丙烷在负载型催化剂上脱氢反应的研究 Ⅴ.丙烷在PtSn/Al_2O_3催化剂上的脱氢反应模型

应用原位Mossbauer谱等技术考察了PtSn/Al_2O_3催化剂中锡组分与丙烷的作用,研究了丙烷在该催化剂上的脱氢反应行为。提出了丙烷的脱氢反应模型,即负载型铂锡催化剂中的氧化态锡用于活化丙烷,而金属铂则通过反溢流过程移去活化了的丙烷中的氢,从而使丙烷催化脱氢过程得以循环进行。     

负载PtSn金属助剂的镁铝水滑石上的丙烷脱氢反应研究

我们研究了以镁铝水滑石作为载体,利用水滑石层间阴离子的可交换性,负载活性金属铂和锡的丙烷脱氢反应.在镁铝水滑石载体中加入Ga能够影响丙烷脱氢活性,当镓的含量为1%时催化剂丙烷脱氢反应活性最高,反应初始时,丙烷转化率为46.5%,反应2 h后,丙烷转化率仍有37.5%.当以Mg(Ga)(Al)O-1%为载体时,考察了不同H_2/C_3H_8摩尔比对丙烷脱氢活性的影响,结果表明当H_2/C_3H_8摩尔比为0.5∶1时,丙烷脱氢反应具有最佳的反应活性,即当在原料气中加入H_2时,能够使得丙烷脱氢的转化率大幅度提升,且选择性也有所提升.烷烃脱氢是一个吸热反应,同时考察了温度对烷烃脱氢反应性能影响,结果表明温度越高,丙烷脱氢反应具有更高的转化率.对催化剂进行长时间寿命实验考察,发现当反应经过40 h后,丙烷的转化率仍有23.5%,说明Pt Sn-Mg(Ga)(Al)O-1%催化剂具有较好的稳定性.     

有序介孔Sn-SBA-15负载铂催化剂上丙烷脱氢性能的提高

丙烷脱氢制丙烯能够将低级烷烃转变成烯烃,是有效扩大丙烯来源的生产工艺.铂锡催化剂用于丙烷催化脱氢的主要缺点是稳定性差、选择性低,通过稳定锡的氧化态可以大大改善催化剂的脱氢性能及稳定性.本文采用一锅水热合成法制备了一系列高比表面积具有高度有序介孔结构的Sn掺杂的Sn-SBA-15材料,并作为载体负载铂催化剂用于丙烷脱氢反应.同时利用传统浸渍法(IM)合成了Sn/SBA-15-IM材料作为对比.结合X射线衍射(XRD)、BET比表面积和孔体积测试、红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱、H2程序升温脱附(H2-TPD)、热重分析(TGA)、扫描电镜和透射电镜等多种物理化学表征手段研究了Sn-SBA-15材料和催化剂的结构性质及其丙烷脱氢反应性能.XRD和BET比表面积和孔体积测试结果表明,水热合成法原位引入助剂Sn不影响载体SBA-15的有序孔道结构,同时能够保持较大的比表面积.传统浸渍法引入Sn会堵塞载体孔道,载体比表面积及孔道有序度下降.Sn掺杂进入SBA-15骨架能够增强Sn物种与载体的相互作用,有利于Sn物种在反应过程中保持氧化态,提高催化剂丙烷脱氢反应的活性及选择性.当Sn掺杂量增至2.0 wt％时,Pt,Sn组分与载体之间的相互作用减弱,催化剂中Sn0物种所占比例增多,导致催化剂丙烷脱氢性能下降.在丙烷脱氢反应过程中,一锅法引入Sn的催化剂上反应活性和稳定性明显优于浸渍法引入Sn的催化剂.其中,Pt/0.5 Sn-SBA-15催化剂表现出最优的丙烷脱氢性能,丙烷转化率为43.8％,丙烯选择性为98.5％.     

有序介孔Sn-SBA-15负载铂催化剂上丙烷脱氢性能的提高（英文）

丙烷脱氢制丙烯能够将低级烷烃转变成烯烃,是有效扩大丙烯来源的生产工艺.铂锡催化剂用于丙烷催化脱氢的主要缺点是稳定性差、选择性低,通过稳定锡的氧化态可以大大改善催化剂的脱氢性能及稳定性.本文采用一锅水热合成法制备了一系列高比表面积具有高度有序介孔结构的Sn掺杂的Sn-SBA-15材料,并作为载体负载铂催化剂用于丙烷脱氢反应.同时利用传统浸溃法(IM)合成了Sn/SBA-15-IM材料作为对比.结合X射线衍射(XRD)、BET比表面积和孔体积测试、红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱、H_2程序升温脱附(H_2-TPD)、热重分析(TGA)、扫描电镜和透射电镜等多种物理化学表征手段研究了Sn-SBA-15材料和催化剂的结构性质及其丙烷脱氢反应性能.XRD和BET比表面积和孔体积测试结果表明,水热合成法原位引入助剂Sn不影响载体SBA-15的有序孔道结构,同时能够保持较大的比表面积.传统浸溃法引入Sn会堵塞载体孔道,载体比表面积及孔道有序度下降.Sn掺杂进入SBA-15骨架能够增强Sn物种与载体的相互作用,有利于Sn物种在反应过程中保持氧化态,提高催化剂丙烷脱氢反应的活性及选择性.当Sn掺杂量增至2.0 wt%时,Pt,Sn组分与载体之间的相互作用减弱,催化剂中Sn~0物种所占比例增多,导致催化剂丙烷脱氢性能下降.在丙烷脱氢反应过程中,一锅法引入Sn的催化剂上反应活性和稳定性明显优于浸溃法引入Sn的催化剂.其中,Pt/0.5Sn-SBA-15催化剂表现出最优的丙烷脱氢性能,丙烷转化率为43.8%,丙烯选择性为98.5%.     

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].     

CO2消除镓氢物种提升Ga2O3/SiO2丙烷脱氢反应性能

丙烯是一种基础石油化工原料,在全球石油化工生产中占有重要地位.以丙烯为原料可生产许多石油化学品,如丙烯腈、环氧丙烷和聚丙烯等.经济快速发展带动了丙烯下游衍生物产业的发展,进而增加了对丙烯的需求量,因此尽管近年来丙烯产能逐年上升,丙烯产量与需求量之间仍存在较大缺口.传统的丙烯生产路径主要是石脑油蒸汽裂解和重质油催化裂化.然而,随着石油资源的短缺和页岩气的发展,丙烷脱氢作为一种直接生产丙烯的技术,成为丙烯生产领域的研究热点.近年来,镓基催化剂由于其较少的积碳和较高的催化活性受到了越来越多的关注.镓基催化剂在丙烷脱氢反应中的活性位点也得到了更多研究.在镓基催化剂中,镓氧化物具有丙烷脱氢活性,而丙烷脱氢反应过程中产生的镓氢(Gaδ+-Hx)物种不稳定,且会造成丙烯选择性降低,导致丙烯产率降低.因此,反应过程中原位消除镓氢物种对于提高丙烷脱氢反应性能具有非常重要的意义.本文将CO2作为温和氧化剂引入Ga2O3/SiO2催化的丙烷脱氢反应中,促进不利的中间产物Gaδ+-Hx的转化,再生丙烷脱氢的活性位点Ga3+-O,从而提高催化性能.原位红外光谱实验结果表明,CO2可有效消除Gaδ+-Hx.在不同反应温度下,引入CO2可显著提高Ga2O3/SiO2催化丙烷脱氢的转化率,特别是选择性.反应4.5 h时,3Ga2O3/SiO2催化丙烷脱氢的选择性从93％降低到89％;引入CO2后,丙烯选择性可提高到并维持在93％.Ga2O3负载量由3 wt％提高到10 wt％时,引入CO2仍可促进反应性能.当CO2:C3H8由0.5增加到3时,引入CO2带来的反应性能提升基本相同.同时,引入CO2大大减少反应过程中产生的积碳.本文对镓基催化剂丙烷脱氢活性中心的认识和提高丙烷脱氢反应性能提供了新方向.     

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.     

丙烷在双功能ZSM—5催化剂上的芳构化

研究了在Ｚｎ、Ｐｔ、Ｚｎ－Ｐｔ（金属）改性的ＺＳＭ－５分子筛上进行的丙烷芳构化反应，并考察了预还的和反应温度对催化丙烷芳构化的影响，结果表明，在ＨＺＳＭ－５ ，低温时主要是发生酸性裂解反应，高温则发生氢转化反应生成芳烃，使用Ｚｎ、Ｐｔ、ＺｎＰｔ改性的ＺＳＭ－５催化剂显著提高丙烷转化率和芳烃选择性，这主要是由于丙烷直接脱氢及中间产物脱氢的活性增强所致，氢气的随同学原改善了Ｐｔ－Ｚｎ双金属催化剂的脱氢     

水蒸汽对负载型催化剂丙烷脱氢性能的影响：Ⅰ.反应性能的研究

研究了ＭｇＡｌ２Ｏ４，ＺｎＡｌ２Ｏ４负载的Ｐｔ－Ｓｎ催化剂在氮气及水蒸汽中的丙烷脱氢性能。考察了还原温度，反应温度，催化剂载量对Ｐｔ－ＳＳｎ／ＭｇＡｌ２Ｏ４催化剂丙烷脱氢性能的影响。     

稀土氟氧化物在丙烷,异丁烷氧化脱氢中的催化作用

稀土氟氧化物在丙烷、异丁烷氧化脱氢中的催化作用张伟德＊洪碧凤古萍英万惠霖蔡启瑞（厦门大学化学系，固体表面物理化学国家重点实验室，物理化学研究所厦门３６１００５）关键词丙烷，异丁烷，催化氧化脱氢，稀土氟氧化物１９９７－１０－０６收稿，１９９８－０１－０...     

乙烷脱氢制乙烯技术研究进展及趋势

在碳中和及全球能源供需版图调整的背景下,乙烯生产原料轻质化成为主流趋势。乙烷脱氢制乙烯技术具有低能耗、低碳排、流程短、收率高、成本低等优势,但目前工业上主要通过乙烷蒸汽裂解法生产乙烯,其他方法工业化生产相对不成熟。本文简述了近年来乙烷脱氢制乙烯技术(包括直接催化脱氢、O₂辅助氧化脱氢、CO₂辅助氧化脱氢、化学链氧化脱氢、催化膜反应器脱氢等)工艺及催化剂的研究现状,同时介绍了其他新兴工艺及催化剂。乙烷脱氢制乙烯技术现阶段面临的挑战不仅在于开发更高效的催化剂及更低能耗的技术,更需要突破乙烷脱氢热力学平衡的限制设计合适的反应路径,其中催化膜反应器脱氢、化学链氧化脱氢工艺都具有非常广阔的市场和工业化发展前景。     

Methanol dehydrogenation and oxidation on Pt(111) in alkaline solutions

Adsorption, dehydrogenation, and oxidation of methanol on Pt(111) in alkaline solutions has been examined from a fundamental mechanistic perspective, focusing on the role of adsorbate-adsorbate interactions and the effect of defects on reactivity. CO has been confirmed as the main poisoning species, affecting the rate of methanol dehydrogenation primarily through repulsive interactions with methanol dehydrogenation intermediates. At direct methanol fuel cell (DMFC)-relevant potentials, methanol oxidation occurs almost entirely through a CO intermediate, and the rate of CO oxidation is the main limiting factor in methanol oxidation. Small Pt island defects greatly enhance CO oxidation, though they are effective only when the CO coverage is 0.20 ML or higher. Large Pt islands enhance CO oxidation as well, but unlike small Pt islands, they also promote methanol dehydrogenation. Perturbations in electronic structure are responsible for the CO oxidation effect of defects, but the role of large Pt islands in promoting methanol dehydrogenation is primarily explained by surface geometric structure.     

MECHANISTIC STUDIES ON CATALYTIC DEHYDROGENATION OF ETHYL-BENZENE OVER IRON-OXIDE-BASED CATALYST SYSTEMS-I. ROLE OF LATTICE OXYGEN

The role of lattice oxygen in the catalytic dehydrogenation of ethylbenzene over industrial iron-oxide-based catalysts has been investigated mainly by means of isotopic exchanges attending the dehydrogenation reaction.The results indicated that although the exchange of lattice oxygen with steam oxygen appeared to take place to an appreciable extent,the direct catalytic dehydrogenation of ethylbenzene appeared to be the major reaction pathway,with catalytic dehydrogenation by oxygen-transfer reaction pathway playing only a minor role,as revealed different extents of hydrogeh-deute-rium isotopic exchange between ethylbenzene and steam D2Q at low and very high space velocities.The mechanisms of these two reaction pathways are discussed.For the oxygen-transfer dehydrogenation mechanism,electron transport between neighboring Active-sites operating cooperatively in opposite phases of their redox cycles may be a requisite factor.     

正丁烷脱氢制正丁烯催化剂*

综述了对正丁烷脱氢制备正丁烯的催化剂体系,包括有氧脱氢中钒基催化剂、钼酸盐系列和焦磷酸盐系列催化剂;催化脱氢中贵金属Pt系催化剂、以ZSM-5分子筛为载体的催化剂以及膜反应器。探讨了正丁烷脱氢动力学,并在Mars-van Krevlen和 Eley-Rideal机理模型动力学基础上归纳了正丁烷氧化脱氢及直接脱氢的机理。讨论了正丁烷催化剂的影响因素,比较了各类催化剂的特点并对其进行展望,认为ZSM-5分子筛将可能成为正丁烷脱氢制正丁烯的新的研究热点。     

CO2 emission free co-generation of energy and ethylene in hydrocarbon SOFC reactors with a dehydrogenation anode

A dehydrogenation anode is reported for hydrocarbon proton conducting solid oxide fuel cells (SOFCs). A Cu-Cr(2)O(3) nanocomposite is obtained from CuCrO(2) nanoparticles as an inexpensive, efficient, carbon deposition and sintering tolerant anode catalyst. A SOFC reactor is fabricated using a Cu-Cr(2)O(3) composite as a dehydrogenation anode and a doped barium cerate as a proton conducting electrolyte. The protonic membrane SOFC reactor can selectively convert ethane to valuable ethylene, and electricity is simultaneously generated in the electrochemical oxidative dehydrogenation process. While there are no CO(2) emissions, traces of CO are present in the anode exhaust when the SOFC reactor is operated at over 700 °C. A mechanism is proposed for ethane electro-catalytic dehydrogenation over the Cu-Cr(2)O(3) catalyst. The SOFC reactor also has good stability for co-generation of electricity and ethylene at 700 °C.     

廉价金属铁、钴、锰配合物催化的加氢/脱氢反应研究进展

催化加氢和脱氢反应是现代化学工业的发展核心。从毫克级有机化学反应探索到吨级化学品的生产,均存在催化加氢和脱氢反应的广泛应用。长期以来,贵金属催化剂是实现含氮及含氧化合物催化加氢和脱氢反应的关键所在。从绿色环保及可持续发展的角度出发,近年来廉价金属催化的加氢和脱氢反应取得了重要的研究进展,本文主要介绍在非贵金属催化的加氢和脱氢转化研究中取得的重要进展。     

3LiBH4/CeF3体系的放氢性能及机制

采用球磨法制备了3LiBH₄/CeF₃反应体系, 通过压力-组成-温度(PCT)测试仪、 X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)研究了体系的放氢性能、 反应机制及性能改善机理. 结果表明, 3LiBH₄/CeF₃体系在295 ℃左右快速放氢, 总放氢量为4.1%(质量分数). 放氢过程中CeF₃与LiBH₄直接发生反应: 3LiBH₄+CeF₃1/2CeB₆+1/2CeH₂+3LiF+11/2H₂. 与纯LiBH₄相比, 放氢热力学稳定性和表观活化能的降低是3LiBH₄/CeF₃体系放氢温度下降的主要原因.     

Role of carbon dioxide in the ethylbenzene dehydrogenation coupled with reverse water–gas shift

The dehydrogenation of ethylbenzene (EB) to styrene (ST) in the presence of carbon dioxide instead of steam is believed to be an energy-saving and environmentally friendly process. However, the reaction mechanism for this coupling system still remains unclear. Therefore, the role of carbon dioxide was investigated by means of catalytic reactions and temperature-programmed desorption (TPD) of carbon dioxide over a series of Fe and V supported catalysts as well as thermodynamic analysis. The results showed that the ethylbenzene conversion is associated with the conversion of carbon dioxide, and that there exists a synergistic effect between the ethylbenzene dehydrogenation and the reverse water–gas shift. However, the difference in the behaviour of the catalysts between the single reverse water–gas shift and the coupled ethylbenzene dehydrogenation may suggest that the catalysts are different in the reaction mechanisms for the coupled ethylbenzene dehydrogenation. Carbon dioxide can be activated through either basic sites or redox sites on the catalyst. Based on these results, the role of carbon dioxide and reaction mechanisms are proposed.     

化学反应的内禀反应坐标法(Ⅸ)——甲硅硫醇脱氢反应的反应路径解析

甲硅硫醇兼有有机硅和有机硫化物的特点。本文对它的脱氢反应途径进行微观动力学解析,并与甲硫醇的脱氢反应引进行了比较,结果表明它们的反应途径相似。活化能对甲硅硫醇的脱氢反应有利,而活化熵和频率因子则对甲硫醇的脱氢反应有利。