Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ透氧膜反应器在丙烷氧化脱氢反应中的应用

工业上一般采用丙烷热裂解脱氢反应生产丙烯. 该反应通常在高温(＞700 ℃)下进行,催化剂容易积碳. 而且,由于反应受到热力学平衡的限制,丙烯的选择性也不很高. 近年来,以廉价空气和丙烷为原料的丙烷氧化脱氢(PODH)反应为丙烯的生产提供了另外一条途径,且已引起广泛的关注. 在PODH反应中,一般认为晶格氧(O2-)参与丙烷的选择氧化,而其它氧物种(O-,O-2等)导致丙烷的完全氧化[1]. 钙钛矿结构的混合导体透氧膜是同时具有氧离子导电性和电子导电性的一类材料. 在高温下,当膜两侧存在氧浓度梯度时,氧以氧离子的形式通过氧缺陷进行传导,同时以电子的反向传输来完成传输回路[2]. 这种透氧机理使得混合导体透氧膜在理论上对烷烃氧化反应具有一定的催化活性. 作为膜反应器材料,这类混合导体透氧膜已成功地应用于甲烷部分氧化(POM)反应[3]. 但迄今为止,还没有文献报道这种膜反应器在PODH反应中的应用. 组成为Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ的钙钛矿膜材料是本研究组开发的一类具有高透氧量、高稳定性的新型透氧膜材料. 本文尝试将该材料制备的膜反应器用于PODH反应,同时研究了PODH反应对膜透氧量的影响.     

氮化硼催化低碳烷烃氧化脱氢的活性起源探讨（英文）

页岩气的急速开采推动了以天然气替代石油的资源革命.除主组分甲烷外,天然气、页岩气中还包含大量乙烷、丙烷等低碳烷烃资源,将这些储量丰富的碳资源直接转化为烯烃等基础化学品有望革新以原油为基础的化学工业.现有烷烃催化脱氢制烯烃工艺中,直接脱氢过程吸热、热力学受限,且存在催化剂迅速失活的难题;而氧化脱氢是放热过程、无平衡限制,也无积碳等引发催化剂失活的问题,有利于提高反应效率、降低能耗,代表了更为高效和经济的新路线.但作为一个热力学爬坡过程,目前金属氧化物催化剂上烯烃产物很容易深度氧化到CO_2,选择性仍有待提高.非金属氮化硼能够有效活化低碳烷烃中的C-H键,促进烷烃氧化脱氢,并能够有效抑制深度氧化产物的生成,解决低碳烷烃临氧脱氢过程中产物易深度氧化的固有难题.本文综述了近期氮化硼在乙烷、丙烷、丁烷等低碳烷烃氧化脱氢制烯烃反应中的研究进展.以丙烷氧化脱氢为例,通过比较文献报道的几种氮化硼材料的氧化脱氢性能,发现羟基化氮化硼显示了最高的烯烃选择性和时空收率,以20.6%的丙烷转化率为基准,烯烃选择性超过90%,而时空收率可达6.8 golefin gcat~(-1) h~(-1).在此基础上,本文重点讨论了对于氮化硼材料催化活性起源的认识.主要实验事实和结论包括:氮化硼自身几乎没有氧化脱氢活性,而在烷烃氧化脱氢反应条件下存在活性诱导期;活性诱导期伴随着氮化硼边沿氧官能团化过程;氮化硼边沿B-O官能团没有脱氢活性,而B-OH官能团参与了氧化脱氢过程,辅助分子氧引发低碳烷烃脱氢反应;分子氧在羟基氮化硼边沿解离活化,反应过程中与边沿结构氧存在动态交换;氮化硼边沿羟基化定向合成过程可显著增强氧化脱氢反应活性.氮化硼作为一类新型烷烃氧化脱氢催化剂,目前正处于研究的初始阶段.因此,本文最后总结了一些关于氮化硼烷烃脱氢催化体系仍需深入研究的科学问题.     

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。     

丙烷选择氧化用VPO／SiO2催化剂的研究

 摘要：对比研究了VPO和VPO／SiO2催化剂的结构、表面元素氧化态、还\r\n原性及其对丙烷选择氧化反应的催化性能．与VPO催化剂相比，VPO／S\r\niO2催化剂具有较大的比表面积；VPO主要以（VO）2P2O7的形式高度分散于SiO2表面；VPO／SiO2催化剂的还原温度较低；VPO／SiO2催化剂与丙烷的相互作用较强；在反应条件下，VPO／SiO2催化剂的活性较高，但产物丙烯的选择性较低，并有丙烯醛等C3含氧化合物生成．这可能是由于VPO／SiO2催化剂表面的V与Si发生了相互作用之故．随着VPO担载量的增加，VPO／SiO2催化剂的比表面积减小；催化剂的还原温度略有升高，可还原的晶格氧量增加；催化剂表面与丙烷的相互作用增强；丙烷转化率升高而丙烯选择性降低，丙烯醛选择性在5％VPO／SiO2催化剂上最高．这可能是由于随着VPO担载量的增加，催化剂表面晶格氧的密度增大所致．     

低碳烷烃氧化脱氢制烯烃非金属催化体系研究进展

低碳烯烃是化学工业的重要原料,通过脱氢反应将低碳烷烃转化为同碳数的烯烃是烷烃高值化利用和烯烃原料多元化的重要途径.烷烃氧化脱氢制烯烃的反应具有不受反应平衡限制、无积炭、反应温度低等优点,一直是研究的热点.传统的金属氧化物具有较好的催化剂活性,但容易造成烯烃的过度氧化而导致烯烃选择性低.硼基催化剂作为一种新型非金属催化剂,表现出显著不同于金属氧化物催化剂的反应特性.六方氮化硼(hBN)被首次报道在丙烷氧化脱氢反应展现高活性,随后系列硼化物(SiB_6、CB_4等)以及负载型硼基催化剂相续被报道.硼催化剂显现出高的催化活性和优异的烯烃选择性,产物中几乎没有完全氧化产物CO2生成,这为选择性断裂C-H键开辟了新路径.大量的谱学以及动力学研究表明催化剂表面BOx物种为催化剂的活性位点.这种打破传统认知的非金属催化剂的催化作用在国际上已经形成一个新的研究热点.此外,非金属炭基催化剂在烷烃氧化脱氢反应中也表现出一定的活性,碳纳米管、碳纳米纤维以及纳米金刚石等炭基催化剂均被用于氧化脱氢反应.炭基催化剂中的羰/醌基被认为是催化活性位;催化剂表面的羧酸、酸酐、内酯等官能团易引起选择性的下降,通过杂原子(B、P、N)掺杂可调变催化剂表面的亲电氧物种,改善烯烃的选择性.本文主要综述了近年来非金属催化低碳烷烃氧化脱氢所涉及的催化剂体系、反应机理等研究进展,最后展望了不同催化剂体系应用于烷烃氧化脱氢反应的未来发展.     

丙烷氧化脱氢反应中Mg_2V_2O_7催化剂氧活度的原位监测

采用固体电解质电动势测量法原位监测Mg2V2O7催化剂的表面氧活度在丙烷氧化脱氧反应中的周期性振荡现象.直观地揭示了丙烷选择氧化反应中Mg2V2O7催化剂的先还原后氧化的过程.结果表明,丙烷选择氧化的控制步骤为丙烷在催化剂上的吸附和活化过程,且丙烷和氧气在催化剂上的吸附位不同,二者不存在竞争吸附.     

钒磷复合氧化物催化剂再氧化的在线动态质谱研究

 采用在线质谱动态响应技术，研究了钒磷复合氧化物（VPO）催化剂再氧化条件（氧浓度、温度和时间）对正丁烷选择氧化制顺酐反应的影响．结果表明，催化剂再氧化条件对正丁烷选择氧化反应性能有明显的影响，其中再氧化温度是主要影响因素．当正丁烷选择氧化和VPO催化剂再氧化在反应器（循环流化床和固定床）内序贯、交替进行时，可以通过改变再氧化条件使催化剂再氧化反应与正丁烷选择氧化反应恰当地匹配以改善时均反应性能．     

添加锡组分对Pt/ZSM-5催化剂丙烷脱氢反应性能的影响

丙烷脱氢制丙烯是优化利用炼厂气和油田伴生气资源的一条重要途径,这方面的研究已日益引起研究者的关注[1～5].对γ-Al2O3为载体的负载型铂催化剂丙烷脱氢催化性能已进行了深入的研究.通过引入特定的助剂,可以提高负载型铂催化剂低碳烷烃脱氢选择性和稳定性[6,7].与Ce、Zn、V、La、Cr、Fe、Zr、Mn等助剂比较,Sn助剂更有利于提高催化剂丙烷脱氢的反应稳定性[8].     

高分散隔离活性位催化剂中过渡金属离子结构对丙烷选择氧化反应性能的影响

考察了碱金属K修饰的SiO2负载极低含量过渡金属的高分散隔离活性位系列催化剂(K-M/SiO2(n(K)∶n(M)∶n(Si)=10∶1∶1000),M=V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn)的丙烷选择氧化催化性能,并运用UV-Raman和CO2-TPD等方法,对该系列催化剂进行了结构和物化性能表征,探讨了催化剂的表面离子结构与催化反应性能之间的关系。 发现钾修饰的SiO2负载过渡金属高分散隔离活性位催化剂上过渡金属离子的组态结构,对丙烷选择氧化反应性能有重要影响。相对稳定的全充满或无d电子的表面离子结构有利于选择氧化反应进行,而存在多种价态的相对不稳定的离子结构有利于深度氧化的进行。 这一离子结构与丙烷选择氧化催化性能的关系与前期乙烷选择氧化规律相似,进一步说明在高分散隔离活性位催化剂中,过渡金属离子的电子组态结构是影响低碳烷烃选择氧化反应性能的最重要因素。     

氧扩散与表面反应在VOx-Ce1-xZrxO2催化丙烷脱氢反应中的影响(英文)

丙烯是一种重要的化工原料,近年来市场需求逐年上升.丙烷直接脱氢(PDH)生产丙烯技术虽然已实现工业化应用,但其存在反应热力学不利、催化剂成本高及使用有毒铬系催化剂等问题.丙烷氧化脱氢(ODH)由于过度氧化严重和存在操作风险等问题阻碍了其实际应用.化学链丙烷脱氢(CL-ODH)技术采用低成本且环境友好的可还原金属氧化物作为氧载体(氧化还原催化剂),并利用更高效的晶格氧作为氧化剂替代传统ODH过程中的氧气,在改善丙烷脱氢反应热力学限制的同时抑制了烷烃分子的过度氧化.氧化还原催化剂在该过程中发挥着重要的作用,其设计得到了研究者们的广泛关注.目前,铈锆储氧材料担载的钒催化剂由于在烷烃选择性氧化以及储氧能力方面的优势,在CL-ODH领域展示出良好的应用前景.然而,由于体相氧传输和表面反应共同决定氧化还原催化剂的性能,因此深入探究两者在反应过程中的作用机制对于高性能催化剂的开发至关重要.本文构建了结构明确的VO_x-Ce_1-xZr_xO₂氧化还原催化剂并应用于CL-ODH反应,通过引入Zr调控催化剂的表面和体相性质...     

Selective Oxidation of Propane by Lattice Oxygen of Vanadium-Phosphorous Oxide in a Pulse Reactor

Selective oxidation of propane by lattice oxygen of vanadium-phosphorus oxide (VPO) catalysts was investigated with a pulse reactor in which the oxidation of propane and the re-oxidation of catalyst were implemented alternately in the presence of water vapor. The principal products are acrylic acid (AA),acetic acid (HAc), and carbon oxides. In addition, small amounts of C1 and C2 hydrocarbons were also found, molar ratio of AA to HAc is 1.4-2.2. The active oxygen species are those adsorbed on catalyst surface firmly and/or bound to catalyst lattice, i.e. lattice oxygen; the selective oxidation of propane on VPO catalysts can be carried out in a circulating fluidized bed (CFB) riser reactor. For propane oxidation over VPO catalysts, the effects of reaction temperature in a pulse reactor were found almost the same as in a steady-state flow reactor. That is, as the reaction temperature increases, propane conversion and the amount of C1 C2 hydrocarbons in the product increase steadily, while selectivity to acrylic acid and to acetic acid increase prior to 350℃ then begin to drop at temperatures higher than 350℃, and yields of acrylic acid and of acetic acid attained maximum at about 400℃. The maximum yields of acrylic acid and of acetic acid for a single-pass are 7.50% and 4.59% respectively, with 38.2% propane conversion. When theamount of propane pulsed decreases or the amount of catalyst loaded increases, the conversion increases but the selectivity decreases. Increasing the flow rate of carrier gases causes the conversion pass through a minimum but selectivity and yields pass through a maximum. In a fixed bed reactor, it is hard to obtainhigh selectivity at a high reaction conversion due to the further degradation of acrylic acid and acetic acid even though propane was oxidized by the lattice oxygen. The catalytic performance can be improved inthe presence of excess propane. Propylene can be oxidized by lattice oxygen of VPO catalyst at 250℃, nevertheless, selectivity to AA and to HAc are even lower, much more acetic acid was produced (molar ratio of AA to HAc is 0.19:1-0.83:1) though the oxidation products are the same as from propane.     

Catalytic Hydrogenation of Acetic Acid to Acetaldehyde: Synergistic Effect of Bifunctional Co/Ce‐Fe Oxide Solid Solution Catalysts

The large‐scale industrial production of acetic acid (HAc) from carbonylation of methanol has enabled intense research interest from direct hydrogenation of HAc to acetaldehyde (AA). Herein, a series of cerium‐iron oxide solid solution supported metallic cobalt catalysts were prepared by modified sol‐gel method and were applied in gas‐phase hydrogenation of HAc to AA. A synergistic effect between the hydrogenation metal cobalt and Ce‐Fe oxide solid solution is revealed. Specifically, oxygen vacancies provide the active sites for adsorption of HAc, while highly uniformly dispersed metallic Co adsorbs H₂ and activates the reduction of HAc into AA. Moreover, the metallic Co can also assist the cyclical conversion between Fe³⁺/Fe²⁺ and Ce³⁺/Ce⁴⁺ on the surface of Ce_1‐xFe_xO_2‐δ supports. The unique effect substantially enhances the ability of the support material to rapidly capture oxygen atoms from HAc. It is found that the catalyst of 5% Co/Ce_0.8Fe_0.2O_2‐δ with the highest concentration of oxygen vacancy presents the best catalytic performance (i.e. acetaldehyde yield reaches 49.9%) under the optimal reaction conditions (i.e. 623 K and H₂ flow rate = 10 mL/min). This work indicates that the Co/Ce‐Fe oxide solid solution catalyst can be potentially used for the selective hydrogenation from HAc to AA. The synergy between the metallic Co and Ce_1‐xFe_xO_2‐δ revealed can be extended to the design of other composite catalysts.     

抗坏血酸在聚对羟基苯甲酸(poly-PHB)修饰玻碳上的电催化

过循环伏安制备了聚对羟基苯甲酸修饰的玻碳电极。考察了该电极对抗坏血酸的电催化性能。结果显示,聚对羟基苯甲酸修饰玻碳电极对抗坏血酸有很好的电催化作用。在修饰后的电极上产生的峰电流比修饰前的电极产生的峰电流大4倍,氧化峰电位负移189 mV。其氧化峰电流与抗坏血酸浓度在2.6×10-5~3.68 ×10-4mol/L范围内呈线性关系,相关性系数为0.9984,检测限为5×10-6 mol/L(S /N = 3)。在AA与UA共存的体系中,能排除多巴胺对抗坏血酸测定的干扰。     

柠檬酸对Ni2P/TiO2-Al2O3催化剂加氢脱硫性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2-Al2O3复合载体,以柠檬酸(CA)为络合剂采用浸渍法制备了Ni2P负载的TiO2-Al2O3复合载体催化剂,并用X射线衍射(XRD)、N2吸附比表面积测定、H2程序升温氢还原(H2-TPR)、程序升温氧化(TPO)、X射线光电子能谱(XPS)技术对催化剂的结构和性质进行了表征,考察了CA/Ni摩尔比对在Ni2P/TiO2-Al2O3催化剂上进行的二苯并噻吩(DBT)加氢脱硫(HDS)性能的影响.结果表明:适量的CA可以丰富催化剂的孔道,提高催化剂的比表面积.当n(CA)/n(Ni)=2:1时,催化剂的比表面积达到126.75m2·g-1,与不加CA时相比,提高了57.05m2·g-1.调节n(CA)/n(Ni)能够改善活性相的分布,改变活性相的种类;引入CA使Ni和P前驱体的还原温度明显降低,促进活性相Ni2P的生成,一定程度上能够抑制催化剂表面炭的形成和沉积,提高其稳定性.n(CA)/n(Ni)=2:1时,催化剂具有最好的加氢脱硫活性,在360°C,3.0MPa,氢油比为500(V/V),液时体积空速为2.0h-1的条件下,二苯并噻吩转化率为99.5%,可将模拟油中硫含量由2%(w)降低到0.01%(w).     

用于丁烷选择氧化制顺酐的铈锆复合钒磷氧催化剂的研究

 在钒磷氧（VPO）催化剂中添加适量铈锆复合氧化物，得到了一\r\n种新型的铈锆复合钒磷氧催化剂．该催化剂对丁烷选择性氧化制顺酐反\r\n应的催化性能比纯VPO催化剂有了显著提高．在丁烷／空气共进料反应\r\n条件下，其顺酐收率比纯VPO催化剂提高了一倍；在无氧反应条件下，\r\n其可参与选择性氧化制顺酐的晶格氧量为纯VPO催化剂的2．2倍．BET比\r\n表面积测试、X射线衍射、钒平均价态测定和程序升温实验等表征结果\r\n表明，混合在催化剂活性相中的少量铈锆复合氧化物参与了VPO体系的\r\n氧化还原过程，并起到了以下两方面的作用：（1）促进了（VO）2P2O\r\n7相的形成，稳定了钒的平均价态，有利于最终形成晶相结构良好和反\r\n应性能稳定的VPO催化剂；（2）显著提高了VPO催化剂的氧化还原性能\r\n，大大增加了催化剂的可逆储氧量．     

V2O5/SiO2催化剂的异丁烷选择氧化反应性能

 采用溶胶－凝胶法和浸渍法制备了V2O5／SiO2催化剂,并用XRD,IR,TPD和活性评价等手段对催化剂的表面构造、化学吸附性能和异丁烷选择氧化反应性能进行了研究．结果表明：催化剂表面由Lewis碱位V＝O双键的端氧和Lewis酸位V5＋构成,异丁烷分子主要通过甲基中的H双位吸附在催化剂表面的Lewis碱位上,异丁烯分子可通过甲基的H吸附在催化剂表面的Lewis碱位,也可通过C＝C双键吸附在催化剂表面的Lewis酸位上．在常压条件下,异丁烷选择氧化产物主要有异丁烯、甲基丙烯醛和甲基丙烯酸,其中深度氧化产物CO2主要由通过C＝C吸附的异丁烯继续反应生成．     

Cs_yP_（1．33）－kMo_（12）SblCu_mV_nAs_kO_x催化剂的研究

以共沉淀方法制备了杂多酸盐催化剂ＣｓｙＰ１．３３－ｋＭｏ１２ＳｂｌＣｕｍＶｎＡｓｋＯｘ．利用ＩＲ及ＳＥＭ研究了催化剂的结构，ＤＳＣ研究了催化剂的稳定性，ＥＳＲ研究了催化剂的氧化还原性，及ＮＨ３－ＴＰＤ研究了催化剂的酸性．同时考察了催化剂对异丁醛一步氧化制甲基丙烯酸的催化性能，并与催化剂的氧化还原性进行了关联．发现Ｃｓ１．５Ｐ１．１３Ｍｏ１２Ｓｂ０．２５Ｃｕ０．２５Ｖ０．２５Ａｓ０．２０Ｏｘ催化剂使异丁醛氧化的目的产物甲基丙烯酸收率最高，达７０．１％．     

Cr改性钒基催化剂对NH3低温选择性催化还原NOx的影响

火电厂和机动车辆等的NOx排放量与日俱增, NOx的治理已成为环境保护的重要组成部分.以NH3作为还原剂的选择性催化还原(SCR)技术是目前消除NOx最为高效的方法之一.该反应最为典型的催化剂是V2O5–WO3(MoO3)/TiO2,催化活性窗口为250–400 oC.国外通常将SCR系统置于省煤器之后,此时烟气温度在300 oC以上,催化剂能保持较高的活性,但易受到烟气中高浓度烟尘、SO2和碱金属等的影响,寿命相对较短.此外,高温工艺中副产物硫酸铵的堵塞也是一个不可忽视的问题.因此,将SCR脱硝装置设在脱硫除尘之后成为一种优选技术之一,但烟气温度会降至250 oC以下,而常规的钒基催化剂不能满足低温活性要求.通过添加助剂或改变载体可改善钒基催化剂的低温活性,同时保持其高效的抗硫能力.
　　本文以Cr和V为活性组分, TiO2为载体,采用浸渍法制备了铬钒钛(Cr–VOx/TiO2)系列催化剂,考察了它们的低温脱硝活性和抗水抗硫性,并通过N2吸附-脱附、X射线衍射、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、H2程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱等手段对催化剂进行了表征,分析了Cr–V催化剂的作用机制.
　　结果显示,当n(Cr)：n(V)为0.2：0.8,活性组分负载量为10 wt%时, Cr–VOx/TiO2催化剂表现出最佳的低温催化活性;当反应温度为160°C时, NOx转化率达到90%以上,明显优于其他催化剂,同时活性窗口(160–300°C)得到拓宽. NH3-TPD结果表明, VOx/TiO2催化剂表面呈中弱酸性,随着Cr的添加,钒基催化剂的NH3脱附峰向高温拓宽,说明其表面强酸量有所增加, Cr0.2–V0.8/TiO2在160–300°C范围内均出现了NH3的脱附峰,此时催化剂表面弱酸量最大.当n(Cr)：n(V)大于0.2：0.8时,催化剂表面出现强酸位,这种强酸位不利于NH3脱附,从而不利于SCR反应的进行.因此适量Cr的添加有助于提高钒基催化剂表面弱酸及中性酸量. H2-TPR结果发现,助剂Cr的添加使得催化剂表面氧量增加,这可能是由于Cr的添加形成了较多的氧空穴和未饱和的化学键.催化剂表面化学吸附氧是氧化还原反应最活跃的氧物种,在SCR反应中,表面氧可作为NO的吸附介质参与到催化剂表面反应中,可有效提高SCR反应速率.通过考察活性组分负载量对催化剂活性的影响,发现不同负载量催化剂的催化活性依次为10 wt%>20 wt%>50 wt%>5 wt%. XPS分析发现,当负载量为10 wt%时,催化剂表面非计量的钒离子和化学性质活跃的自由电子最多,因此表现出最佳的SCR活性;当负载量过高时,大量氧化物堆积烧结形成V2O5和Cr2V4O13,覆盖了钒离子活性位点,降低了催化剂脱硝效率.
　　催化剂在220°C表现出良好的抗硫性,在通入100 ppm SO212 h后NOx的转化率仍可达99%以上,并未出现硫中毒现象.同时该催化剂也表现出较好的抗水性,在通入10 vol%水蒸气12 h后, NOx转化率仍能达85%以上.     

铜钴尖晶石复合氧化物催化剂的组成对二甲苯完全氧化反应催化性能的影响

具有特定结构的复合氧化物,如ABO3,A2BO4及AB2O4等对某些反应比单一氧化物具有更好的催化性能[1,2]. 然而,有关尖晶石型复合氧化物AB2O4对有机物燃烧反应催化性能的研究相对较少,且常用的模型反应大都是一氧化碳或甲烷的催化氧化反应[3]. 超微粒子由于具有大的比表面积和高的表面能等特性,在催化领域已日益引起人们的重视[4]. 低温固相合成是近十几年发展起来的一种新的超细粒子制备方法[5]; 它具有不使用溶剂,无废液排放,工艺过程简单,能耗低等优点,属于对环境友好的“绿色化学”. 目前,此法在合成多组分复合氧化物及催化化学中的应用仍不多见. 本文以含有结晶水的醋酸铜和醋酸钴为原料,采用低温固相合成法制备了单组分氧化铜和氧化钴,以及三种不同铜钴比的铜钴尖晶石型复合氧化物,并以二甲苯氧化为模型反应,采用XRD,BET及程序升温还原(TPR)等手段进行了研究.     

VPO催化剂制备条件对其催化甲苯氨氧化反应性能的影响

 用浸渍法制备了负载型钒磷氧(VPO)催化剂,并以甲苯氨氧化合成苯甲腈为探针反应,考察了载体、还原剂、P/V比和V2O5负载量对催化剂性能的影响. 结果表明,大比表面积SiO2负载的VPO催化剂性能稳定,在高温下也具有较好的选择性. 采用不同还原剂制备的催化剂在反应一段时间后活性趋于一致,表明催化剂活性中心是在反应气氛下形成的. P/V比对催化剂活性和结构影响较大,P的加入破坏了V2O5的晶型结构,使磷酸盐物种从催化剂体相向表面聚集,减少了催化剂表面存在的过度氧化物种O-和O-2的数量,选择性氧化物种晶格氧(O2-)起主要氧化作用,提高了催化剂的选择性. V2O5负载量增大,催化剂活性提高,但生成苯甲腈的选择性降低. 表面单分子层覆盖的VOx可能是反应的活性位和选择性位.