镁改性对HZSM-5分子筛催化乙烯制丙烯的影响

采用等体积浸渍法制备了一系列不同Mg含量(0–1.0%)的HZSM-5分子筛。利用X射线衍射(XRD)、N_2吸附/脱附、铝魔角旋转固体核磁共振(~(27)AlMASNMR)、~(29)SiMASNMR、氨-程序升温脱附(NH_3-TPD)和吡啶吸附傅里叶变换红外(Pyridine-IR)光谱等技术对改性前后样品的结构和酸性进行了详细表征,在常压连续流动固定床反应器上考察其对乙烯转化制丙烯(ETP)反应的催化性能,评价了反应条件和Mg改性的影响。结果表明,在温度为550°C、乙烯体积空速GHSV=3000 h~(-1)的适宜反应条件下,0.5%适量镁改性HZSM-5导致乙烯转化率有所下降,但丙烯选择性增加到45%以上,而副产物芳烃的选择性降到8%以下。反应前样品的酸性表征和反应后积碳样品的TPO及~(13)CCP/MASNMR谱图分析表明适量镁改性使HZSM-5分子筛的总酸量和强B酸量减少而中强酸量增加,从而提高了丙烯的选择性,但是过量的镁改性使分子筛的总酸量明显减少,导致催化剂的活性显著下降。     

ZnHZSM-5上丙烷芳构化的研究─丙烷的活化

研究了HZSM－5、ZnHZSM－5和ZnNaZSM－5上的羟基振动光谱和一氧化碳吸附的红外光谱，以及丙烷的芳构化反应．红外光谱中发现表征强B酸的3610cm－1羟基振动峰相对强度由于锌离子的引入和浸渍氢氧化钠而减小，说明了锌离子和钠离子均进入了分子筛的阳离子位；一氧化碳在锌离子上的吸附峰位在2232cm－1，说明进入阳离子位的锌离子是一种强L酸．反应结果表明，锌离子的引入大大地促进了丙烷的转化和芳烃选择性的提高；在一定范围内，随浸渍氢氧化钠量的增加，丙烷转化率下降，而丙烯的选择性和产率增加，说明了锌组份直接参与了丙烷的脱氢过程．Zn－L酸是丙烷活化脱氢的中心，丙烷在该中心上异裂活化直接脱氢．     

ZnHZSM-5上丙烷芳构化的研究-丙烷的活化

研究了HZSM－5、ZnHZSM－5和ZnNaZSM－5上的羟基振动光谱和一氧化碳吸附的红外光谱，以及丙烷的芳构化反应．红外光谱中发现表征强B酸的3610cm－1羟基振动峰相对强度由于锌离子的引入和浸渍氢氧化钠而减小，说明了锌离子和钠离子均进入了分子筛的阳离子位；一氧化碳在锌离子上的吸附峰位在2232cm－1，说明进入阳离子位的锌离子是一种强L酸．反应结果表明，锌离子的引入大大地促进了丙烷的转化和芳烃选择性的提高；在一定范围内，随浸渍氢氧化钠量的增加，丙烷转化率下降，而丙烯的选择性和产率增加，说明了锌组份直接参与了丙烷的脱氢过程．Zn－L酸是丙烷活化脱氢的中心，丙烷在该中心上异裂活化直接脱氢．     

轻烃在改性ZSM－5催化剂上转化成芳烃与低碳烯烃的选择性控制

研究了Ｃ３－Ｃ９烷烃在不同的改性ＺＳＭ－５沸石上的反应规律．过渡金属离子改性的ＺＳＭ－５沸石显示了较高的芳烃选择性，芳烃的选择性还取决于改性金属离子的脱氧能力并可通过预硫化得到改进．钾、钡改性的沸石显示了较高的烯烃选择性，增加钾含量，烯烃选择性显著提高，但也明显抑制了催化剂的活性；提高Ｂａ含量，同样可提高烯烃选择性，但对活性影响不大．环己烯的模型反应结果表明，Ｋ，Ｂａ的作用在于抑制了双分子氢转移反应和提高了脱氢能力．红外表征结果表明，沸石表面的羟基，因不同金属改性而发生不同的变化．此外，气相氧对提高烯烃和芳烃的收率有明显作用     

丙烷在负载型V2O5/Zr3(PO4)4催化剂上的氧化脱氢

制备了无定型的磷酸锆Ｚｒ３（ＰＯ４）４载体,采用浸渍法在载体上负载０６％～６０％的Ｖ２Ｏ５．所制备的催化剂在丙烷氧化脱氢反应中具有较好的催化性能,如３０％Ｖ２Ｏ５／Ｚｒ３（ＰＯ４）４催化剂在丙烷转化率为１７０％时,丙烯选择性可达５３８％,丙烯收率达９１％．考察了不同反应条件下催化剂的性能．ＸＲＤ、ＩＲ和Ｒａｍａｎ光谱表明,Ｖ２Ｏ５在Ｚｒ３（ＰＯ４）４载体上主要是以高度分散的钒氧物种存在;ＥＳＲ分析结果证明催化剂中存在Ｖ４＋物种,表明Ｖ５＋／Ｖ４＋参与了氧化还原反应．     

Cr对Pt-Sn /γ-Al2O3催化剂丙烷脱氢性能的影响

通过H2-TPR、O2-脉冲等表征手段，结合丙烷脱氢催化性能考察了助剂Cr对Pt-Sn/γ-Al2O3催化剂反应性能的影响。结果表明，添加少量Cr可显著改善Pt-Sn/γ-Al2O3催化剂的脱氢稳定性，可提高丙烯选择性，降低催化剂表面积炭量。这是由Cr和Pt-Sn之间存在的协同作用引起的，一方面，Pt促进了Cr的还原，生成了可提高丙烯选择性的+3价Cr；另一方面，Cr使Sn变得难于还原，在强还原气氛下保持了活性氧化态价态，进而改善了催化剂的脱氢稳定性。     

Transient and steady state investigation of selective and non-selective reaction pathways in the oxidative dehydrogenation of propane over supported vanadia catalysts

Mechanistic aspects of the formation of C3H6, CO and CO2 in the oxidative dehydrogenation of propane over VOx/gamma-Al2O3 materials have been investigated by means of steady state and transient isotopic tests. The materials possessed highly dispersed and polymerised VOx species as well as bulk-like V2O5. Propene was primarily formed via oxidative dehydrogenation of propane by lattice oxygen of VOx species. It was suggested that non-selective consecutive propene oxidation is initiated by the breaking of the C-C bond in the molecule by the lattice oxygen, forming formaldehyde as a side product, which is further oxidised to CO and CO2. The following order of initial steady state propene selectivity (at a zero degree of propane conversion) as a function of the nature of VOx species was established: a mixture of bulk-like V2O5 and polymerised VOx>polymerised VOx>highly dispersed VOx species. The low propene selectivity over highly dispersed VOx species was explained by the fact that these species do not fully cover the bare acidic surface of gamma-Al2O3 where propene adsorption and further oxidation take place. Thus, two different locations of COx formation were considered: (i) in the vicinity of acidic sites of the support and (ii) on VOx species. The propene selectivity over samples possessing polymerised VOx species and bulk-like V2O5 strongly decreased with an increasing degree of propane conversion. Contrarily, highly dispersed VOx species showed the lowest ability for consecutive propene oxidation.     

钒元素在铬铝丙烷氧化脱氢催化剂中的助催化作用

研究了丙烷在以钒元素为助剂的Ｃｒ－Ａｌ－Ｏ催化剂上的氧化脱氢反应性能，利用ＸＲＤ、ＤＲＳ、ＸＰＳ等方法，讨论了钒元素的助催化作用，实验结果表明，钒元素的添加，使得催化剂表面产生Ｏ物种，并且可以改变催经上表面组成，提高催化剂表面Ｃｒ＾３＋的浓度，从而影响催化剂的氧化脱氢活性。     

Zn对Pt-Sn/γ-Al2O3催化剂中Sn的活性状态及丙烷脱氢反应的影响

将少量Zn添加到催化剂Pt-Sn/γ-Al2O3中, 可显著提高催化剂的丙烷脱氢稳定性和丙烯的选择性. 程序升温还原(H2-TPR)和程序升温电导(TPEC)测试结果表明, Zn的存在使Sn在强还原气氛中不易被还原, Sn的氧化态的稳定存在是Sn发挥助剂作用和保持催化剂稳定性的重要条件.     

Na对PtSn/ZSM-5催化丙烷脱氢反应性能的影响

以HZSM-5分子筛为载体, 利用分步浸渍法制得不同Na含量的PtSnNa/ZSM-5催化剂, 用于丙烷脱氢反应. 利用XRD、吡啶吸附红外光谱、NH3-TPD、氢化学吸附、TPR等手段, 研究了Na的添加对PtSn/ZSM-5催化剂物化性质的影响. 结果表明: Na的添加对PtSn/ZSM-5催化剂的反应性能影响明显. 适量Na的添加不仅降低了催化剂中的Brönsted酸中心和Lewis中强/强酸中心, 抑制了积碳的发生, 提高了催化反应的稳定性; 而且提高了催化剂表面的Pt金属裸露度, 增加了反应活性. 当Na含量为1.0%(w)时, 催化剂的丙烯选择性和收率达到最大, 反应30 h后, 丙烷转化率仍然保持很高(36.4%). 继续增加Na含量, 催化剂中的Lewis弱酸中心有所增加, 同时Sn组分易于被还原成Sn0, 丙烷裂解、氢解等副反应增加, 不利于脱氢反应的进行.     

La／HZSM—5催化剂上丙烷的芳构化反应研究

采用浸渍法和离子交换法制备了La/HZSM-5分子筛催化剂,用于丙烷芳构化反应,利用XRD,SPS,FT－IR,NH3－TPD技术考察了La对HZSM－5分子筛结构和表面酸性的影响,引入La后能显著提高HZSM－5的丙烷芳构化活性,其中由离子交换法得到的催化剂效果最佳,在反应温度550度,空速600h^-1条件下,丙烷转化率和芳烃选择性分别达到94．58％,68．99％,在La/HZSM-5中分子筛结晶度下降,B酸中心减少,L酸中心增多,离子交换法制备的催化剂比浸渍法催化剂的这种变化更显著,同时更有利于La3 进入分子筛孔道内,并与分子筛产生强相互作用,新增加的L酸中心可能是芳构化反应的活性中心。     

水蒸汽对PtSn／Al2O3催化剂结构及反应性能的影响

比较研究了Ａｌ２Ｏ３负载的铂及ＰｔＳｎ催化剂在氮气及水蒸汽稀释条件下的丙烷脱氢性能,并利用ＸＰＳ及氢脉冲吸附对催化剂进行了表征。结果表明,水蒸汽可促使Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３催化剂的铂晶粒烧结。与在氮气氛中相比,在水蒸汽存在下反应显著提高了Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３的丙烷转化率,却降低了丙烯的选择性。另一方面,水蒸汽可调变ＰｔＳｎ／Ａｌ２Ｏ３催化剂的结构,破坏了ＰｔＳｎ／Ａｌ２Ｏ３中与锡相互作用的铂簇团结构。从而导     

Ferric Single-Site Catalyst Confined in a Zeolite Framework for Propane Dehydrogenation

Non-oxidative dehydrogenation of propane is a highly efficient approach for industrial preparation of propene that is commonly catalyzed by noble Pt or toxic Cr catalysts and suffers from coking. In this work, ferric catalyst confined in a zeolite framework was synthesized by a hydrothermal procedure. The isolated Fe in the framework formed distorted tetrahedra, which were beneficial for the selective dehydrogenation of propane and reached over 95 % propene selectivity and over 99 % total olefins selectivity. This catalyst had a silanol-free structure and was oxygen tolerant, hydrothermally stable, and coke free, with a deactivation constant of 0.01 h⁻¹. This study provided guidance for the synthesis of structural heteroatomic zeolite and efficient propane non-oxidative dehydrogenation over early transition metals.     

负载型钒基催化剂上丙烷的临氧活化转化

用ＴＰＳＲ（程序升湿表面反应）－ＴＲ（ＦＴ）ＩＲ技术,研究临氧条件下丙烷负载型钒基催化剂上的活化和转化,并与催化剂的可不原性和表面酸性相关联,丙烷氧化脱氢生成丙烯与深度氧化生成ＣＯｘ的起始反应温度相同;而裂解产物Ｃ２Ｈ４和ＣＨ４的生成温度比丙烷氧化脱氢生成丙烯的高得多,可能主要源于丙烷的高温气相裂解,催化剂的表面酸性位和强的可还原性,有利于丙烷中Ｃ－Ｈ键的活化和临氧转化,降低起以攻提高丙烷转化率,     

丙烷脱氢负载型PtSnNa/SUZ-4催化剂中Na+助剂组分的作用

用微型催化反应装置结合X射线衍射(XRD)、H₂化学吸附、NH₃吸附-程序升温脱附(NH₃-TPD)和H₂-程序升温还原等多种物理化学手段研究了丙烷脱氢负载型PtSnNa/SUZ-4催化剂中Na⁺助剂组分的作用。结果表明,Na⁺组分可中和SUZ-4载体表面的强酸中心、提高催化剂的Pt金属分散度、抑制脱氢产物的裂解和积炭的生成,从而提高催化剂的丙烷脱氢选择性和反应稳定性。但是过量Na⁺组分的存在会削弱Sn物种与载体之间的相互作用,使其易被还原,导致催化剂丙烷脱氢活性显著下降。     

Pt/HZSM-5基催化剂双功能协同性对正丁烷催化裂解反应机制的影响

轻质烷烃结构稳定,化工利用率低.催化裂解轻质烷烃是其高值利用的重要途径,相关研究同时对C-C键和C-H键活化和演变调控具有重要意义.本文在基于原子层沉积法构建高稳定Pt/HZSM-5基双功能模型催化剂的基础上,研究了不同酸性HZSM-5分子筛引入脱氢组分Pt对反应路径及目的产物低碳烯烃的影响规律.研究发现,双功能催化剂中, Pt的脱氢性能与分子筛的酸性裂解性能存在协同作用,不同硅铝比的分子筛上引入Pt,高硅铝比分子筛上Pt的引入对脱氢促进效应更明显.同时,将脱氢组分Pt引入到不同裂解能力的酸性分子筛载体上,会改变其低碳烯烃的生成路径,高硅铝比的分子筛上引入Pt后丁烯的生成路径增强,而低硅铝比的分子筛上则会增强乙烯与丙烯的生成路径,当分子筛硅铝比继续降低时,乙烯的生成路径进一步增强.本研究对多相复杂反应中反应路径调控及高效双功能催化剂设计具有指导意义.     

Pt改性分子筛催化剂上丙烷与苯的烷基化反应

研究了不同分子筛负载的Pt催化剂上丙烷与苯的烷基化反应.结果表明,Pt/HZSM-5具有较好的催化性能.在0~0.3%范围内提高Pt负载量可以提高催化剂的催化活性和生成C9以及C10 芳烃的选择性,降低非芳烃产物的选择性.较低的反应温度、较高的苯/丙烷摩尔比和较高的空速有利于烷基芳烃的生成.     

氟改性对纳米 HZSM-5 分子筛催化甲醇制丙烯的影响

 在比较了纳米和微米 HZSM-5 分子筛催化甲醇制丙烯反应性能的基础上, 对纳米 HZSM-5 分子筛进行了氟改性. 利用透射电镜、N2 吸附、X 射线衍射、氨程序升温脱附和吡啶吸附-红外光谱技术对改性前后的样品进行了表征, 并在常压、500 oC 和甲醇空速 (WHSV) 为 1.0 h–1 的反应条件下, 在连续流动固定床微型反应器上考察了其催化甲醇制丙烯的性能. 结果表明, 当氟含量<10% 时, 随氟含量的增加, 改性纳米 HZSM-5 分子筛的酸量减少, 酸强度降低, 从而使丙烯选择性和催化剂稳定性不断提高. 但过量 (15%) 氟的改性使纳米 HZSM-5 分子筛的酸量、比表面积和孔容均明显减小, 致使其稳定性反而降低. 在适量 (10%) 氟改性的纳米 HZSM-5 分子筛上, 丙烯选择性和维持甲醇完全转化的反应时间分别由原来的 30.1% 和 75 h 增加到 46.7% 和 145 h.     

EFFECTS OF PROMOTERS ON CATALYTIC PERFORMANCE OF Pt-Sn/MgAl2O4 CATALYST FOR PROPANE DEHYDROGENATION IN THE PRESENCE OF STEAM

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Propane Aromatization over Mo/HZSM-5 Catalysts

Impregnation, mechanical mixing and hydrothermal treatment methods were used to introduce molybdenum species into the HZSM-5 zeolite. The structure and surface acidity of the catalysts were studied by means of XRD, FT-IR, NH3-TPD, TPR and XPS. The effects of Mo content and reaction time on stream on the aromatization of propane were investigated. It was found that the performance of the Mo/HZSM-5 catalyst prepared by the hydrothermal treatment method was much better than that of the other two catalysts. For example, under the reaction conditions of 823 K and 600 h-1, propane conversion and aromatics selectivity over the catalyst prepared by hydrothermal pretreatment could reach 89.17% and 78.56%, respectively. XRD and XPS results showed that the Mo species in the catalysts prepared by hydrothermal treatment were highly dispersed on the surface of the HZSM-5, and larger amounts of them could penetrate into the HZSM-5 channel, as compared with the other two kinds of catalysts. These factors may be responsi