摘要：甲烷干重整(DRM)利用CO_(2)和CH_(4)两种温室气体生产合成气,在科学研究和工业应用领域都受到广泛的关注。ni基催化剂是应用最广泛的非贵金属催化剂,但在高温反应过程中会产生积碳导致催化剂失活,影响了其工业化应用。对ni基催化剂在DRM反应过程中的失活过程,尤其是对积碳机理及抗积碳的方法进行了综述,分析了DRM过程中ni基催化剂中不同组分间的相互作用,阐述了ni基催化剂中活性金属、载体和助催化剂等组分间的相互作用对DRM反应中催化剂积碳的影响。通过分析DRM反应在ni基催化剂上的反应途径、催化活性及反应过程中的积碳情况,发现活性金属、载体和助催化剂等组分间的相互作用不仅改善了ni基催化剂的DRM反应性能,并可利用各组分的相互作用,设计出具有抗积碳性能的ni基催化剂。抗积碳催化剂的研究为ni基催化剂在DRM反应中的工业化应用提供了一定的理论指导和研究依据。

摘要：作者针对ni基催化剂上苯经H2 O2 直接氧化制苯酚的实验条件 ,采用正交试验设计方法 ,对影响苯酚收率的因素进行了优化设计和实验 ,用正交表L2 5( 5 6 )来安排实验 .对实验中的6个因素 :反应时间、氨水用量、过氧化氢用量、反应温度、催化剂用量和苯用量 ,各作了 5个水平的考察 ,找到一个该条件下的最优方案 .采用最优化方案进行的实验证明 ,优化所得的这个方案的确是最优方案 .对反应后的催化剂用 3种不同的处理方式处理后再测活性 ,发现催化剂经使用并分离产物后 ,其活性有所下降 ,但可通过氢气还原再生 ,再生后的催化剂的效果与新鲜的催化剂相差不大 ,证明ni/γ Al2 O3

摘要：合成气(CO、H_2)甲烷化是合成天然气的有效途径,ni基催化剂是目前最具有工业化应用潜力的甲烷化催化剂。在催化反应过程中,由于高CO浓度、反应温度,以及原料气中的含硫组分,所以催化剂易发生积碳、烧结和硫中毒,从而导致失活。如何提高ni基催化剂的抗硫性能、抗烧结和抗积碳能力仍是一个挑战。本文分别从金属-载体相互作用、催化剂表界面性质调控以及限域效应这三个方面综述了近年来在提高ni基催化剂抗积碳、抗烧结和抗硫中毒性能领域的最新研究进展,以期为ni基甲烷化催化剂微观结构设计及反应性能调控提供理论依据。

摘要：单位点催化剂因具有较好的活性、较高的原子利用率和目标产物选择性,在基础科学研究及工业生产领域受到了广泛关注.然而,单位点催化剂的合成策略通常较为繁琐,需要精细调控金属活性中心与载体之间的相互作用.较弱的相互作用可能会导致金属活性位点的迁移和聚集,形成金属团簇,进而引发不必要的副反应.另一方面,过分紧密的相互作用可能会限制金属活性位点的原子效率,从而降低反应活性.本文开发了一种简单通用的自分散策略,用于制备金属态单位点催化剂.该方法利用过渡金属活性中心镍在惰性载体(铝和镁)中的自分散行为,成功构筑了含有孤立过渡金属镍活性中心的全金属催化体系.X射线光电子能谱、低能离子散射和球差矫正扫描透射电子显微镜等表征结果证实了镍/铝催化剂中镍物种以金属态存在,且以孤立状态均匀分布于铝基载体的亚表层.在气固相乙炔选择加氢反应中,镍/铝和镍/镁催化剂表现出较好的催化性能,能够实现100%的乙炔转化率和高乙烯选择性.值得注意的是,镍/铝催化剂在碳碳三键选择加氢反应中的催化性能甚至超越了工业界广泛使用的林德拉催化剂.稳定性测试结果表明,镍/铝催化剂在长达90 h的连续反应中,能够维持稳定的乙炔转化率和乙烯选择性,没有明显的活性下降,进一步印证了其在工业应用中的潜在价值.结合动力学分析、原位红外光谱、氢-氘-乙炔脉冲响应实验以及理论计算等结果,详细阐释了镍/铝催化体系上乙炔选择加氢的反应机制.结果表明,氢气分子优先在镍/铝催化剂表面吸附并发生解离,生成氢原子,随后与乙炔分子逐步反应生成乙烯.在该过程中,氢气的解离活化是整个反应过程的决速步.此外,还进一步探讨了镍/铝催化体系对液相炔烃、炔醇选择加氢的性能,发现该催化剂可以在较为温和的条件下高效催化不同官能团修饰的炔烃、炔醇的选择加氢反应,同时保持高底物转化率和较好的烯烃、烯醇选择性,且表现出较好的循环稳定性.综上所述,本文发展了一种全金属单位点催化体系的通用构筑策略,不仅扩展了单位点金属催化体系的合成方法,同时利用全金属体系的本征优势,为化学转化反应过程提供了新的思路.上述发现为设计合成新型高效催化体系提供了重要的理论和实验依据,有望在精细化学品合成工业中得到应用.

摘要：为降低生物质裂解过程中副产物乙酸含量,避免对设备的高腐蚀性,通过湿法浸渍制备ni基催化剂,在此催化剂上进行乙酸水蒸汽重整反应,考察了原料比例和反应温度对乙酸转化率的影响,结果表明,在乙酸与水体积比为1:12、反应温度为600℃下,获得了100%的乙酸转化率。Mg助剂的加入能够有效提高催化剂的抗积炭性能,在长达600min的寿命实验中活性一直维持在100%乙酸转化率。

摘要：尿素电氧化反应作为尿素电解制氢和直接尿素燃料电池共同的半反应,是实现含尿素废水绿色处理及资源化利用的重要反应。然而其复杂六电子转移过程导致的缓慢动力学,及反应过程中涉及多种中间体的生成与转化,使得催化剂活性低且稳定性差,因此有必要结合原位表征技术探明催化机理以科学理性设计尿素电氧化催化剂。针对基于电化学原位技术的尿素电氧化反应相关研究,从反应机理、反应路径和催化剂改性机制3个方面进行分类综述,着重探讨采用电化学原位红外光谱和电化学原位拉曼光谱的尿素电氧化催化机理,通过分析反应过程中键断裂与键生成及各种特征峰的变化规律,深入探索尿素电氧化反应强化策略。最后,展望基于原位技术的尿素电氧化研究的发展方向,以设计开发高效稳定电催化剂推进其应用。

摘要：阐述了电解水析氢的反应机理及碱性析氢动力学缓慢的起因,介绍了碱性析氢催化剂设计的双活性位点理论和氢结合能(HBE)理论。以目前主要研究的ni基、Mo基及Ru基催化剂为代表,从非铂基碱性析氢催化剂合成设计、活性位点及其催化析氢机理进行了简要综述。目前碱性析氢催化剂仍存在一些挑战,如析氢反应(HER)性能评价缺少膜电极测试数据;催化剂的设计制备大多基于顺序实验和试错方法,缺乏对真实电解条件下催化剂表界面的动态追踪研究。未来研究应致力于深入探究碱性析氢的反应机理,借助原位表征研究中间物种及反应过程,从原子尺度解释催化剂结构与析氢活性之间的构效关系,基于理论研究高效制备高活性和高稳定性的析氢催化剂。

摘要：CO甲烷化在煤制天然气技术中起着重要作用,ni基催化剂作为目前研究最多的甲烷化催化剂,仍存在低温活性差、高温易烧结和易积炭等问题。针对这些问题,采用改进的溶剂蒸发诱导自组装方法,设计制备了不同含量Nd物种修饰的ni-Nd-Al三元有序介孔甲烷化催化剂。采用N_2-物理吸附、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等分析方法对反应前后催化剂的结构和形貌进行了表征,并考察其CO甲烷化反应催化性能。结果表明,制备出的ni-Nd-Al甲烷化催化剂均具有有序介孔结构,ni和Nd物种均匀分布在孔道内。适量Nd物种的加入有助于减小ni颗粒的尺寸,提高其分散度和对H_2的吸附能力,进而提升催化剂的活性。有序介孔结构的限域效应有助于提高催化剂抗烧结和抗积炭能力。

摘要：化石燃料的使用,导致大量CO_(2)温室气体排放,由此引起了一系列环境和气候问题。主要温室气体CO_(2)和CH_(4)的处理和利用已迫在眉睫。CH_(4)-CO_(2)干重整(DRM)将CO_(2)和CH_(4)转化为工业原料气合成气,可以实现2种温室气体的利用。贵金属催化剂对DRM反应表现出优异的催化活性和抗积碳性能,但由于资源有限、价格高,限制了其应用。非贵金属ni基催化剂的催化活性不仅可以与贵金属相媲美,且来源丰富、价格低,是最有可能被产业化的催化剂之一。但ni基催化剂存在易烧结和积碳的问题。研究者对ni基催化剂进行了大量改性工作以提高其催化活性、抗烧结能力和抗积碳能力。为更全面深入认识DRM反应及其ni基催化剂,首先综述了CH_(4)-CO_(2)重整反应的热力学、反应机理和动力学。热力学研究表明,高温低压有利于DRM反应进行;但至今没有适合于所有催化剂统一的反应机理,不同催化剂的反应机理和速控步骤不同。进一步对影响ni基催化剂性能的载体、助剂、制备方法和焙烧温度主要因素进行分析,结果发现载体、助剂、制备方法和焙烧温度对催化剂活性组分的分散度、载体与活性组分的相互作用力和表面酸碱性有显著影响,进而影响催化剂的活性和稳定性。介绍了新型结构的ni基干重整催化剂进展,发现新型结构催化剂的限域效应可以有效提高催化剂的抗烧结和抗积碳能力。最后,对ni基DRM催化剂未来的研究方向进行了展望,为未来新型高效催化剂的设计和开发提供新的思路。

摘要：合成具有抗烧结和抗积碳性能的ni基催化剂是CO甲烷化催化剂设计的难点,而利用催化剂载体特定的结构对活性金属纳米颗粒的空间限域效应是提高镍基催化剂活性和稳定性的有效策略。以一步法制备的ni/UiO-66为前驱体,经焙烧和还原,获得了一系列具有网状结构的ni/ZrO_(2)催化剂。针对反应强放热的特点,三维网状结构在稳定镍颗粒的同时,三维空隙结构能够有效移除反应中的局部热点,并且金属ni与载体ZrO_(2)紧密的界面结构有效地提升了催化剂的活性和稳定性。结果表明,一步法制备的ni/ZrO_(2)催化剂的反应活性和稳定性均优于浸渍法制备的ni/t-ZrO_(2)催化剂,在压力1 MPa,t=325℃,WHSV=15000 mL·g^(-1)·min^(-1)条件下,ni/ZrO_(2)-N催化剂的CO转化率达到86%,反应120 h后催化剂网状结构保留完好,反应活性和选择性保持稳定。CO甲烷化结果表明,网状结构催化剂的设计策略可以拓展至对其他活性金属进行限域以提升其反应活性和稳定性。