催化劑技術(shù)的新發(fā)展

1、催化劑技術(shù)的新發(fā)展2010年9月1目錄碳納米管微纖狀載體非晶態(tài)合金碳化鉬、碳化鎢代替貴金屬2一、碳納米管（CNT）碳納米管結(jié)構(gòu)單層 直徑0.483nm多層 直徑310nm長度m量級3單層碳納米管排列方式413%的碳原子以7-5-5-7方式排列形成凸出的奇異點凸出的碳原子化學(xué)活性高，易發(fā)生反應(yīng)5碳納米管的制備電弧法（Arc-discharge） 激光消融法（Laser Ablation）化學(xué)蒸氣分解（沉積）法（CVD）6 電弧法 石墨電極 Ar氣、 100 Torr、電流100A7激光消融法催化劑：Ni、Fe、Co，溫度12008CVD法催化劑：Ni、Fe、Co，溫度6001000碳源：CH4、

2、C2H4、LPG9碳納米管陣列10多壁碳納米管的TEM照片11流化床CVD法Fe或Ni基催化劑，70m、90012碳納米管的性質(zhì)大鍵電子云向管外擴展，管外壁呈電負性端部和凸出部存在5元環(huán)，活性高容易發(fā)生反應(yīng)高的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率高的抗拉強度高的比表面積耐熱穩(wěn)定性13碳納米管的提純、開口和剪切脫除無定形碳：350空氣氧化脫除催化劑金屬：鹽酸溶液煮沸脫除富勒烯C60：過濾彌補結(jié)構(gòu)缺陷：1000以上惰性氣體保護下退火開口：硝酸氧化剪切：硝酸溶液內(nèi)長時間超聲，可制得數(shù)百nm長度的CNT14CNT作為催化劑載體優(yōu)勢：高的比表面積活性金屬高度分散，幾個nm活性金屬在管外表面，反應(yīng)物分子的擴散阻力小大鍵本身的吸

3、附作用高的熱導(dǎo)率，反應(yīng)熱易于導(dǎo)出 15CNT作為催化劑載體負載方法：直接負載鍵合負載大鍵吸附負載管內(nèi)負載16直接負載浸漬： 氧化后的CNT在K2PtCl4 的乙二醇溶液中回流17Pt載在MWCNT上18Au載在MWCNT上19Rh載在MWCNT上20Fe載在MWCNT上Fe(NO3)3溶液直接浸漬在管口開口的CNT上，經(jīng)過350空氣分解成Fe2O3， 再在350H2還原成FeFe(NO3)3溶液直接浸漬在管口封閉的CNT上，經(jīng)過350空氣分解成Fe2O3， 再在350H2還原成Fe21鍵合負載第一步：在CNT表面接上官能團22鍵合負載第二步：在CNT表面官能團上鍵合金屬原子23大鍵吸附負載24

4、CNT載體催化劑的催化活性Rh催化劑合成C2 氧化物是CNT管內(nèi)負載催化劑是SiO2負載催化劑25CNT載體催化劑的催化活性是CNT管內(nèi)負載催化劑是CNT管外負載催化劑合成氣制乙醇26高活性的原因：內(nèi)壁碳原子的作用促進了CO分子的解離增加了H2的吸附作用27內(nèi)外負載金屬催化劑的活性比較F-T合成 黑的是內(nèi)部負載、空白的是外部負載28蒽加氫為例Rh-CNT：25，H2壓力10atm,1h，蒽全部加氫Rh-活性炭：同樣條件，2h也沒有反應(yīng)29乙腈HDN反應(yīng)活性對比30二、微纖狀載體由纖維狀金屬、非金屬材料通過造紙的方式制備而成31纖維與微球堆積多孔結(jié)構(gòu)材料空隙率與有效孔徑的關(guān)系32制備過程微米纖維

5、在水中分散、濕式造紙、燒結(jié) Product 33成品的形狀及照片34應(yīng)用舉例氨分解制氫3%8m-Ni纖維加35%Ni-Ce/Al2O3 (100200m) Ni Ce/Al2O3 (2mm)在相同的轉(zhuǎn)化率下，兩種催化劑相比微纖結(jié)構(gòu)催化劑反應(yīng)溫度可降低，床層體積可降低倍35三、非晶態(tài)合金短程有序、長程無序堆積熱力學(xué)屬于非平衡亞穩(wěn)態(tài)由金屬類金屬組成（、）表面缺陷密度高、有大量配位不飽和的活性位36非晶態(tài)合金制備方法急冷法將熔融態(tài)的合金急劇冷卻（106K/s） 石科院Ni-RE-P催化劑與Al一起熔融急冷，再用堿把Al溶解除去，值得骨架性加氫催化劑直接還原法在金屬鹽溶液中滴加KBH4溶液，或反過來滴

6、加生成沉淀物浸漬還原法先將金屬鹽溶液浸漬在載體上，干燥后再加入KBH4溶液在載體上生成非晶態(tài)合金；或反過來浸漬37非晶態(tài)合金催化劑的優(yōu)點顆粒直徑在納米量級電子由原子向金屬原子遷移有高的催化活性38非晶態(tài)合金催化劑舉例氯代硝基苯加氫Ni-B催化劑39非晶態(tài)合金催化劑舉例乙炔加氫40四、碳化鉬、碳化鎢代替貴金屬原子填入金屬原子間隙金屬之間鍵長增加金屬電子云收縮、電子云密度增加使其具有貴金屬類似的電子特征晶體結(jié)構(gòu)有MoC1-x(x=00.5) 和Mo2C能達到貴金屬Pt、Rh、Ru、Pa等的加氫活性不會因硫化物而中毒，也不需預(yù)硫化41-Mo2C晶體SEM照片 粒徑3.5m42制備方法程序升溫還原法金屬氧化物在CH4/H2氣氛下程序升溫還原，最終700氣相反應(yīng)法 活性炭與MoO3在Ar氣流中加熱至1300熱分解法金屬有機化合物在高溫下煅燒，分解并形成碳化物液相法鉬酸銨與有機物溶于水，干燥、高溫煅燒43應(yīng)用舉例F-T合成，碳化鉬能達到Ru的活性，且甲烷選擇性低喹啉的加氫脫氮，碳化鉬活性大于硫化鉬煤液化油催化加氫，碳化鉬活性比硫化鎳鉬高倍噻吩