汞含量低于国标汞排放标准。前台转化器氯乙烯单体生产能力达1.8万t,触媒单耗(以生产1 t PVC计)可低至0.4 kg以下。使用超稳低汞触媒并采用新的装填方案,基本可以解决汞触媒使用过程中的汞流失问题,实现99%以上的汞回收。

摘要：生物质转化为平台分子,进一步转化成燃料和化学品是生物质利用的重要途径之一。本文总结了水相加氢反应及其催化剂的研究进展,指出了水相催化反应对催化剂的调控合成带来的挑战,如活性组分的流失,催化剂表面重构及毒化等。总结了水相催化加氢反应中高活性及高稳定性加氢催化剂的合成策略:如载体表面结构调控、炭的表面包覆、载体与金属活性组分之间相互作用的增强及新结构催化剂的设计合成等,指出了水相加氢反应的催化剂设计合成的发展方向,为生物质催化转化研究提供参考。

摘要：生物质是天然的可再生能源和资源,具有来源广泛、储量丰富、价格低廉的优点以及可转化为高附加值化学品的多功能性,因此作为传统化石能源替代材料受到广泛关注和研究.将生物质通过催化转化为平台化合物再进一步利用是生物质利用的重要途径,其中催化加氢是常用的反应之一.由于绝大多数生物质平台化合物分子中都含氧元素,其加氢过程中会不可避免的产生水,同时水作为绿色环保,价廉易得的溶剂,可以溶解绝大多数生物质平台化合物,因此选择水做溶剂具有重要意义.负载型纳米金属催化剂(如Au、Rh、Pt、Pd、Ru、Cu和Co等)在生物质水相加氢反应中具有广泛的应用,但其在水相反应条件下(通常为高温、高压、强酸性等苛刻条件)容易在反应过程中发生纳米金属粒子的团聚、流失以及载体的坍塌、结构转变等引起失活.因此,发展可以在水相体系中稳定的金属多相催化剂对生物质资源化利用非常必要.本文首先综述了溶剂水对反应的影响以及负载型金属催化剂在水相体系中的失活类型与机理,内容包括:(1)溶剂水对催化剂及催化加氢反应的积极作用,包含提高转化率和影响产物选择性;(2)溶剂水引起催化剂失活的原因,如引起金属纳米粒子发生团聚、氧化、流失以及载体发生溶解、坍塌、结构转变等.从负载型金属催化剂的失活机理入手,分别从提高金属纳米粒子的稳定性和载体的稳定性两个方向综述了提高负载型金属催化剂稳定性的普适性策略,内容包括:(1)通过界面限域策略增强金属-载体相互作用的方式提高金属纳米粒子在载体上的稳定性,包括有机基团配位、杂原子配位、镶嵌法等;(2)通过空间限域策略将金属纳米颗粒封装的方式提高金属纳米粒子的稳定性,包括利用一维的空心管状材料、二维的超薄材料以及三位的空心球(笼)材料等;(3)通过提高载体(主要为氧化物载体)的稳定性以提高催化剂整体稳定性,包括对载体进行修饰、包覆、杂化等方式.本工作所综述的提高生物质水相加氢金属催化剂稳定性的策略为高稳定性催化剂的设计指出了方向.

摘要：合成氨工业是国家能源与战略的基石,是化学工业的支柱产业,随着国家产业升级与转型,对合成氨工业的能耗提出了较为严厉的要求.钌基催化剂被誉为继铁催化剂后的第二代氨合成催化剂,与铁催化剂相比,钌基催化剂在低温和低压下具有优异的催化性能.炭材料因具有低成本、高比表面积以及电子传输和热传输等独特性能,比其它化合物如MgO,Al_2O_3和BN等更适合作为Ru催化剂的载体,而且也是除铁催化剂外唯一已工业化的载体.虽然炭负载钌催化剂的甲烷化是不可避免的,但BP公司使用石墨化碳作为载体成功地解决了这个问题,并实现了工业化.为了进一步提高钌基催化剂性能,对钌炭催化剂的结构设计尤为重要.中孔炭(MC)孔隙结构发达,可以为钌纳米粒子的分散提供空间,从而有效提高金属钌的利用率,中孔炭负载的钌基催化剂在合成氨反应中表现出优异的催化性能.传统负载型钌基催化剂的制备一般采用浸渍法,虽然可获得高分散的Ru纳米粒子,但其只会分布在载体的表面,因此在反应过程中就容易发生金属纳米粒子的团聚和流失,大大降低使用寿命.而随着新材料制备技术的发展,对催化剂的设计合成方法的研究也越来越多.当金属纳米粒子被镶嵌在载体的壁上时,金属和载体之间就具有较强的相互作用,因而可以稳定金属纳米粒子.本文通过蔗糖原位炭化法将Ru纳米颗粒半嵌入在炭材料中制备镶嵌式Ru-MC催化剂,并采用HRTEM, CO化学吸附等手段系统研究了镶嵌式Ru-MC催化剂与传统浸渍法制备的负载型Ru/MC催化剂之间的差异.采用等体积浸渍法添加Ba和K助剂制备催化剂Ba-K/Ru-MC和Ba-Ru-K/MC.和Ba-Ru-K/MC催化剂相比, Ba-K/Ru-MC催化剂上钌炭相互作用力增强,不但有效提高了钌催化剂的催化活性,而且提高了该催化剂的抗甲烷化能力,从而提高了氨合成条件下催化剂的稳定性和使用寿命.采用该方法制备的钌基催化剂在400°C, 10000 h^(-1), 10 MPa和H_2/N_2=3.0的反应条件下,氨合成反应速率可以达到133 mmol/(g·h),其性能远高于目前报导的钌基催化剂和传统的熔铁催化剂.

摘要：聚氯乙烯(PVC)广泛用于建材、电器、日常用具等各个领域,全球使用量在高分子材料中位居第二,其中有70%左右的产能来自中国.基于我国“富煤、贫油、少气”的资源特征,以汞催化剂催化的乙炔氢氯化生产氯乙烯单体的工艺在我国占主导地位.随着环保需求的提高和2017年8月国际限汞公约在中国正式生效,无汞催化剂的开发迫在眉睫.在无汞催化剂中,钌催化剂制备成本低,具有优异的乙炔氢氯化性能,是非常有竞争潜力的无汞催化剂体系之一。由于乙炔氢氯化反应是路易斯酸催化的反应,无论是汞催化剂还是非汞体系的金属催化剂的活性组分均为氯化物.如果活性中心的酸性太强,会引起乙炔的裂解或聚合造成催化剂积炭失活.因此对负载氯化物的酸性中心结构调控是研发的重点.本文通过配体(硫脲、菲咯啉和L-乳酸)与钌配位来调控钌催化剂的电子结构,研究催化剂活性中心的电子结构对催化剂活性及稳定性的影响.采用氮气吸附、X射线衍射、高分辨透射电镜等对配体修饰的Ru/C催化剂结构进行了表征,结果显示,催化剂的比表面积没有明显下降,且没有发现堵孔现象,也未检测到钌纳米粒子的形成,说明钌物种高度分散.其中以硫脲为配体制备的Ru-Thi/AC催化剂在乙炔氢氯化反应表现了最高的TOF值和稳定性.X光电子能谱及紫外可见吸收光谱表征结果显示,配体的配位原子通过取代RuCl3中的CT与钌离子配位,配位后的钌离子的结合能比未配位的RuC13/AC均有一定程度的偏移,说明通过配体修饰钌催化剂可以调控钌离子的电子结构.进一步关联以后,发现配体修饰的钌催化剂在乙炔氢氯化反应的TOF值和表观活化能与钌催化剂的Ru离子的结合能位置呈线性关系,说明钌催化剂的活性中心的结构和活性中心钌电子结构有关.采用C2H2-TPD表征了C2H2在钌催化剂表面的吸附行为,发现钌催化剂上有两个乙炔吸附物种,且乙炔吸附峰面积随钌离子的结合能增加而逐渐减少.通过C2H2-HCl-TPSr表征证明只有低温脱附的乙炔物种才能发生乙炔氢氯化反应,高温脱附的乙炔物种则易造成积碳.通过NH3-TPD表征了钌催化剂的酸性,验证了催化剂的酸性和失活速率之间的关系,催化剂的酸性越强,催化剂失活越严重.由于NH3的碱性较强,催化剂表面只有一个NH3脱附峰.采用HCl-TPD表征HCl在钌催化剂上的吸附,发现部分配体如硫脲及菲咯啉的氮物种可吸附活化HCl,和钌离子之间存在一定的协同作用,进一步提高了催化剂的性能.本工作提出的配体修饰的方法对高活性高稳定性无汞催化剂的设计合成提供了一个新的思路和简单有效的方法.