四丙基氢氧化铵改性Mo/HZSM-5催化甲烷甲醇共芳构化反应性能

采用四丙基氢氧化铵（TPAOH）处理HZSM-5分子筛,并负载金属Mo。利用XRD、低温氮气吸附、27Al MAS NMR、29Si MAS NMR和NH3-TPD等表征技术对TPAOH改性前后催化剂的结构和酸性进行了研究,考察了其对甲烷甲醇共芳构化反应的催化性能。结构表征结果表明,适量的TPAOH改性可提高HZSM-5分子筛的相对结晶度,样品中介孔含量明显增加并且弱酸量和强酸量也有所增加。反应性能测试表明,以6 % Mo 负载的HZSM-5（6Mo/HZSM-5）为催化剂,在700 ℃、甲烷体积空速为2000h-1的反应条件下,甲烷中添加少量甲醇（nCH4/nCH3OH=20）时,甲烷转化率稳定在10 %左右,苯选择性在70 %以上,C7-C9高碳芳烃的选择性为4 %。在0.1 M TPAOH改性6Mo/HZSM-5催化剂上,甲烷转化率为8%左右,苯选择性稳定在60%以上,C7-C9高碳芳烃的选择性提升到10-17 %。利用TG和TPO技术对反应后样品的积碳情况进行了表征,发现甲烷甲醇共进料时催化剂积碳量由甲烷单独进料时的15%降低至5%,0.1 M的TPAOH改性后积碳量则进一步降低至1.4 %。TPAOH改性的催化剂上介孔含量的增加和强酸中心上的稠环芳烃含量的减少是反应后积碳量显著下降的主要原因,这有利于提高芳构化催化剂的稳定性和碳原子的有效利用率。     

N掺杂Mo/HZSM-5催化剂制备及对甲烷无氧芳构化催化性能影响

采用三聚氰胺作为N源,N掺杂改性HZSM-5沸石分子筛后负载Mo活性金属组分,制备了一种用于甲烷无氧芳构化反应(MDA)的催化剂。采用XPS、N_2吸附-脱附、XRD、H2-TPR、TEM和NH3-TPD对催化剂性质和Mo金属组分状态进行了分析表征,并考察了催化剂的甲烷无氧芳构化反应催化性能。结果表明,HZSM-5经过N掺杂改性后,会在分子筛表面生成一层含氮基团,有序调控了分子筛的酸性位点;同时会诱导Mo金属组分在催化剂表面更好的锚定落位。此方法制备的Mo/HZSM-5-CN催化剂能有效提高MDA反应的甲烷转化率和芳烃选择性,减缓了积炭的生成,展现出更优良的催化性能。     

钼源对钼基催化剂芳构化性能的影响

 采用乙酸回流MoO3的方法制备了MoAC, 以其为钼源分别制备了Mo/HMCM-22, Mo/HMCM-49和Mo/HZSM-5催化剂,并考察了各催化剂在甲烷无氧芳构化反应中的催化性能. 结果表明,以MWW型分子筛(HMCM-22和HMCM-49)为载体时,催化剂的芳烃收率和催化剂稳定性均比传统浸渍法制备的催化剂明显提高; 而以HZSM-5为载体时,催化剂的甲烷无氧芳构化活性无明显变化.     

W掺杂对Mo/HZSM-5催化甲烷无氧芳构化性能的影响

采用浸渍法制备了Mo/HZSM-5、Mo-W/HZSM-5和W/HZSM-5三种催化剂。通过XRD、BET、Py-FTIR、H2-TPR、XPS、TEM、NH3-TPD、TPO、TG和Raman等技术对催化剂的物化性质进行表征,并考察其在甲烷无氧芳构化反应中的催化性能。结果表明,相比于Mo/HZSM-5,Mo-W/HZSM-5催化剂表现出更高的CH_4转化率、芳烃收率以及催化稳定性。H_2-TPR和XPS结果表明,Mo-W/HZSM-5中存在更易被还原为W~(4+)的正八面体(WO_6)~(n-)前驱体,反应过程中W4+的形成有助于提高CH_4转化率。同时,积炭表征结果表明,石墨型积炭是导致Mo/HZSM-5催化剂快速失活的主要原因,W掺杂可以抑制MoW/HZSM-5催化剂上石墨型积炭的形成,进而提高催化剂的稳定性。     

甲烷在Mo/HZRP-1催化剂上无氧脱氢芳构化反应 Ⅰ.Mo/HZRP-1催化剂的催化性能和积炭行为

用高硅含磷五员环沸石分子筛(商品代号HZRP-1)作为载体,制备了Mo/HZRP-1催化剂.与Mo/HZSM-5相比,Mo/HZRP-1对甲烷无氧脱氢芳构化反应也表现出较好的催化性能.实验过程中,在反应气中添加N2作为内标物,给出包括甲烷在Mo/HZRP-1上的结焦量、转化率及各产物选择性在内的总碳物料平衡计算结果.考察了不同Mo担载量对催化剂性能和积炭行为的影响;重点考察了不同温度焙烧后20%Mo/HZRP-1催化剂的性能和积炭行为.在反应的初始阶段,6%Mo/HZRP-1表现出很高的活性:反应进行30 min时,甲烷转化率为11%,芳烃选择性达81%,而催化剂的结焦选择性仅为12%.BET,NH3-TPD和催化反应等表征结果表明:Mo物种的数量和状态,分子筛的酸强度和酸量以及分子筛的孔道结构是决定甲烷无氧脱氢芳构化反应性能和积炭行为的关键因素.     

Cu-Zn/HZSM-5催化剂上甲烷与丙烷的共活化

 研究了xCu-6%Zn/HZSM-5(x=0～0.9%)系列催化剂对甲烷和丙烷混合气体无氧芳构化反应的催化性能. 结果表明,在此系列催化剂上,丙烷促进了甲烷的活化,使之参与到芳烃的形成过程中. 在600 ℃和甲烷/丙烷摩尔比为1.0的条件下,0.7%Cu-6%Zn/HZSM-5催化剂表现出最佳活性,甲烷转化率达到36%,芳烃选择性达到85.7%. 这说明在Zn/HZSM-5中添加第二组分Cu有助于提高催化剂的活性和稳定性. 考察了反应时间和甲烷/丙烷摩尔比对甲烷和丙烷转化率及产物分布的影响. 13CH4同位素示踪实验发现13C进入到了C6H+6, C7H+8和C8H+10碎片中,这进一步证实甲烷参与了芳烃的形成.     

Mo/HZSM-5催化剂上甲烷芳构化反应行为的改善-催化剂制备因素及反应物添加剂的考察

考察了6Mo/HZSM-5催化剂的不同制备因素对其甲烷芳构化反应性能的影响,包括甲烷气氛下以不同的程序升温速率(从600℃到700℃)预还原催化剂,及采用热溶液(70～80℃)浸渍制备催化剂等方法.在t=700℃,P=0.1MPa,SV=1500mL/(g-cat·h)的反应条件下,发现适当的程序升温速率预还原和热溶液浸渍制备等方法可以改善6Mo/HZSM-5催化剂的甲烷芳构化反应性能,提高催化剂的反应活性及稳定性.同时还考察了1.5%二甲醚作为反应物添加剂在不同反应温度、不同Mo担载量的HZSM-5催化剂上的甲烷芳构化反应性能,并与CO2,H2O的反应结果进行了对比.实验结果表明,在P=0.1MPa,SV=1500mL/(g-cat·h)的反应条件下,较高的反应温度及适量增加催化剂Mo担载量有利于进一步改善1.5%二甲醚/甲烷共进料情况下的芳构化反应行为;反应6h后催化剂的TEM照片显示,二甲醚与甲烷共进料改变了催化剂上积碳的形貌.     

双功能WC/HZSM-5催化剂上正己烷芳构化反应性能

以HZSM-5(SiO2/Al2O3=38)为载体,偏钨酸铵为钨源制备了双功能催化剂WC/HZSM-5,考察了其催化正己烷芳构化反应性能,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线能量散射谱和程序升温氨脱附等手段对催化剂进行了表征,探讨了制备方法和WC含量对WC/HZSM-5催化剂性能的影响.结果表明,采用原位还原碳化法制备的WC/HZSM-5(RC)催化剂上正己烷芳构化反应性能优于浸渍法制备的WC/HZSM-5(IP).5%WC/HZSM-5(RC)样品在反应初始阶段芳烃选择性为10.28%,而HZSM-5上的仅为2.56%.WC/HZSM-5(RC)催化剂上反应产物中轻质芳烃(苯、甲苯和二甲苯)含量增加,重质芳烃C9+含量降低,其催化性能优于Pt/HZSM-5催化剂.产物分布的变化可能是由于WC与分子筛间的协同作用所致.     

乙烷添加对 Mo/HZSM-5 催化剂上甲烷芳构化反应的影响

 研究了乙烷添加对 Mo/HZSM-5 催化剂上甲烷芳构化反应性能的影响. 在所考察的反应条件下, 未观察到乙烷添加对甲烷转化的促进作用, 乙烷本身反而生成甲烷, 同时导致更高的积炭生成速率, 使 Mo/HZSM-5 催化剂更快地失活. 但添加乙烷加速了钼活性中心的形成, 缩短了芳构化反应的诱导期, 使苯的生成提前.     

A New Way to Obtain Mo/HZSM-5 Catalyst with High Activity and Selectivity for Methane Dehydro-aromatization 一种制备高活性和高稳定性甲烷无氧芳构化Mo/HZSM-5的新方法

 采用气相化学沉积法对HZSM-5分子筛的外表面进行选择性修饰,然后将它作为载体制备Mo/HZSM-5 催化剂,并应用于甲烷无氧脱氢芳构化反应. 改性的催化剂比未改性的催化剂表现出更好的甲烷转化活性、芳烃选择性和稳定性,明显地抑制了积碳的生成. 利用核磁氢谱对催化剂进行了表征. 在未经改性的Mo/HZSM-5催化剂表面,平均每个晶胞中含有1.12个B酸中心, 而在改性后的催化剂表面,平均每个晶胞中只有0.61个B酸位. 说明在甲烷无氧芳构化反应中,少量的B酸中心即可达到反应要求,过多的酸性位只会导致更多积碳物种的生成,从而加快催化剂失活速度,降低其稳定性.     

DEHYDROGENATION AND AROMATIZATION OF METHANE IN THE ABSENCE OF OXYGEN OVER DOPED Mo/HZSM-5 CATALYSTS

研究了在Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５催化剂上添加助剂以及不同的反应预处理温度对甲烷无氧脱氢芳构化反应的影响。实验结果表明，由于第二组分的添加，Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５催化剂的活性和选择性都得到了较大程度的改善。预处理温度是影响催化剂反应性能的关键因素。Ｍｏ－Ｒｕ／ＨＺＳＭ－５催化剂经过８７３Ｋ空气预处理后，甲烷在９７３Ｋ的转化率约为１０％，催化剂的稳定性也得到较大程度的提高。ＴＰＳＲ实验结果表明，Ｒｕ的加入降低了芳烃生成的温度。ＴＰＯ和ＤＴＡ实验结果表明，在Ｍｏ－Ｒｕ／ＨＺＳＭ－５催化剂上可生成较多的碳物种，结合反应结果，可以认为反应过程中生成的碳物种对甲烷的无氧脱氢芳构化反应是起积极作用的     

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     

Mo/HZSM-5丙烷芳构化催化性能及其吸附量热的研究

采用等量浸渍法制得一系列不同担载量的Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５催化剂,运用ＸＲＤ和ＦＴＩＲ方法考察了Ｍｏ物种在催化剂表面的分散状态,首次采用微分吸一热技术对Ｍｏ／ＨｚＳＭ－５催化剂的表面酸性进行表征。同时研究了催化剂对丙烷芳构化的反应活性。结果表明：对于担载Ｍｏ的ＨＺＳＭ－５分子筛催化剂,Ｍｏ物种在ＨＺＳＭ－５分子筛表面上顺序为ＨＺＳＭ－５〉１％Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５〉２％Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５分子筛本身表面的酸     

Study on Bifunctionality of Mo/HZSM-5 Catalysts for Methane Dehydro-Aromatization under Non-oxidative Condition

The optimum Mo/[H~+] ratio per unit cell of the active precursors in Mo/HZSM-5 catalysts for methane dehydro-aromatization, measured by 1H MAS NMR, was found to be about 1 when adjusting the acid sites by altering either the SiO2/Al2O3 ratios or the Mo loading. This implies that a concerted interaction between the Mo species and the Bronsted acid sites probably features the bifunctionality of the Mo/HZSM-5 catalyst. On the other hand, it was found that the driving force for Mo species to move into the HSZM-5 zeolite channels and the interaction between the Mo species and the Bronsted acid sites are closely and proportionably related with the amount of Bronsted acid sites per unit cell.     

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 catalst 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 600h^-1, propance 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 lartger amounts of them could penetrate into the HZSM-5 channel ,as compared with the other two kinds of catalysts,These factors may be responsibled for their high activities for propane aromatization,IR and NH3-TPD studies indicated that the number of Broensted acid centers decreased and the Lewis acid centers increased after Mo was introduced into the HZSM-5 zeolite.     

27Al和29Si MAS-NMR对Mo/HZSM-5催化剂的研究

使用＾２９Ａｌ固体离分辨核磁技术对甲烷无氧芳构化催化剂Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５分子筛进行了研究，发现ＨＺＳＭ－５分子筛本体中仅含有少量非骨架Ａｌ，Ｍｏ物种与分子筛骨架Ａｌ的相互作用随Ｍｏ担载量以及焙烧的温度的升高而增加，在高温焙烧下，Ｍｏ物种会使分子筛骨架严重脱铝，并且生成Ａｌ２（ＭｏＯ４）３新相，最终导致分子筛骨架塌陷，催化性能下降。     

Study on Bifunctionality of Mo／HZSM—5 Catalysts for Methane Dehydro—Aromatization under Non—oxidative Condition

The optimum Mo/[H^ ] ratio per unit cell of the active precursors in Mo/HZSM-5 catalysts for methane dehydro-aromatization,measured by ^1H MAS NMR,was found to be about 1 when adjusting the acid sites by altering either the SiO2/Al2O3 ration or the Mo loading,This implies that a concerted interaction between the Mo species and the Broensted acid sites probably features the bifunctionality of the Mo/HZSM-5 catalyst,On the other hand,it was found that the driving force for Mo species to move into the HSZM-5 zeolite channels and the interaction between the Mo species and the Broensted acid sites are closely and proportionably realtaed with the amount of Broensted acid sites per unit cell.     

载体酸性对Mo/HZSM-5-Al2O3催化剂上烯烃歧化反应性能的影响

在固定床反应器上考察了Mo/HZSM-5-Al2O3催化剂上乙烯与2-丁烯歧化制丙烯反应的性能.结合X射线衍射、NH3程序升温脱附、吡啶吸附红外光谱、H2程序升温还原和程序升温氧化等表征结果发现,载体酸性的差异导致催化剂酸性和 Mo物种落位方式不同.载体酸性较强时,催化剂积炭严重,反应稳定性差;载体酸性较弱时,Mo物种...     

Mo/HZSM-5催化剂载体对甲烷无氧芳构化反应的影响

着重研究了挤条成型的纳米Mo/HZSM-5催化剂在甲烷无氧芳构化反应中的催化性能.结果表明,Al2O3载体的加入减少了催化剂的B酸量,对甲烷无氧芳构化反应不利,导致甲烷转化率降低,并且催化剂积碳严重.通过适量添加SiO2载体,减少Al2O3载体的量,可以使催化剂的B酸量提高,从而可提高甲烷转化率,并且可降低催化剂的积碳量.