氧化铁在γ—Al2O3上的分散状态及对反应性能的影响

采用(NH_4)_3Fe(C_2O_4)_3]·XH_2O的水溶液含浸,Fe(NO_3)_3·9H_2O水溶液饱和浸渍以及Fe(AcAc)_3的甲苯溶液热吸附三种方法制备了在γ-Al_2O_3上分散的氧化铁体系。用多种物理化学手段对用不同方法制备的分散体系进行了细致的表征和比较,结果表明用第一和第三种方法制备的样品中Fe~(3+)是充分分散或单层分散的,但用饱和浸渍法制备时即使在低的载量时(3wt％Fe_2O_3)仍有氧化铁微晶。对于Fe_2O_3/γ-Al_2O_3,分散的结构状态还强烈地依赖于制备条件(参数)的选择。单层分散的Fe~(3+)处于高自旋态,具有正交畸变的局部配位对称性。单层分散的Fe~(3+)在氢气氛中即使升温至973K也只能被还原为Fe~(2+)状态。与单层MoO_x,VO_x,WO_x物种不同,单层分散的FeO_x物种既不能用XRD也很难被FTIR-DRS以及LRS所检测,丁烯脉冲反应表明单层的Fe~(3+)已可满足反应要求,但与晶相α-Fe_2O_3具有不同的选择性。CO脉冲实验表明与充分分散Fe~(3+)相关的晶格氧数目是少的而且较不活泼,流动态的CO+H_2反应结果表明,对于甲烷及其它低碳烃的生成主要取决于铁的价态而与分散的结构变化关系较小。在合成气中的程序升温反应结果进一步证实了这一结论。