担载钒氧化物催化剂对丙烷选择氧化性能

用等体积浸渍法制备了SBA-15担载的钒基氧化物催化剂,使用X射线衍射（XRD）分析、氮气吸附、紫外激光拉曼、傅里叶变换红外（FTIR）光谱和紫外-可见漫反射（UV-Vis DRS）光谱对催化剂的结构进行了表征,并评价了催化剂对丙烷选择氧化的活性与选择性.实验结果表明SBA-15载体对丙烷选择氧化的活性优于常规的SiO₂载体.SBA-15担载的低载量催化剂是高分散的催化剂体系,在低钒载量（n（V）/n（Si）<2.5%）时,催化剂具有规则的六方介孔结构.低钒载量（n（V）/n（Si）<0.1%）时,隔离四配位的钒氧化物是丙烷选择氧化生成醛类化合物的活性物种;高钒载量（n（V）/n（Si）>2.5%）时,聚合六配位的钒氧化物和微晶钒氧化物是丙烷脱氢或深度氧化的活性物种.     

TiO_2和ZrO_2担载的钒氧化物对柴油炭黑催化燃烧的原位紫外激光拉曼光谱研究

利用紫外激光拉曼(UV-Raman)光谱表征了担载TiO2或ZrO2表面的钒氧化物催化剂的分子结构,采用原位UV-Raman光谱考察了V4/TiO2和V4/ZrO2催化剂对柴油炭黑催化燃烧的真实反应状态.结果表明:随着反应温度的升高,TiO2发生了从锐钛矿相到金红石相的晶相转移;然而,ZrO2载体没有观察到明显的相转移过程发生.担载钒氧化物的结构也与钒的载量有关,当钒的载量m(m是每100个载体金属离子中所含的钒离子数)等于4时,钒氧化物在TiO2或ZrO2载体上达到了单层饱和分散,此时催化剂的氧化还原能力最强.所以,在TiO2或ZrO2担载的钒氧化物催化剂中,V4/TiO2和V4/ZrO2是各自系列催化剂中对炭黑燃烧活性最高的催化剂.在炭黑的催化燃烧过程中,原位UV-Raman光谱检测到表面含氧络合物(SOC)的形成,而且SOC主要以羧基功能团的形态存在.反应气体中NO的存在能够促进SOC的生成.     

不同孔道结构的氧化硅负载钒氧化物催化丙烷氧化脱氢

采用固定床微型反应装置,结合催化剂的原位电子自旋共振光谱、程序升温表面反应和紫外漫反射光谱等技术,研究了丙烷氧化脱氢的介孔氧化硅负载钒氧化物催化剂的性能和表面氧物种的状态及其反应性.结果表明,催化剂载体孔结构是影响钒氧物种分散状态乃至催化性能的一个重要因素.SBA-15负载钒氧化物催化剂因具有较大的比表面积和较大的孔径,不仅具有较高的丙烷氧化脱氢催化活性,而且具有较高的丙烯选择性.复合型钒氧化物催化剂表面与V离子相连的晶格氧物种是丙烷氧化脱氢牛成内烯的主要活性物种,载体表面高度分散的钒氧物种具有较高的丙烷氧化脱氢催化活性.负载型钒氧化物催化剂晶格氧物种是丙烷氧化脱氢转化为丙稀的主要活性物种,CO_2分子可以再生钒氧化物催化剂的晶格氧物种,同时它对丙烯的深度氧化作用较弱,因此在负载型钒氧化物催化剂上CO_2氧化丙烷可高选择性地生成丙烯.     

TiO2和ZrO2担载的钒氧化物对柴油炭黑催化燃烧的原位紫外激光拉曼光谱研究

利用紫外激光拉曼（UV-Raman）光谱表征了担载TiO2或ZrO2表面的钒氧化物催化剂的分子结构,采用原位UV—Raman光谱考察了V4/TiO2和V4/ZrO2催化剂对柴油炭黑催化燃烧的真实反应状态．结果表明：随着反应温度的升高,TiO2发生了从锐钛矿相到金红石相的晶相转移;然而,ZrO2载体没有观察到明显的相转移过程发生．担载钒氧化物的结构也与钒的载量有关,当钒的载量m（m是每100个载体金属离子中所含的钒离子数）等于4时,钒氧化物在TiO2或ZrO2载体上达到了单层饱和分散,此时催化剂的氧化还原能力最强．所以,在TiO2或ZrO2担载的钒氧化物催化剂中,V4／TiO2和V4／ZrO2是各自系列催化剂中对炭黑燃烧活性最高的催化剂．在炭黑的催化燃烧过程中,原位UV—Raman光谱检测到表面含氧络合物（SOC）的形成,而且SOC主要以羧基功能团的形态存在．反应气体中NO的存在能够促进SOC的生成．     

丙烷氧化脱氢不同硅基载体负载钒氧化物催化剂的TPSR表征

研究了钒负载不同氧化硅载体(Silica-gel,SBA-15,MCM-41,fumed-SiO2,Nano-SiO2)的丙烷氧化脱氢(ODH)催化剂的结构特征和催化性能,结合催化剂的程序升温表面反应(TPSR)的差热热重质谱(TG-DSC-MS)和原位紫外漫反射光谱(UV-vis DRS)等技术,研究钒在载体上的分散度和晶格氧的反应性。结果表明:负载型钒氧化物催化剂的活性取决于钒在不同硅基载体上的分散度,高度分散的隔离的四配位V5+是丙烷氧化脱氢的活性位。C3H6选择性主要与催化剂的平均孔径相关联,平均孔径越小,产物C3H6越易发生深度氧化。另外,不同氧化硅载体晶格氧与钒的结合强度对C3H6的选择性也产生影响,结合力较弱的V-O-Si中的晶格氧是丙烷氧化脱氢的燃烧位,且燃烧温度随晶格氧与钒、硅结合强度的减小而降低。而与钒结合力较强的V=O和V-O-V中的晶格氧是丙烷氧化脱氢的选择氧化位。硅基载体形貌和结构的不同导致负载型钒氧化物催化剂丙烷氧化脱氢活性和选择性发生差异。     

SBA-15负载钒氧化物催化剂上甲烷选择氧化反应

对SBA-15负载的钒、钼、钨氧化物催化的甲烷选择氧化反应性能进行了比较,发现VO_x/SBA-15催化剂优于MoOx/SBA-15和WOx/SBA-15催化剂.针对钒氧化物催化剂,考察了不同钒源、不同载体以及少量P元素的添加对催化性能的影响,结果表明以SBA-15为载体的催化剂的性能好于MCM-41和Cab-O-Sil为载体的催化剂;与V₂O₅,VO(C₂O₄)相比,NH₄VO₃是制备性能良好的VO_x/SBA-15的钒源;在VO_x/SBA-15中,添加少量P元素后,HCHO的选择性有一定程度的提高.XRD,N₂物理吸附、UN-Raman和H₂-TPR表征结果表明,负载量低于3 wt%时,钒组分可能主要以高分散的单核的VO_x物种存在,我们推测该物种对甲烷选择氧化制甲醛起关键作用.     

负载型铼催化剂体系与甲醇选择氧化性能的关系

以铼酸铵为前驱体,制备了氧化物负载型铼催化剂并研究其甲醇选择氧化反应的催化性能.结果表明,Fe₂O₃和V₂O₅等氧化物负载型铼催化剂表现出很高的甲醇选择氧化制备二甲氧基甲烷的催化性能,选择性可达90%～94%(摩尔分数).选择氧化反应活性与铼担载量有关.在α－Fe₂O₃担载的铼催化剂中,以担载质量分数为1%～3%铼的催化剂活性最高[450mmol/(h·gRe)],而高于3%的铼担载量,单位铼催化活性逐渐下降.XRD,XPS和脉冲反应等结果表明,铼酸铰负载于α-Fe₂O₃载体上,并于He气氛中焙烧后,所得表面铼物种与担载量有关,当低于单层担载量时以Re⁶⁺占主导,而高于单层担载量时则Re⁶⁺与Re⁴⁺物种共存.     

VOx/ZrO2和K-VOx/ZrO2催化剂的结构与催化碳黑氧化性能

采用等体积浸渍法制备两个系列不同V和K负载量的VOx/ZrO2和K-VOx/ZrO2催化剂.利用程序升温氧化反应(TPO)技术对VOx/ZrO2和K-VOx/ZrO2催化碳黑氧化的活性进行了考察.实验结果表明,当催化剂中V的负载量nV/nZr=4/100时, VOx/ZrO2催化剂的活性最好.添加K能显著改善VOx/ZrO2催化剂的活性,当K的添加量为nK∶nV∶nZr=1∶4∶100时,碳黑氧化的反应温度最低.催化剂的红外光谱和紫外-可见光谱表征的结果表明, nV/nZr=4/100时,催化剂的表面形成聚合的V物种浓度最大.由于聚合的V物种具有较强的氧化还原能力,因而能显著地降低柴油碳黑的氧化温度.当K-VOx/ZrO2催化剂中nK/nV超过1/4时,由于形成KVO3物种,催化剂表面原子的移动性减弱,因而催化活性降低.     

V_2O_5/MO-Al_2O_3(M=Mg,Ca,Sr,Ba)催化剂用于正丁烷催化氧化脱氢反应（英文）

采用浸渍法制备了不同V2O5担载量的V2O5/MO-Al2O3(M=Mg,Ca,Sr,Ba)催化剂,钒物种的前驱体为偏钒酸铵.对制备的催化剂进行了一系列表征,并对催化剂上正丁烷选择性氧化脱氢制取丁烯进行了反应研究.表征结果(包括比表面积、X射线衍射、傅里叶红外光谱、氢气程序升温还原和拉曼光谱)显示,不同碱土金属元素掺杂的催化剂显示不同的钒价态信息和催化性能.其中掺杂Ca,Sr,Ba的催化剂,正钒酸盐相很难被还原,因此催化剂的氧化还原循环难以建立,导致以上三种催化剂在正丁烷氧化脱氢反应中活性较低.然而,Mg掺杂的催化剂却显示出较高的催化活性和选择性.实验结果表明:在Mg掺杂的载体上担载5%V2O5的催化剂上600°C时可获得高达30.3%的正丁烷转化率和64.3%的烯烃总选择性.这与V2O5担载量为5%时,在获得高度分散的钒氧化合物物种时可使MgO晶相稳定存在密切相关.     

V2O5/MO-Al2O3（M = Mg，Ca，Sr，Ba）催化剂用于正丁烷催化氧化脱氢反应

采用浸渍法制备了不同V2O5担载量的V2O5/MO-Al2O3(M = Mg, Ca, Sr, Ba)催化剂,钒物种的前驱体为偏钒酸铵.对制备的催化剂进行了一系列表征,并对催化剂上正丁烷选择性氧化脱氢制取丁烯进行了反应研究.表征结果(包括比表面积、X射线衍射、傅里叶红外光谱、氢气程序升温还原和拉曼光谱)显示,不同碱土金属元素掺杂的催化剂显示不同的钒价态信息和催化性能.其中掺杂Ca, Sr, Ba的催化剂,正钒酸盐相很难被还原,因此催化剂的氧化还原循环难以建立,导致以上三种催化剂在正丁烷氧化脱氢反应中活性较低.然而, Mg掺杂的催化剂却显示出较高的催化活性和选择性.实验结果表明：在Mg掺杂的载体上担载5% V2O5的催化剂上600°C时可获得高达30.3%的正丁烷转化率和64.3%的烯烃总选择性.这与V2O5担载量为5%时,在获得高度分散的钒氧化合物物种时可使MgO晶相稳定存在密切相关.     

Preparation and characterization of vanadium(IV) oxide supported on SBA-15 and its catalytic performance in benzene hydroxylation to phenol using molecular oxygen

Preparation of dispersed transition metal oxides catalyst with low oxidation state still remains a challenging task in heterogeneous catalysis.In this study,vanadium oxides supported on zeolite SBA-15 have been prepared under hydrothermal condition using V 2 O 5 and oxalic acid as sources of vanadium and reductant,respectively.The structures of samples,especially the oxidation state of vanadium,and the surface distribution of vanadium oxide species,have been thoroughly characterized using various techniques,including N 2-physisorption,X-ray diffraction(XRD),transmission electron microscopy(TEM),X-ray photoelectron spectroscopy(XPS),UV-visible spectra(UV-Vis) and UV-visible-near infrared spectra(UV-Vis-NIR).It is found that the majority of supported vanadium was in the form of vanadium(IV) oxide species with the low valence of vanadium.By adjusting hydrothermal treatment time,the surface distribution of vanadium(IV) oxide species can be tuned from vanadium(IV) oxide cluster to crystallites.These materials have been tested in the hydroxylation of benzene to phenol in liquid-phase with molecular oxygen in the absence of reductant.The catalyst exhibits high selectivity for phenol(61%) at benzene conversion of 4.6%,which is a relatively good result in comparison with other studies employing molecular oxygen as the oxidant.     

VOx/SBA-15催化剂上甲苯气相部分氧化

采用等体积浸渍法制备了不同负载量的VOx/SBA-15催化剂。UV-Vis和H2-TPR等表征结果表明,在较低钒负载量下,钒物种的分散程度较高,主要以孤立的VO4 3－以及少量聚合体V－O－V形式存在;钒负载量较高时会有大量的聚合体V－O－V甚至晶相V2O5出现,而且,催化剂的酸性随着钒物种的高度分散而降低。甲苯气相部分氧化反应结果表明,随着钒负载量的提高,苯甲醛的选择性先升后降,CO、CO2等选择性逐渐提高。这是由于催化剂存在大量的聚合体V－O－V和晶相V2O5时,聚集态钒物种表面较多的酸量促使苯甲醛深度氧化。在相同钒负载量下,催化剂VOx/SBA-15的钒物种分散状态优于VOx/MCM-41和VOx/SiO2,从而使得催化剂VOx/SBA-15呈现较高的苯甲醛选择性。     

不同载体对负载型氧化钨催化剂在己二酸合成反应中的结构及性能影响

以SBA-15、六角介孔二氧化硅(HMS)和SnO2为载体,通过浸渍法合成了含钨负载型催化剂,并考察了三种催化剂在环氧环己烷选择氧化制备己二酸反应中的催化性能.通过X射线衍射(XRD),透射电镜/场发射透射电镜(TEM/FETEM),紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS),拉曼(Raman)光谱,X射线光电子能谱(XPS)以及傅里叶变换红外(FTIR)光谱等手段对各种催化剂的结构进行表征.结果表明,载体与催化剂的性能有密切的关系.以SnO2为载体的WO3/SnO2催化剂活性最高,其次是WO3/HMS催化剂,WO3/SBA-15催化剂的活性最差.XRD分析显示WO3/SnO2催化剂中氧化钨物种的晶化程度最低,TEM和XPS结果表明氧化钨物种在WO3/SnO2催化剂表面高度分散并且粒径尺寸很小(约2 nm),UV-Vis DRS结果表明在WO3/SnO2催化剂中存在孤立[WO4]四面体和低聚态的钨物种,这些物种的存在可能是WO3/SnO2催化剂具有高活性的主要原因.此外,WO3/SnO2催化剂可以重复使用多次,6次反应后己二酸(AA)得率仍然保持在80%以上,说明氧化钨物种与SnO2载体间存在强烈的相互作用,从而提高了催化剂的稳定性.     

钾调变Mo/SBA-15催化剂用于乙烷选择氧化制乙醛(英文)

采用两步浸渍法制备钾改性的Mo/SBA-15催化剂.采用N2吸附,X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱,拉曼(Raman)光谱,NH3程序升温脱附(NH3-TPD),CO2程序升温脱附(CO2-TPD),H2程序升温还原(H2-TPR)等手段表征催化剂的物理化学性质.研究结果表明,在Mo0.75/SBA-15中添加K之后,有新物种钾钼酸盐生成,并且当K/Mo的摩尔比不同时,钼物种的存在状态也不同.添加钾之后,催化剂的活性和总醛(甲醛、乙醛、丙烯醛)的选择性均有所提高,并且受钾的添加量影响.在575°C时,在K0.25-Mo0.75/SBA-15催化剂上醛的收率可高达8.5%(摩尔分数).     

钾调变Mo/SBA-15催化剂用于乙烷选择氧化制乙醛

采用两步浸渍法制备钾改性的Mo/SBA-15 催化剂. 采用N₂吸附,X射线衍射（XRD）,透射电镜（TEM）,紫外-可见（UV-Vis）吸收光谱,拉曼（Raman）光谱,NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）,CO₂程序升温脱附（CO₂-TPD）,H₂程序升温还原（H₂-TPR）等手段表征催化剂的物理化学性质. 研究结果表明,在Mo_0.75/SBA-15 中添加K之后,有新物种钾钼酸盐生成,并且当K/Mo的摩尔比不同时,钼物种的存在状态也不同. 添加钾之后,催化剂的活性和总醛（甲醛、乙醛、丙烯醛）的选择性均有所提高,并且受钾的添加量影响. 在575 ℃时,在K_0.25-Mo_0.75/SBA-15催化剂上醛的收率可高达8.5%（摩尔分数）.     

不同载体对负载型氧化钨催化剂在己二酸合成反应中的结构及性能影响

以SBA-15、六角介孔二氧化硅（HMS）和SnO₂为载体,通过浸渍法合成了含钨负载型催化剂,并考察了三种催化剂在环氧环己烷选择氧化制备己二酸反应中的催化性能. 通过X射线衍射（XRD）,透射电镜/场发射透射电镜（TEM/FETEM）,紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）,拉曼（Raman）光谱,X射线光电子能谱（XPS）以及傅里叶变换红外（FTIR）光谱等手段对各种催化剂的结构进行表征. 结果表明,载体与催化剂的性能有密切的关系. 以SnO₂为载体的WO₃/SnO₂催化剂活性最高,其次是WO₃/HMS催化剂,WO₃/SBA-15 催化剂的活性最差.XRD 分析显示WO₃/SnO₂催化剂中氧化钨物种的晶化程度最低,TEM 和XPS 结果表明氧化钨物种在WO₃/SnO₂催化剂表面高度分散并且粒径尺寸很小（约2 nm）,UV-Vis DRS结果表明在WO₃/SnO₂催化剂中存在孤立[WO₄]四面体和低聚态的钨物种,这些物种的存在可能是WO₃/SnO₂催化剂具有高活性的主要原因. 此外,WO₃/SnO₂催化剂可以重复使用多次,6 次反应后己二酸（AA）得率仍然保持在80%以上,说明氧化钨物种与SnO₂载体间存在强烈的相互作用,从而提高了催化剂的稳定性.     

Ag/SBA-15低温气相选择性催化氧化苯甲醇合成苯甲醛

以SBA-15为载体,采用浸渍法制备了不同Ag含量的Ag/SBA-15,通过N₂吸附-脱附、X射线衍射、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、X射线光电子能谱和电感耦合等离子体质谱对催化剂进行了表征。将Ag/SBA-15用于苯甲醇气相选择性催化氧化合成苯甲醛,研究了反应条件对转化率和选择性的影响。结果表明,Ag/SBA-15具有均一的一维孔道结构、较厚的孔壁（3-5 nm）及较大的比表面积（411-541 m²/g）,其规整纳米空间的限域作用使一定负载量的Ag以纳米尺寸均匀分散于介孔SBA-15孔道内,增加了活性组分的比表面积。亲核性氧物种从Ag到SBA-15表面的氧溢流,提高了低温下Ag/SBA-15对苯甲醇气相选择性氧化合成苯甲醛的催化性能。5.3% Ag/SBA-15中的Ag粒径为5-6 nm,且均匀分散于载体孔道中,反应温度为220℃时,苯甲醇转化率为87%,苯甲醛选择性为95%;240℃时,苯甲醇转化率和苯甲醛选择性分别高达94%和97%;并在240-300℃范围内,其催化活性和选择性保持不变,表现出了良好的温度耐受能力。催化剂经活化再生可以连续使用40 h,选择性基本保持不变。     

Zr(SO4)2·4H2O/SBA-15固体酸催化剂的制备及其催化性能

以介孔分子筛SBA-15为载体,采用浸渍法制备了系列四水硫酸锆(ZS)负载型催化剂ZS/SBA-15,用FT-IR、EDS、XRD、N₂吸附-脱附、Hammett指示剂等对催化剂的组成、结构和酸强度进行了表征。 结果表明,硫酸锆负载后,催化剂仍基本保持六方有序的孔阵列和尺寸不变的介孔孔道;在负载量＜40%时,硫酸锆均能在载体上高度分散。 该系列催化剂具有中等强度的酸中心,对乙二醇单乙醚与乙酸、正丁醇与柠檬酸的酯化反应有很高的催化活性,且对目标酯产物的选择性为100%。 在最佳的负载量和反应条件下,乙二醇单乙醚和柠檬酸的转化率约高达98%,催化剂重复使用多次仍可保持相当的活性。