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环保催化剂的应用研究进展

环保催化剂的应用研究进展
环保催化剂的应用研究进展

材料导论论文

论文题目:催化材料在环境保护中的

应用研究进展

院系: 化学与环境科学学院

专业班级: 化工1101

姓名: 王宏

学号: 1111034042

授课老师:艾桃桃

日期: 2013年6月12日

催化材料在环境保护中的应用研究进展

[内容摘要] 环境问题是人类不能回避的现实问题,以环境保护为目的的催化化学在解决环境保护问题中起着核心作用。在催化材料商光催化材料对环境报会起着至关作用。光催化氧化材料能有效地降解有机污染物,已成为研究的热点。综述了光催化材料的反应机理和种类, 阐述了影响光催化反应的条件和提高反应的效率等问题以及其在保领域的应用,并提出了其今后的发展方向。

关键词:催化材料光催化氧化二氧化钛环境保护应用

引言

环境问题是人类不能回避的现实问题,如何消除、减轻或根除由于人类的生产活动而产生的一系列有害污染物质,是人类面临的一个重要课题。以环境保护为目的的催化化学在解决此类问题中起着核心作用。20世纪90年代后期绿色化学的兴起,为人类解决化学工业对环境污染,实现可持续发展提供了有效的手段。因此,新型催化材料与催化过程的研究与开发是实现传统化学工艺无害化的主要途径。本文就环保催化材料及光催化材料在环境中应用研究进展和新型环保催化材料做简单的概述。

一、光催化材料在环境保护中的应用研究

光催化材料主要应用于环境保护, 这种新的污染治理技术具有操作简单、无二次污染、效率高、能耗低等优点,可产生较大的效益。近几年,随着研究的深入, 出现了光催化材料和其它领域的结合,如光催化剂在抗菌、新能源技术、自洁陶瓷、建材等方面的应用。

1、光催化反应体系的研究

目前的光催化研究主要应用于降解有机废水方面。根据催化剂的存在形式不同,反应体系分为悬浮相体系和固定相体系两大类。

1.1 悬浮相体系

悬浮相体系就是把光催化材料的颗粒直接加入待处理的溶液中, 通过搅拌使颗粒均匀地悬浮并充分与溶液混合。由于颗粒的比表面积大,光照充分, 与溶液中的被降解物接触充分, 降解效率高。但由于材料的颗粒细小,难以回收,对后期处理有一定困难,所以在实际中推广应用受限。

1.2 固定相体系

将催化材料制成薄膜或附载于其它材料表面进行光催化反应, 主要是针对悬浮相体系的分离和回收困难而设计的。一般光催化材料的载体有玻璃球、沙粒、陶瓷、硅藻土或反应

器的内表面等。附载后的材料光催化活性降低,但反应能连续进行, 操作稳定, 无后期回收处理的困难, 有实际应用意义。因此目前主要是研究固定相体系结构。陈士夫等将TiO2 固定在空心玻璃球上降解农药。李素芹等将TiO2 附载于活性炭上, 均取得了良好的光催化效果。目前, 制膜的方法很多,主要有粉体烧结法、溶胶- 凝胶法、沉积法、浸渍法等,但最常用的是溶胶- 凝胶法。因应用溶胶- 凝胶法技术制备的膜有较高的催化活性, 分布均匀,牢固性好,工艺简单,故被广泛采用。但这种方法也存在膜厚不易控制、附着力差、容易产生龟裂等不足。

2、提高光催化反应的条件研究

2. 1 “外场”对光催化性能的提高

最近已经有学者指出, 如果给光催化氧化反应加一个“外场”,催化效果会得到很大的提高。

2.1.1 外加电场对光催化的影响

将两个电极置于光催化反应器中, 并施加电压,实验证明光催化效率得到明显提高。随着电压的增大,光催化效率提高。但电压也不是无限地增大,而是存在一最佳值。它与光催化剂的种类和被降解的有机物有关。电场促进光催化反应的原因是由于施加电压减少了光催化过程中电子与空穴的复合,从而提高了反应效率。Vinodgopal 等在导电玻璃上制备了耦合的SnO2/TiO2 薄膜,在光催化反应中发现施加一定的正向偏压后, 薄膜的光催化活性提高了十倍。何春等用三维电极电化学反应器处理有机废水。结果表明, 外加电压10V时,苯胺去除率接近最大值,明显优于不加电压的降解率, 提了废水的电解效率和处理量。吴合进等研究EEPAC(光电组合催化或增强型电场协助光催化) 发现苯酚的降解率为82.8 % ,而普通的光催化降解率仅为33.6 %。

2.1.2 外加微波场对光催化的影响

李旦振等研究发现微波场内的光催化反应得到加强。微波使光催化体系迅速升温,十分有利于胶体粒子的形核和成长, 改变了催化材料的结构,促进光催化材料表面的光的吸收,提高了光催化材料的光激发电子跃迁的几率。同时使羟基生成游离基,羟基有很强的氧化性能,从而提高了光催化反应的催化效率。

2.1.3 超声波场对光催化的影响

因光催化氧化反应中催化材料容易产生团聚效应,因而影响了其催化性能,安太成等研究了超声波场下的TiO2 光催化活性艳橙水和苯胺及其衍生物的反应。实验表明, 在超声波场的条件下,艳橙水脱色率达到了97.8 % ,而无超声存在的条件下脱色率仅为66.1 %。超声

光催化的速率明显比光催化和超声波降解的反应速率高。由此可见超声波场存在的光催化氧化反应是很有应用前景的新技术。

2.1.4 外加磁场对光催化的影响

现有研究发现,磁场有助于自由基的生成,因此能提高光催化材料的降解效率。姜焕伟等在降解氯苯的研究中发现, 外加磁场可以促进氯苯类有机物的光催化降解。随着磁场场强的增加,氯苯光催化降解速度加快,半衰期变短。磁场场强为0. 32 T时, 光降解速率常数为0. 754 h - 1 , 比无磁场时提高了12.5 %。离子掺杂对光催化性能的影响金属离子掺杂就是通过反应将金属离子转入TiO2 晶体结构中。掺入不同的金属离子,其结果也不同。金属离子掺杂可以使TiO2 的带隙变窄,使光催化材料的吸光范围加宽, 能有效地利用太阳能。此外,金属离子可以抑制电子与空穴的复合时间,界面电荷传输速率变大,使光催化活性大大提高。近年来国内外已有大量的报道关于掺杂金属离子的研究, 如掺Fe3 +、Ag +、Cu2 +、La3 +等。PingYang等向纳米二氧化钛粒子中掺杂Fe 3 +和Eu3 + , 当掺杂量分别为1 %和0. 5 %时, 二氧化钛的催化率明显地增长。孙晓军等研究发现, 对TiO2 进行Pt4 +及Fe3 +的共掺杂, 可将激发光的波长范围扩大到600 nm附近,从而使TiO2 催化活性大大提高。Wu Shui - Xin 等研究了掺铜的TiO2 ,并通过XPS 对改性的催化剂进行了分析。结果表明改性后的催化剂光生载流子分离和界面电子转移加快,改善了其光催化性能。由于我国独特的稀土资源优势, 国内研究者把目光转向了稀土掺杂。王朋等用稀土离子掺杂的TiO2 降解藏花红, 结果表明稀土离子抑制了光生载流子的复合率,提高了光吸收率。

2.2 光催化反应在环保中的应用现状

2.2.1 降解有机废水

有机废水对环境的影响最为严重,例如:染料废水、农药、卤代有机物、表面活性剂等,其特点是普通的方法难以降解,在环境停留的时间长。最近几年, 研究光催化反应降解有机废水的报道很多。它们都可以用光催化剂在有条件的光照下逐步分解为CO2、H2O 与简单的有机物等。李耀中等通过光催化降解三类难降解的有机工业废水(印染废水、制药废水、农药废水) , 取得了较好的效果。多数实验条件下150 min 后三类废水的COD率大于70 % ,BOD5/ COD 值提高到0. 4 以上。张新荣等用附载光催化的方法降解有机磷农药, 敌百虫的降解率达80 %。Hidaka 等对表面活性剂的降解做了系统的研究。实验表明,含苯环的表面活性剂比仅含烷基或氧烷基的更容易降解实现无机化,直链部分降解比较慢。降解无机污染物光催化反应也能还原无机污染物中的有毒离子。在1977 年就有关于处理Cr2O72 -离子水溶液的报道。用光照将Cr2O72 -还原为Cr3 +。和降解有机污染物相同,降解无机物可以用下式来表

示:Inorginic pollutants + O2 CO2 + H2O+ Mineral acids + 其他无害物质Bhakta 等研究了TiO2 等光催化剂将CN -氧化为OCN - ,然后进一步氧化为CO2、N2、NO3-的过程。光催化剂通过光催化反应还可以使多种有害气体分解为无害气体,比如对汽车、摩托车等尾气的NOx 和工厂排放的SO2 都有很好的降解率, 而本身却在反应中不消耗。其他除以上光催化降解有机和无机污染物外, 光催化材料具有的超亲水性能, 使其表面不能与油污等牢固结合,故其表面有防尘、防污、防雾、易干等功能。在陶瓷表面镀有一层光催化材料,在紫外灯或太阳光的照射下产生催化作用, 可以分解有机物和除臭等功能,从而达到洁净的效果。日本的TOTO 公司已经在世界上首次开发出自洁建筑卫生陶瓷。另外,光催化材料的氧化作用可以杀死细菌, 其原理一般认为光催化产生的空穴和形成于表面的氧离子表面态能与细菌组织进行生化反应,导致细菌的死亡。光催化材料制备的卫生陶瓷表面在室内荧光灯照射下, 1 h 之内可以杀死99 %附着的细菌, 因此光催化卫生陶瓷有很好的应用前景。

3、光催化材料的发展方向和应用前景

从目前的情况来看, 光催化氧化技术具有很好的应用前景和巨大的发展潜力。但是由于该方法是近十几年才发展起来的, 许多方面的研究还不是很成熟, 故大量的研究只是停留在实验室阶段。其中西方和日本的起步较早,我国是最近几年才开始重视和开展关于光催化氧化反应的工作。光催化材料的研究趋势主要集中在以下几个方面:

3.1 TiO2 和钙钛矿结构的材料已经受到人们越来越多的重视。由于其成本低,催化活性好,有利于工业化大生产, 未来几年对光催化材料的研究主要集中于此。

3.2 目前的研究都是用汞灯等作为激发光源,由于其成本高等原因, 故很难实现光催化氧化反应的工业化。利用新的光源—太阳能是研究的关键。但是太阳光中能用于光催化的紫外线能量只占全部能量的3 %~ 5 % ,如何加宽材料的吸光范围从而更有效地利用太阳能是今后研究的重点之一。

3.3 对光催化反应加外场的研究是最近几年才开始的, 比如光催化材料在电场、微波、超声波的作用下光催化能力得到了很大的改善, 可以确信,关于外场的研究有很广阔的应用前景,并成为光催化氧化反应产业化的关键。

二、催化材料在环境保护中的应用研究进展

1、环境保护催化材料的定义

环保催化材料是指用直接或间接的方法处理有毒、有害物质,使之无害化或减量化,以保护和改善周围环境所用的催化剂。环保催化剂的范畴从广义上讲,可以认为是对环境保护有益的所有催化剂,包括不要或不产生有害副产物的催化合成过程;从狭义上讲,就是与温

室效应、臭氧层破坏、酸雨范围的扩大化及水体污染等的改善所涉及的催化剂种类。环保催化材料分为直接和间接两种。例如,从排气中除掉氮氧化物(NO X)用的催化剂属于直接的;而燃烧过程中用来抑制NO X产生用的催化剂属于间接的。

2、环保催化剂的应用研究进展

2.1 贫燃车用催化剂

柴油发动机在贫燃条件下操作时,汽油发动机空燃比(空气和燃料之比) 大于17:1,甚至更高。此时,发动机的动力性能可大大提高,降低了CO、烃类化合物、CO2的排放,然而NOx的排放量却大大增加。对目前流行的三效贵金属催化剂来说,如此高的空燃比已超出正常操作范围,故不能有效提高对NOx的还原。因此应开发在贫燃条件下且能提高NOx转化率的新型车用催化剂,在贫燃条件下催化还原NOx已引起研究人员的兴趣。一旦这种催化剂研究成功,将在柴油发动机和贫油型汽油发动机的车辆上得到广泛应用。

2.2烟气脱硫的研究

烟气脱硫最好的方法就是将SO2选择性的催化还原为元素硫。此法既能消除烟气中SO2的污染源,又回收了产品即固态元素硫,该产品不仅运输方便还可重复再利用。目前选择性催化还原SO2得到元素硫的方法大都处于研究阶段。存在的问题是烟气中过量氧对还原过程的干扰问题和催化剂的中毒问题。

2.3 高浓度难降解有机废水的催化氧化处理

随着医药、化工、染料等行业的发展,高浓度难降解废水越来越多,它们的废水的特点是污染物毒性大,污染物浓度高,难以生物降解;无机盐含量高。处理此类废水最有效的方法之一是化学氧化法。目前高效湿式催化氧化技术是热门研究课题。此法可直接氧化水中的有机污染物或将水中大分子有机污染物氧化成小分子有机污染物,以提高废水的可生化性。配合生化法处理后能较好地除去水中的有机污染物。此法常用氧化剂来增加催化氧化有机污染物的能力,可以用的氧化剂有: 空气、双氧水、臭氧、次氯酸钠和二氧化氯等。此法的关键是高效非均相氧化催化剂的开发。

2.4 环保催化剂的种类及利用现状

地球环境问题的内容有多种,目前迫切希望解的问题有:温室效应、臭氧层破坏、酸雨范围的扩大化、重金属等环境污染物质的排放、热带雨林的减少和土壤沙漠化等。其中前三个问题,是由排放到大气中的化学物质引起的。例如,二氧化碳(CO2 ) 、甲烷(CH4 ) 和亚氧化氮(N2O) 都与温室效应有关,氟利昂及N2O 破坏臭氧层,二氧化硫(SO2 ) 和NOX是形成酸雨和光化学烟雾的主要因素,除掉或减少这些污染物质,主要是通过化学方法来解决。由于上述

污染物质在排放过程中所涉及的反应物的量偏低,反应温度不是太高就是太低,反应物和催化剂接触时间特别短等特点,因此,环保催化剂与其他化学反应用的催化剂相比,对催化剂的活性、选择性和耐久性等要求更高,制作更难。

2.5 新型环保催化材料

2.5.1 硅酸盐材料蒙脱土等天然粘土具有类分子筛的结构,是催化剂载体和处理污水中重金属离子的良好吸附剂。它被广泛地作为汽车尾气净化、烟道气脱硫、脱硝及有机废气催化燃烧等环保催化剂的载体。

2.5.2 TiO2是一种N型半导体,具有良好的光敏导电性,常做催化剂载体。现在TiO2被广泛用于光催化材料和电极催化材料,涂有活性TiO2的自洁玻璃、瓷砖、家具、窗帘布,在阳光和灯光的照射下自动催化和净化着室内的空气。

2.5.3 生物催化工艺通常是以无毒无害的生物材料为原料,在常温常压下即可反应,工艺简单。生物催化剂的转化率高、专一性强、副产物少、可反复使用,因此是一种理想的绿色催化剂。

2.5.4 室温离子液体既可作为酸催化剂,又是一种绿色溶剂。具有制作方便、毒性低、价廉、不可燃烧、性能可调等优点,被预言是有可能引起一场化学工业革命和工业应用前景较好的环境友好催化材料。

总结语

催化材料在发展工业、农业及提高人民生活等方面都起过巨大作用,有人预料,在本世纪中,催化材料在解决地球环境问题中也将起到同等重要的作用。日本催化工作者表示,催化研究将从“石油化工催化”进入以消灭有害物质为目的的新的“环保催化”时期。因此,未来环保催化材料的发展方向主要是寻找深度或超深度脱硫及脱氮用的高活性稳定催化材料,或者是能同时达到深度或超深度脱硫脱氮用的复合型催化材料。总之,新开发的环保用催化,必须随着环境标准的不断提高而进行改进,零污染。

参考文献

[1] 吴越著. 催化化学(下册) . 北京: 科学出版社, 1998.

[2] 胡辉,谢静,李劲. 环保催化剂在环境保护中的应用研究进展[J]. 华中科技大学环境科学与工程学院,中国地质大学材料科学与化学工程学院,2008,3(2).

[3] 梁立坤,韩利华.环保催化剂的研究进展[J].河北理工学院化工系,2008(3).

[4] 吴越著. 催化化学(下册) .北京: 科学出版社,1998.1428-1452.

[5] 吴忠标,蒋新,赵伟荣.环境催化原理及应用.北京:化学工业出版社,环境·能源出版中心.2006(1):523-526.

[6] 黄建彬.工业气体手册[M].北京: 化学工业出版社, 2002.

[7] 王斌,黎白钰,张慎靖,徐庆,高付亮,王兴栋.绿色催化剂的应用及进展.兰州交通大学化学与生物工程学院,2008.7,1(7).

[8] 郝玉昆,孙佩石.湿式催化氧化法(CWO)处理高浓度有机废水研究[J]. 云南环境科

学,2008,22(增刊).

[9] 王政.TIB环保催化剂产品的性能及应用.和氏璧化工,2009.11,37(11).

[10] 黄仲涛,耿建铭.工业催化.北京:化学工业出版社,2006.8:121-131.

[11] 李建政, 任南琪等. 有机废水发酵法生物制氢技术研究[J].太阳能学报, 2008 , 23

[12] 王尚弟,孙俊全.催化剂工程导论.北京:化学工业出版社,2001.8(1):407-411. 1428 —1452

聚氨酯泡绵环保催化剂CUCAT-HX(取代有机锡)使用说明

聚氨酯泡绵环保催化剂CUCAT-HX(取代有机锡铋) 1、性状描述 本产品外观为茶黄透明液体,密度1.18g/cm3(25℃),粘度1000mPa.s(25℃);具特殊化合物气味,易溶于一般聚氨酯原料如聚醚、聚酯多元醇等,微溶于水。 本产品不含溶剂,不含八大重金属、有机锡、偶氮、邻苯酸盐等有毒成分,使用本产品合成的聚氨酯材料,能通过美国和欧盟等严苛环保法规。 2、独特性能 有机锡催化剂在聚氨酯泡沫中一直占据主导地位,但有机锡毒性和对环境的危害近年来引起聚氨酯业界的热议和重视,其淘汰和替代工作也列入很多泡沫生产厂家的日程,同时市面上 也出现了环保有机锡催化剂和有机铋催化剂等作为传统有毒有机锡的替代品。但因为锡金属在 化学价态上的活泼性和易变价性,致使所谓的环保有机锡的环保具有很大的不稳定性,无法确 保其100%的环保性,更兼昂贵的价格,导致泡沫企业拒绝使用;而有机铋催化剂固然环保,也 有一定凝胶作用,但后段凝胶催化作用太弱,往往加入量巨大仍出现塌泡、开裂、表面发粘不 光亮等问题,同时也存在水解失效弊端,不能在系统料中稳定存在,必须生产现场添加。 CUCAT-HX系针对聚氨酯各种发泡产品中起凝胶作用的有毒有机锡的淘汰和取代而开发。 其对异氰酸酯和羟基(-OH)的催化反应具有前期平缓后期加强特点,物料流动期较长,允许 有更长的起发时间,但后期更促进凝胶强度的加强,比常用有机铋催化剂活性高3-6倍,避免后 期因催化活力不足造成的塌泡、开裂、表皮发粘不光亮等情况出现。 CUCAT-HX性能稳定,即使高水含量系统料中也能长时间稳定存在而不产生分解和失效现象,使生产工艺更稳定,这是有机锡、铋催化剂无法达到的优势。 3、应用领域 本产品可用于各种聚氨酯泡沫生产,尤其推荐使用于模塑泡沫、自结皮、微孔弹性体等领域,用于生产鞋底、方向盘、汽车座椅等等产品。 4、使用说明 本产品使用时加入多元醇(Polyol,P料)组份。因配方不同,建议系统料生产厂家针对不同配方自测适用期。 使用量与产品体系和密度等有关,一般用量为P料重量的0.1~0.5% 。平常使用时必须保证盛装本产品的杯子或其它容器是干净和干燥的,并保证使用后注意马上封闭罐口,避免敞开 放置。 5、规格储存 包装规格:25/200kg/桶。储存于干燥阴凉仓库内,避免日光照射和雨淋。不开封保质期一 年。 特别声明:我们所提供之说明及技术建议(无论是口头、书面或通过实验途径)均不构成任何保证,并在有关第三方权益出现时仍然适用。我们的建议并不表示客户可以免去验证我方 建议的有效性及试验我方产品在相关使用过程中的适用性的责任。客户在我方的技术建议的基础上使用我们产品的方法、过程以及由此生产出的产品已超过我方可以控制的范围,因此 客户应自己负责。并且,如果发生任何赔偿争议,我们只负责承担我们的产品本身的价值,不承担任与我们的产品牵连的其他任何附加的价值或赔偿.

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

环保催化剂

环保催化剂的应用与研究进展 王洪涛 (中南大学化学化工学院长沙 410012) 摘要:环境间题是人类不能回避的现实问题,环保催化剂在解决环境污染问题上具有很大的潜力,本文主要介绍了环保催化剂在环境保护中的一些应用,并对其将来的发展做一下展望。 关键词:环保催化剂;研究;进展;应用 Abstract: The environmental problem is the unavoidable reality of human, environmental catalysts to solve environmental pollution problems has great potential, this paper describes the environmental catalyst for some applications in environmental protection, and to do what their future development prospects . Keywords: environmental catalysts; research; progress; application 1.前言 保护环境和地球上有限的资源,最好的办法是不产生污染物,为此,必须从产生这些污染物的化学反应的本身去寻找解决环境污染的办法。治理“三废”的环境保护方法实际上有两大类:一类是对排放污染源的处理,也就是传统意义上的“末端治理”法,即将排放污染源中的毒物降解成无毒的或毒性小的物质,使其符合环境法法规的要求再行排放。另一类是对产生污染源的整个工艺过程进行根治,这就是现在提倡的绿色化工的内涵,即尽量不使用有毒、有害的原料和溶剂,从而实现毒物和废弃物的零排放,并使生成的产物可以重复利用。然而,无论环境污染的“末端治理”法,还是绿色化工的实施,都离不开催化剂。椐统计,80%以上的化学反应与催化剂有关【1】。据世界市场研究机构福斯特与沙利(Frost&Sulivan)公司的预测,在今后的十年内环保催化剂将增长13%【2】,每一种新型催化材料的发现及新催化工艺的成功应用都会引起相关工艺的重大变革。 环保催化剂的范畴从广义上讲,可以认为是对环境保护有益的所有催化剂,包括不要或不产生有害副产物的催化合成过程;从狭义上讲,就是与温室效应、臭氧层破坏、酸雨范围的扩大化及水体污染等的改善所涉及的催化剂种类。本文将讲述狭义上的环保催化剂的利用现状及发展方向。 2.环保催化剂的利用现状 催化剂改变了化学反应的途径和选择性,从而可以获得预期的产物。催化剂减少了有毒气体等的生成,从而净化了空气和水。更给人们的生活带来了巨大的利益和方便,环保催化剂与其他化学反应用的催化剂相比,对环境有巨大的好处。 2.1在室内空气净化中的应用【3】 室内有害气体,主要有装饰材料等放出的甲醛及生活环境中产生的甲硫醇、硫化氢、氨气以 及各类臭气等。作为空气净化材料TA 光催化剂与一些气体吸附剂(沸石、活性炭、Si0X等)相结合,在弱紫外光激发条件下,就可有效地将吸附于其表面的这些物质分解、氧化,从而使这些物质降低或去除。 对室内主要的气体污染物甲醛、甲苯等的研究结果表明,污染物的光降解与其浓度有关。100×106护以下的甲醛可完全被TiO2光催化分解为CO2和H2O。而在较高浓度时,则被氧化成为甲酸。高浓度甲苯光催化降解时,由于生成的难分解的中间产物富集在TiO2周围,阻碍了光催化反应的进行,去除效率非常低。但低浓度时,TiO2表面则没有中间产物生成,甲苯很容易被氧化成CO2和H2O。实际生活空间场合,甲醛、甲苯等有机物的浓度都非常低。在居室、办公室窗玻璃、陶瓷等建材表面涂敷Ti场光催化薄膜或在房间内安放TiO2光催化设备均可有效地降解这些有机物,净化室内空气。此外,TiO2光催化薄膜对乙醛等臭气的光照射反应显示:当臭气体的初始浓度大时(5000个单位体积浓度),只有在紫外光照射下才具有明显的消臭效果,而

聚氨酯泡沫环保催化剂 CUCAT-HX(取代有机锡)

聚氨酯泡沫环保催化剂CUCAT-HX(取代有机锡) 1、性状描述 茶黄透明液体,密度 1.00g/cm3(25℃),粘度108mPa.s(25℃);具特殊化合物气味,易溶于一般聚氨酯原料如聚醚、聚酯多元醇等,微溶于水。 本产品不含八大重金属、有机锡、偶氮、邻苯酸盐等有毒成分,使用本产品合成的聚氨酯材料,能通过美国和欧盟等严苛环保法规。 2、独特性能 有机锡催化剂在聚氨酯泡沫中一直占据主导地位,但有机锡毒性和对环境的危害近年来引起聚氨酯业界的热议和重视,其淘汰和替代工作也列入很多泡沫生产厂家的日程,同时市面上也出现了环保有机锡催化剂和有机铋催化剂等作为传统有毒有机锡的替代品。但因为锡金属在化学价态上的活泼性和易变价性,致使所谓的环保有机锡的环保具有很大的不稳定性,无法确保其100%的环保性,更兼昂贵的价格,导致泡沫企业拒绝使用;而有机铋催化剂固然环保,也有一定凝胶作用,但后段凝胶催化作用太弱,往往加入量巨大仍出现塌泡、开裂、表面发粘不光亮等问题,同时也存在水解失效弊端,不能在系统料中稳定存在,必须生产现场添加。 CUCAT-HX 系针对聚氨酯各种发泡产品中起凝胶作用的有毒有机锡的淘汰和取代而开发。其对异氰酸酯和羟基(-OH)的催化反应具有前期平缓后期加强特点,物料流动期较长,允许有更长的起发时间,但后期更促进凝胶强度的加强,比常用有机铋催化剂活性高3-6倍,避免后期因催化活力不足造成的塌泡、开裂、表皮发粘不光亮等情况出现,大幅提升制品表面光洁细腻度。 CUCAT-HX 性能稳定,即使高水含量系统料中也能长时间稳定存在而不产生分解和失效现象,使生产工艺更稳定,这是有机锡、铋催化剂无法达到的优势。 3、应用领域 可用于各种聚氨酯泡沫生产,尤其推荐使用于模塑泡沫、自结皮、微孔弹性体等领域,用于生产鞋底、方向盘、汽车座椅等等产品,可大大提高制品表面光洁细腻度。 4、使用说明 本产品使用时加入多元醇(Polyol,P料)组份。因配方不同,建议系统料生产厂家针对不同配方自测适用期。 使用量与产品体系和密度等有关,一般用量为P料重量的0.1~0.5%。平常使用时必须保证盛装本产品的容器是干净和干燥的,并保证使用后注意马上封闭罐口,避免敞开放置。 5、规格储存 包装规格:25/200kg/桶。储存于干燥阴凉仓库内,避免日光照射和雨淋。不开封保质期一年,超期后如经检验合格仍可正常使用。

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

催化剂在环境保护中的重要应用

催化剂在环境保护中的重要应用 环境问题是人类不能回避的现实问题,如何消除、减轻或根除由于人类的生产活动而产生的一系列有害污染物质,是人类面临的一个重要课题。目前迫切希望解决的问题有:温室效应、臭氧层破坏、酸雨范围的扩大化、重金属等环境污染物质的排放、热带雨林的减少和土壤沙漠化等。其中前三个问题是由排放到大气中的化学物质引起的。例如:二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和亚氧化氮(N2O)都与温室效应有关,氟利昂及N2O破坏臭氧层,二氧化硫(SO2)和NO X是形成酸雨和光化学烟雾的主要因素,除掉或减少这些污染物质主要是通过化学方法来解决,以环境保护为目的的催化化学在解决此类问题中起着核心作用。环保催化是指利用催化剂控制环境不能接受的化合物排放的化学过程,创造舒适环境所用的催化剂。 除去SO2用的环保催化剂 SO2几乎全部由煤和石油燃烧时产生。利用催化剂可以在重油使用前先回收30%—90%的硫,使用的催化剂主要是以Al2O3为载体的Co (Ni)-Mo系列元素;由燃烧排出的硫,传统的除去方法大都采用石灰石泥浆吸收法及其他一些修正方法将硫转化成石膏,但费用较高,这是一般经济实力不强的国家负担不起的,因此,有人提出了以V2O5为催化剂,将SO2氧化制成硫酸,或者以CeO2/ nMgO.MgAl2O3为催化剂先将SO2氧化成SO3,再和固相MgO 反应生成MgSO4,以控制SO X的排放量,最后再将其还原回收H2S。由于将H2S 转化为工业上有用的硫磺,在工艺上比较麻烦,为此近年来,有人又提出了用钙钛矿型稀土复合氧化物和萤石型复(混)合氧化物作催化剂,将SO2直接还原成工业上有用的单质硫的方法,其中钙钛矿型稀土类催化剂主要集中在镧系上,如LaTiO3、LaCoO3、La1 - xSrxCoO3(X = 0.3,0.6,0.7)、La2O2S 以及La2O3的水解产物如LaOOH 等;萤石型复(混)合氧化物作催化剂主要有CeO2、Cu2Ce2O 的复(混)合氧化物,CdZr2O7、Tb2Zr2O7、GeZr2O7等。所用的还原剂主要集中在CO、CH4和H2上。另外,还有人以焦炭为催化剂,采用炭还原的方法;以NiO/MgO为催化剂,以氨为还原剂FeO/ r—Al2O3为催化剂,CO为还原剂等,将SO2还原为单质硫,SO2的转化率均在80%以上,所以,这种催化还原法可以从根本上控制SO2所带来的污染。 除去NO X用的环保催化剂 脱NO X是环境保护中防止形成酸雨的最重要的问题,也是环保催化剂研究中最活跃的课题。大部分是高温燃烧时空气中N2和O2产生的,采取控制的措施有两点:一是燃烧方法的改进;二是对产生的NO X作后处理。后处理的方法是催化还原法,即在固体催化剂存在下,利用各种还原性气体(H2、CO、烃类和NH3等),以至碳和NO X反应使之转化为N2气的方法。工业排放尾气的脱NO X 所用催化剂为V2O5—TiO2,这种催化剂既可用在燃烧时产生的尾气,又可用在重油燃烧时产生的尾气。美国和德国最近开发的一种价廉的分子筛催化剂,这种分子筛催化剂可用于已经脱SO X的尾气,但这种催化方法用的NH3价格相当贵,而且在未完全反应的情况下,NH3也是一种危险品,且车载很困难。为了取代NH3,日本开发了一种以Cu离子交换的分子筛为催化剂,碳氢化合物(HC)为还原剂,将NO X分解为N2。除了上述催化还原法外,NO X还可通过催化剂直接分

环保替代锡催化剂SICAT-03

高活性替代锡环保催化剂 SICAT-03 1、性状描述 茶黄色透明液体,密度 1.087g/cm3(25℃),粘度3100±100mPa.s(25℃);具特殊 化合物气味,易溶于一般聚氨酯或有机硅原料如聚醚多元醇、有机硅树脂等。 不含八大重金属、有机锡、偶氮、邻苯酸盐等有毒成分,可通过国际有毒金属限制性环保法规。 2、独特性能在催化有机硅材料固化过程中,有机锡催化剂一直占据主导地位,但有机锡毒 性和对环境的危害近年来逐渐引起重视, 其淘汰和替代工作也列入很多生产厂家的日程,同时市面上也出现了打环保擦边球的所谓 环保有机锡催化剂作为传统有毒有机锡的替代品。但因为锡金属在化学价态上的活泼性 和易变价性,致使所谓的环保有机锡的环保具有很大的不稳定性,无法确保其 100%的环 保性,更兼昂贵的价格,导致很多企业无法使用。 SICAT-03 系针对有机硅树脂和聚氨酯各种发泡产品中起凝胶作用的有机锡的淘汰和 取代而开发,具如下特性: 1)有机硅体系: 对缩聚反应催化活性高,可高效快速促进体系固化速度; 不含锡金属,环保性高,满足出口,产品使用范围广。 2)聚氨酯发泡体系: 对异氰酸酯和羟基(-OH)的催化反应具有前期平缓后期加强特点,物料流动期较长,允许有更长的起发时间; 后期更促进凝胶强度的加强。比常用有机铋催化剂活性高 3-6 倍,避免后期因催化活力不足造成的塌泡、暗泡、开裂、自结皮表皮不光亮、出模后发胀变形等情 况出现。 3、应用领域可用于各种有机硅(MS)树脂体 系、聚氨酯泡沫体系, 有机硅树脂体系推荐用于密封胶、绝缘材料等,用于生产建筑密封胶、防水材料、绝缘漆、浸渍漆等。聚氨酯泡沫体系推荐用于模塑泡沫、自结皮、RIM 微孔弹性体等 领域,用于生产童车/残疾人代步车轮胎、汽车保险杠/方向盘、扶手、座椅等等产 品。 4、使用说明 使用时加入有机硅树脂或多元醇(Polyol,P 料)组份,建议生产现场添加;若预混系统料中因配方体系千差万别需使用方自测催化剂之活性适用期, 使用量与配方有关,一般用量为 0.1~0.5% (质量份数)。平常使用时必须保证盛装本产品的容器是干净和干燥的,并保证使用后注意马上封闭罐口,避免敞开放置。 5、规格储存包装规格:25/200kg/桶。储存于干燥阴凉仓库内,避免日光照射和雨淋。不开 封保质期一年,超期后如经检验合格仍可正常使用。

聚氨酯弹性体环保催化剂NT CAT E-128

聚氨酯弹性体环保催化剂NT CAT E-128 1、性状描述 本产品外观为微黄透明液体,色度(APHA)≤200;密度1.08g/cm3(25℃),粘度950mPa.s(25℃),闪点-6℃;有一定特殊气味,不溶于水,易溶于一般聚氨酯原料如聚醚、聚酯多元醇等。 本产品不含RoHS法规所限制的多溴联苯、多溴二苯醚、铅、汞、镉等,同时不含辛基锡、丁基锡、苯基锡等九类有机锡化合物,使用本产品合成的聚氨酯材料,可通过美国和欧盟等严格环保法规。在聚氨酯某些领域是淘汰传统有机汞、铅等催化剂的取代品。 2、产品特性 本产品针对聚氨酯CASE领域产品(尤其针对聚氨酯弹性体)无气泡的要求而研发,完全不同于常用胺锡类催化剂,本身特有的抑水功能,能有效屏蔽聚氨酯原料中含有的微量水分与异氰酸酯的反应,避免由此产生的CO2气泡(聚醚多元醇无需高温真空脱水即可使用),即使在潮湿的阴雨天气,也能有效避免产品出现多泡、开裂、鼓包、掉皮等现象,该特点与有机汞非常相似。 本产品能强烈催化并平衡羟基和胺基与异氰酸酯的反应,对使用MOCA、BDO等胺、醇类作为固化剂的双组份组合料具有较高的催化效率,无论是TDI或MDI体系,一般可以做到30分钟(甚至更短)内达到脱模所需强度,再经70-120℃后硫化60-30分钟即可达到最终强度,甚至经室温硫化就可达到预期强度,如工艺许可完全可以不需后续的加热硫化而实现室温固化,是典型的低能耗高效率,在弹性体领域比传统高温熔化MOCA的工艺可节省50%以上的成本!是高毒有机汞类催化剂的替代品。 3、应用领域 NT CAT E-128在该系列催化剂中催化活性最强,其在常温下便拥有很强的催化活性,其催化活性与物料温度基本成正比关系上升,且当温度达到120℃时,其催化活性达到最强,比有机汞还要强。NT CAT E-128推荐用于使用MOCA或醇类做固化剂的双组份弹性体组合料及聚氨酯CASE领域其他产品,更有成本优势。尤其适用于脂肪族异氰酸酯(IPDI、HDI、氢化MDI)做固化剂的聚氨酯组合料,如生产透明溜冰鞋滑轮组合料、PU革等,可以最快的加速脂肪族异氰酸酯与羟基和胺基的反应,有效改善脂肪族异氰酸酯的易黄变性,一般常温可以维持3天不变色,极大提高生产的稳定性。 本产品广泛用于聚氨酯CASE领域各种产品,如电子灌封密封胶、胶黏剂、涂料、脚轮、胶板棒、PU跑道弹性体等等,实现低的硫化温度(室温也可)、极大缩短成型和脱模时间(最短1分钟)以达到大幅降低能耗和生产成本的目的,并能提高配方灵活性,提高最终制品的力学性能。 4、使用说明

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。

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:

稀土催化剂在环保领域中的应用

稀土催化剂在环保领域中的应用 摘要:介绍了稀土催化剂在汽车尾气治理、降解印染废水、对城市生活垃圾的处理以及其他领域的研究与应用进展,展望了稀土催化剂在环保产业中的发展前景。 关键字:稀土催化剂汽车尾气治理废水降解垃圾处理 如何高效、经济和无害化地消除或减少由于人类活动而产生的环境污染成为环境可持续发展的核心问题。在解决环境问题过程中,寻求一种既能对环境友好,又能有效降低环境污染物的催化材料至关重要,稀土材料具备这些特性。由于稀土元素具有丰富的能级和特殊的4f外电子层结构,有着特殊的物理和化学性能,不仅本身具有催化性能,而且可以作为添加剂和助催化剂,对其他催化剂进行改性,提高催化剂的催化性能。因此,稀土材料作为催化剂在许多化学过程中得到广泛应用,如化工、冶金、医疗、能源和环境等。本文主要对稀土催化材料在汽车尾气净化等涉及环境保护领域的几个重要过程中的利用和发展现状进行了评述,并就稀土催化材料在环境保护应用中存在的问题及其发展方向进行了分析与展望。 1.稀土催化剂在汽车尾气中的应用 在我国大中型城市,特别是在北京、上海、广州等地,汽车尾气排放已成为主要的大气污染源。在北京市大气污染物排放总量中,平均有83%的一氧化碳、74%的碳氢化合物,以及41%的氮氧化物是由汽车尾气排放形成的。汽车尾气治理产品在20世纪70年代前主要使用三元贵金属(Pt、Pd、Rh)催化剂,尽管这类催化剂具有催化活性高、净化效果好和使用寿命长等特点,但是因其价格昂贵,且负载催化剂的氧化铝载体热稳定性易受影响,因而限制了其广泛使用。稀土凭借其独特的物化性质,能够提高催化剂载体的热稳定性和机械强度,贵金属的分散度、改善催化剂的储氧能力等,在汽车尾气净化方面起着重要的作用。 2.稀土催化臭氧氧化法降解印染废水 印染废水是一种有机物含量高、色度高、生化性能差的难降解有机废水,印染废水处理技术中 COD难以降低和高色度废水难以脱色是两大难点。目前,有效降解印染废水的方法有很多,其中催化氧化是主流的先进技术,尤其是臭氧在处理一些难降解有机物方面占有重要地位,显示出一定的优越性。在传统的臭氧氧化体系中,掺入某些稀土化合物作为催化剂,对臭氧进行同相催化,可以有效降解废水中难降解的有机物,提高臭氧的氧化率。通过进一步实验发 现,以 TiO 2、CuO、Al 2 O 3 为载体制备的负载型稀土催化剂对臭氧进行多相催化, 可以进一步提高臭氧的催化效率。本文通过前期的比较实验发现,以 SiO 2 为载体制备的二氧化硅负载型稀土催化剂,较同类型不同载体的负载型催化剂而言, 具有较高的比表面积,且制备载体的原料 Na 2SiO 3 便宜易得,该催化剂在废水 处理方面优势明显。多相稀土/臭氧催化法具有操作简单、COD 去除率高、处理

解读废烟气脱硝催化剂环保政策

废烟气脱硝催化剂环保政策 1 前言 环保部2014年8月正式发布《关于加强废烟气脱硝催化剂监管工作的通知》(下称《通知》) 和《废烟气脱硝催化剂危险废物经营许可证审查指南》(下称《指南》),将废烟气脱硝催化剂纳入危险废物进行管理。此《通知》和《指南》统一了对废催化剂的认识、理解和做法,规范了废催化剂危险废物经营许可证(下称“危废许可证”)的办理和审批流程,为提升废催化剂再生、利用行业的整体水平,促进脱硝催化剂再生行业在中国的持续、健康、良性发展提供了政策保障。 目前国内催化剂再生处于起步阶段,面临很多的问题。经过对最新出台的《通知》、《指南》以及危险废物的相关政策法规进行认真学习,反复推敲,向各位领导及专家汇报如下: ■术语定义和危险废物类别 ■催化剂再生具有显著的经济效益、社会效益和环保效益 ■废催化剂的收集、贮存、运输、再生、利用和处置均须严格按危险废物的规定执行 ■加大环保执法和考核力度 2 术语定义和危险废物类别 (一)废烟气脱硝催化剂(钒钛系),是指由于催化剂表面积灰或孔道堵塞、中毒、物理结构破 损等原因导致脱硝性能下降而废弃的钒钛系烟气脱硝催化剂。(催化剂再生行业称之为“失活催化剂”) (二)预处理,是指清除废烟气脱硝催化剂(钒钛系)表面浮尘和孔道内积灰的活动。 (三)再生,是指采用物理、化学等方法使废烟气脱硝催化剂(钒钛系)恢复活性并达到烟气脱 硝要求的活动。

(四)利用,是指采用物理、化学等方法从废烟气脱硝催化剂(钒钛系)中提取钒、钨、钛和钼 等物质的活动。 (五)废烟气脱硝催化剂(钒钛系)纳入危险废物进行管理,并将其归类为《国家危险废物名录》中“HW49其他废物”,工业来源为“非特定行业”,废物名称定为“工业烟气选择性催化脱硝过 程产生的废烟气脱硝催化剂(钒钛系)”。 3 催化剂再生具有显著的经济效益、社会效益和环保效益 3.1 废催化剂再生是国家大力支持和鼓励的循环利用、节能环保、利国利民项目。国务院 2013年8月11日发布的《关于加快发展节能环保产业的意见》,特别指出要大力发展脱硝催化剂 制备和再生,这是国家首次对脱硝催化剂制备以及再生做出明确指示。 《通知》鼓励废烟气脱硝催化剂(钒钛系)优先进行再生,培养一批利用处置企业,尽快提高 废烟气脱硝催化剂(钒钛系)的再生、利用和处置能力。 3.2 当前,国家高度重视氮氧化物的减排治理即脱硝的工作,燃煤电厂等企业的脱硝普遍采 用选择性催化还原技术(SCR占95%以上),主要特点是采用催化剂完成脱硝反应。预计到2014年底,已投运脱硝机组容量约6.8亿千瓦(约占全国现役火电机组容量的75%),脱硝催化剂保有量约60 万立方米。 3.3 催化剂的化学寿命一般按24000小时设计,因此新催化剂在运行3-4年后将由于失活而 需要更换。预计从2016年开始,废催化剂的产生量为每年10-24万立方米(约5-12万吨/年),呈 每年递增趋势。更换下来的废催化剂若随意堆存或不当处置,将造成环境污染和资源浪费。废催化 剂的再生处理正是解决这些问题的最佳途径,具有显著的社会效益、经济效益和环保效益。 3.4 经济效益方面:作为燃煤电厂SCR脱硝系统的核心组件,脱硝催化剂成本约占脱硝工程 总投资的35%左右。废催化剂进行再生处理可为电厂节约可观的催化剂购置费用,否则电厂除了需 要投入大量的资金采购新催化剂外还需花费一定费用处理废催化剂。 3.5 社会效益方面:废催化剂进行再生,实现了中国有限资源的循环再利用,节约原材料, 降低能耗。如果不进行再生和利用,将造成资源的严重浪费。 3.6 环保效益方面:大大减少填埋量,有利于环境保护。废催化剂若随意堆存或不当处置, 将造成环境二次污染。 可以预见,脱硝催化剂再生虽然在国内是全新的业务,但中国的SCR脱硝装置大量使用再生 催化剂是大势所趋,脱硝催化剂再生将成为催化剂更换的必由之路。 4 废催化剂的收集、贮存、运输、再生、利用和处置 4.1 产生单位 4.1.1 产生废催化剂的单位应严格执行危险废物相关管理制度,并依法向当地环保部门申报 废催化剂产生、贮存、转移和利用处置等情况,并定期向社会公布。 4.1.2 严禁产生单位将废催化剂提供或委托给无危废许可证的单位从事经营活动。

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