V_2O_5-SnO_2催化剂的还原行为及其与氧化活性的关系

用程序升温还原(TPR)方法研究了不同组成V_2O_5-SnO_2样品的还原性能,并对不同还原阶段样品进行了X射线衍射(XRD)及电子顺磁共振(EPR)测定。结果提供了还原过程中物相及钒离子价态变化的信息,发现由于钒离子在SnO_2中的高度分散及组分间的相互作用,V~(5+)的还原温度比纯V_2O_5有明显降低,说明V_2O_5-SnO_2二元氧化物体系比V_2O_5更易获得电子,上述现象与V_2O_5-SnO_2样品作为甲苯选择氧化催化剂所表现的相当高的活性密切相关。     

Na2SnO3系催化剂表面吸附氧的EPR研究

以Na_2SnO_3系甲烷氧化偶联催化剂中性能较好的5%Li_2SO_4-Na_2SnO_3样品为主要研究对象, 用电子顺磁共振(EPR)方法对表面吸附氧及其与甲烷的作用进行了研究, 实验表明: 样品在氧气氛中处理后,得到可归属为表面吸附超氧负离子O_2~-的顺磁信号, 在300 ℃以上温度条件下吸附氧后, 可产生这种表面氧物种, 该物种在室温、1.33×10~(-2) Pa真空条件下能稳定存在, 700 ℃与甲烷作用后顺磁信号显著减弱, 因而催化剂表面的O_2~-物种可能起着活化甲烷的作用.     

V2O5-SnO2二元氧化物组分间的相互作用及其催化甲苯氧化性能的研究

V_2O_5与SnO_2构成的二元氧化物与单氧化物的性质很不相同,在所用实验条件下,V:Sn=1:2.1且及1:4.5(原子比)的样品具有较高的催化氧化活性。XRD实验证明:上述样品中SnO_2的作用主要是为钒离子的分散提供骨架,从ESR的结果可以看出:SnO_2的骨架有利于V~(4+)的存在,氧化钒在SnO_2中的分散作用还引起了 V=O及 V—O—V 红外吸收带的消失及622.7cm~(-1)金属—氧键 IR吸收带的加宽和蓝移,由此设想可能生成了比 V—O—V键弱的V—O—Sn键,因而晶格氧的活动性得以增强,样品的V ~(4+)含量与其对甲苯选择氧化的催化活性之间有平行关系。Mossbauer谱实验证明:不论在制备所得样品中或是在反应条件下处理所得样品中,Sn~(4+)的氧化态都没有可觉察的变化,V_2O_5-SnO_2二元氧化物用于甲苯催化氧化的redox过程是通过V~(5+)与V~(4+)之间的电子传递及晶格氧的消耗与补充实现的。