SBA-15 负载 β-Mg2V2O7 催化剂的制备及其催化丙烷选择氧化脱氢的性能

 以 MgO 修饰的 SBA-15 为载体, 采用浸渍法制备了负载 β-Mg2V2O7 催化剂, 并运用 X 射线衍射、拉曼光谱、紫外-可见漫反射光谱和 H2 程序升温还原等技术对催化剂 V 中心的结构和还原性能进行了表征. 结果表明, β-Mg2V2O7 具有与 α-Mg2V2O7 相同的结构单元, 但其催化丙烷氧化脱氢 (ODH) 反应的初始活性和初始选择性均低于后者. 与体相 β-Mg2V2O7 相比, 负载的 β-Mg2V2O7 上 V 中心分散度以及丙烷 ODH 反应活性和选择性更高, 520 oC 时丙烷 ODH 反应的初始活性提高了约 20 倍, 丙烯初始选择性也从体相的 88.3% 提高到 94.1%, 接近于 α-Mg2V2O7 (94.6%), 并且在 20% 的丙烷转化率时也表现出相似的规律. 这与表征催化剂选择性的两个本征动力学参数 k1/k2 (丙烷初级 ODH 和燃烧反应速率常数之比) 和 k3/k1 (次级丙烯燃烧和初级丙烷 ODH 反应速率常数之比) 反映出的规律一致. 这些对体相和负载的 Mg2V2O7 催化剂催化丙烷 ODH 反应本征特性的认识将有助于设计合成更高效的 Mg-V-O 催化剂, 如基于 α-Mg2V2O7 结构的高分散催化剂, 以获得更高的丙烷 ODH 反应活性和选择性.     

CO2氧化丙烷脱氢制丙烯用Pd-Cu/V2O5-SiO2催化剂的研究

 采用等体积浸渍法制备了V2O5-SiO2负载的Pd-Cu双金属催化剂,以程序升温还原/程序升温氧化、红外光谱、程序升温脱附和微反技术表征了Pd-Cu/V2O5-SiO2对CO2和丙烷的化学吸附性能及对CO2部分氧化丙烷脱氢反应的催化性能. 结果表明,在催化剂表面金属活性位(Pd,Cu)和邻近的Vn+协同下形成的CO2卧式吸附态可在172和284 ℃断裂形成CO和晶格氧,以甲基氢和亚甲基氢双位吸附在V=O上的丙烷分子吸附态可在238 ℃脱氢生成丙烯. 在600 ℃,CO2/C3H8体积比为1和空速为1?286 h-1的条件下,丙烷转化率为35.22%,丙烯选择性为85.44%. 催化剂V=O中的晶格氧参与了丙烷氧化脱氢过程.     

VPO催化剂P/V比对丙烷晶格氧选择氧化制丙烯酸和乙酸的影响

丙烷选择氧化制取丙烯酸(AA)和乙酸(HAc)是氧化深度大、反应过程复杂、包含氧化脱氢和选择性氧种进入分子等多重步骤的多相催化过程. 从催化剂设计的角度看,适用于该反应的催化剂必须在较温和的条件下对烷烃具有氧化脱氢的能力. 钒磷混合氧化物(VPO)是目前少有的这类催化剂. 在影响其催化性能的众多因素中,n(P)/n(V)比是个关键参数;丙烷-氧共进料连续流动氧化反应的适宜n(P)/n(V)比为1.05～1.15[1～4]. 丙烷在VPO催化剂上的选择氧化按晶格氧氧化机制进行,适合于循环流化床提升管(CFBR)反应工艺[5]. CFBR工艺在大幅度提高原料中烃的浓度、抑制深度氧化、降低未反应原料的循环费用等诸多方面具有明显的优势[6],特别适用于丙烷等小分子烷烃的选择氧化. 在CFBR工艺中,与烷烃起反应的氧全部来自催化剂. 因此,为了提高经济效益,要求催化剂有尽可能大的可逆储氧量. 本文用脉冲反应器考察了催化剂P/V比对丙烷氧化反应性能的影响.     

V2O5/SiO2催化剂的异丁烷选择氧化反应性能

 采用溶胶－凝胶法和浸渍法制备了V2O5／SiO2催化剂,并用XRD,IR,TPD和活性评价等手段对催化剂的表面构造、化学吸附性能和异丁烷选择氧化反应性能进行了研究．结果表明：催化剂表面由Lewis碱位V＝O双键的端氧和Lewis酸位V5＋构成,异丁烷分子主要通过甲基中的H双位吸附在催化剂表面的Lewis碱位上,异丁烯分子可通过甲基的H吸附在催化剂表面的Lewis碱位,也可通过C＝C双键吸附在催化剂表面的Lewis酸位上．在常压条件下,异丁烷选择氧化产物主要有异丁烯、甲基丙烯醛和甲基丙烯酸,其中深度氧化产物CO2主要由通过C＝C吸附的异丁烯继续反应生成．     

丙烷选择氧化单斜 TeMo5O16 催化剂中钒掺杂的作用

 研究了在不同温度下 V 掺杂的单斜 TeMo5O16 催化剂上丙烷选择氧化反应性能. 结果发现, 在保持 TeMo5O16 相结构基本不变的条件下, V 的掺杂提高了催化剂的活性以及丙烯和丙烯醛等脱氢与选择氧化产物的收率. 通过程序升温表面反应、拉曼光谱、X 射线光电子能谱、X 射线衍射、程序升温还原和热重分析等手段对其原因进行了探讨. 结果表明, V 的掺杂引起催化剂表面金属–氧键发生变化, 提高了表面氧化还原中心的活性, 增加了酸性中心数目, 从而提高了催化剂活化丙烷能力. 同时, 较高的 V 掺杂量可以提高催化剂体相中晶格氧参与氧化还原的能力.     

V2O5-MoO3-SiO2表面复合氧化物催化剂的制备与表征

采用表面改性法制备了V2O5-SiO2,MoO3-SiO2,V2O5-MoO3-SiO2复合氧化物催化剂,并用TPR和IR技术研究了催化剂的表面结构及V=O,M0=O的活性,同时用化学吸附IR技术研究了催化剂样品对异丁烷的化学吸附性能.实验结果表明:这些复合氧化物催化剂对异丁烷都有较高的化学吸附能力;SiO2能缓解表面Lewis碱位V=O和Mo=O的氧化能力,有利于选择氧化.     

Ni-V-O催化剂的合成、表征及其催化性能

制备了Ni3V2O8, Ni2V2O7, NiV2O6催化剂, 进行了XRD, BET, H2-TPR, XPS和电导等表征, 并测试了这三种结构催化剂对丙烷氧化脱氢制丙烯反应的催化性能, 分析了影响催化性能的因素. 实验结果表明, 当丙烷的转化率为10%时, 在p-型半导体Ni3V2O8和Ni2V2O7催化剂上丙烯的选择性为69.13%和70.21%, 而在n-型半导体NiV2O6上, 丙烯的选择性为64.41%, 表明p-型半导体Ni3V2O8和Ni2V2O7的催化性能优于n-型半导体NiV2O6的催化性能. XPS实验结果表明, 这可能与p-型半导体正钒酸镍(Ni3V2O8)和焦钒酸镍(Ni2V2O7)催化剂表面含较多O-氧物种和V4+有关.     

BiMo基复合氧化物催化剂晶格氧性质与丙烷选择氧化性能

研究了不同组成、结构的BiMo基复合氧化物催化剂的丙烷选择氧化至丙烯醛的性能.X射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)、原位傅里叶变换激光拉曼光谱(FT-LRS)、电子顺磁共振(ESR)等多种表征结果表明,BiMo基复合氧化物催化剂上丙烷经由中间物丙烯选择氧化至丙烯醛,催化剂的晶格氧为选择性活性氧物种.丙烷直接氧化下丙烷至丙烯醛的选择性和收率与催化剂的Mo=O物种的氧化-还原性质密切关联,而Mo=O物种的性质又取决于Mo离子的配位环境,Mo=O物种的选择性转化丙烷经由丙烯至丙烯醛活性随畸变MoO6八面体、共顶点八面体、共边八面体、MoO4四面体配位环境递增.组成、结构优化调变的催化剂上丙烷选择氧化至丙烯醛选择性和收率可达45%和13.5%,催化剂中具有选择氧化活性的晶格氧物种数可达258 μmol/g.     

V2O5/ACF催化剂低温下选择性催化还原NO的机理

将V2O5担载在活性炭纤维(ACF)上制得V2O5/ACF催化剂,并采用暂态响应实验和NH3吸附氧化实验等考察了影响V2O5/ACF催化剂上选择性催化还原(SCR)反应的关键因素.结果表明,NH3在催化剂表面的吸附是必要的,而且该吸附是一个快速过程;气相O2的存在有利于形成催化剂中所需的活性氧化态物种.NH3吸附.脱附与原位质谱相结合的实验表明,V2O5/ACF催化剂具有吸附NH3和将NH3氧化为N2H2的能力,N2H2为NH3氧化的一种中间体.     

Mg-V-O 催化剂在环己烷氧化脱氢反应中的双晶相间协同效应

 在机械混合的 MgO-Mg3(VO4)2, Mg3(VO4)2-Mg2V2O7 和 V2O5-MgV2O6 双晶相催化剂体系上, 研究了晶相间协同催化效应对环己烷氧化脱氢反应性能的影响. 催化剂表征和反应结果表明, 双晶相间协同效应或源于不同晶相间形成的内聚界面, 或遵从溢流氧的遥控机理, 或产生于其中一个晶相完全包覆整个催化剂表面. 当在 Mg3(VO4)2 上进行环己烷氧化脱氢反应时, 可加入适量 MgO 或 Mg2V2O7 以提高其催化性能. 在 80%Mg3(VO4)2-20%Mg2V2O7 催化剂上, 当环己烷转化率为 15.5% 时, 环己烯选择性达 44.9%.     

CO2氧化丙烷脱氢MoO3-V2O5/SiO2催化剂研究

采用表面改性和等体积浸渍法制备了MoO3-V2O5／SiO2复合氧化物，采用TPR、IR、TPD和微反技术表征了催化剂对CO2和C3H8的吸附性能和CO2部分氧化丙烷脱氢的反应性能．结果表明：随MoO3加入量的增加，V=O还原温度降低，晶格氧更易活化．CO2和丙烷的活化温度降低，丙烷转化率增高，丙烯选择性下降．V=O中晶格氧的活化是CO2氧化丙烷制丙烯反应的关键．     

CATALYTIC ACTIVE SITES OF YTTRIUM ORTHOVANADATE IN OXIDATIVE DEHYDROGENATION OF PROPANE

用ＥＳＲ、ＮＯＴＰＤ和１８Ｏ２同位素交换的方法研究了丙烷氧化脱氢催化剂正钒酸钇ＹＶＯ４的活性位。ＥＳＲ和ＮＯＴＰＤ结果证明催化剂中存在Ｖ４＋离子。１８Ｏ２同位素交换结果表明，Ｏ２是在Ｖ４＋及氧空位上活化的。氧的活化是催化剂在丙烷氧化脱氢中具有良好活性的原因。     

Co3V2O8催化剂的合成表征及其催化性能研究

采用共沉淀法制备了Co₃V₂O₈催化剂,并对催化剂进行了BET、XRD、H₂-TPR、XPS、和 TEM等技术表征,研究了其丙烷氧化脱氢 (ODH) 制丙烯反应的催化性能。H₂-TPR和XPS实验结果表明,Co₃V₂O₈催化剂中晶格氧可以较容易转换成可动氧物种(即未完全还原氧物种),使催化剂内各种价态的钒之间易于进行氧化还原反应并形成氧缺位,催化剂的表面含有较多未充分还原氧物种O^-和V⁴⁺ 物种。催化活性结果显示,在425℃和475℃,丙烯选择性分别为49.45%和33.74%,表现了较好的催化性能。     

VPO催化剂上丙烷选择氧化反应机理的分子探针研究

ＶＰＯ催化剂上丙烷选择氧化反应机理的分子探针研究赵如松，徐铸德（浙江大学化学系，杭州３１００２７）关键词ＶＰＯ催化剂，丙烷，选择氧化，分子探针，反应机理最近研究［１－２］表明，Ｃ３０在ＶＰＯ催化剂上可直接选择氧化成丙烯酸和乙酸。这种工艺与现行烯烃为原...     

nV-MCM-41 催化剂的制备及其催化 CO2氧化丙烷脱氢反应性能

丙烯是一种重要的化工原料, 其下游产品丰富, 用途广泛, 主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、丙烯酸和丁醇等化工产品.丙烯的需求正在不断增长, 而传统的丙烯生产方法如蒸汽裂解和石油催化裂化, 存在反应温度高、积碳严重且丙烯收率较低等问题. 因此研制丙烷脱氢制取丙烯的高效催化剂尤为重要. 研究发现, 以 CO2作为温和氧化剂进行逆水气变换反应可有效促进丙烷脱氢. 催化剂主要由活性组分与载体构成, 本文选择可用于活化丙烷的钒作为主要活性组分. 钒氧化物在载体上的高度分散是提高丙烷脱氢反应活性的关键. MCM-41 拥有较大的比表面积和高度有序的介孔结构, 可更有效地分散活性位点. 本文采用一步法合成了不同钒含量的 nV-MCM-41 催化剂 (1.9-10.6 wt%), 并研究了其在以下条件下催化丙烷氧化脱氢制丙烯反应性能: 600 °C, 催化剂质量 0.2 g, 进料气体组成 C3H8/CO2/Ar (摩尔比) = 1/4/4, 进料气体总流量 15 mL/min. 其中 6.8V-MCM-41 催化剂具有最高的活性, 其初始丙烷转化率达 58%, 丙烯选择性达 92%, 远高于相似反应条件下早期研究的 nV-SBA-15 催化剂. 并在四次反应-再生循环中始终保持其原来的高反应活性. 本文借助于 N2吸附-脱附、拉曼光谱 (Raman)、X 射线光电子能谱 (XPS)和热重 (TG) 等手段探究了不同钒含量的 nV-MCM-41 催化剂在丙烷脱氢反应中催化性能差异的原因.氮气吸附-脱附结果表明, 所有催化剂都存在典型的高度有序的介孔结构, 并没有因为钒组分的掺杂而破坏. nV-MCM-41催化剂拥有较大比表面积,并随钒掺杂量的增加而减小. 其中,10.8V-MCM-41催化剂的比表面积急剧下降,可能是由于产生了结晶的 V2O5阻塞了孔道. Raman 结果表明, 当钒负载量超过 6.8 wt% 时, 出现了 V2O5的结晶峰. 另外根据单分散的四面体钒氧化物的特征峰面积发现, 6.8V-MCM-41 催化剂中钒物种分散度最高, 与其具有最高催化活性结果一致. XPS 结果也进一步证明 6.8V-MCM-41 钒物种的分散度最高. 在连续反应过程中 6.8V-MCM-41 催化剂失活较快,可归结于活性钒位点的还原与催化剂表面的积碳. 通过氧化再生, 可恢复催化剂活性, 并且在 4 次再生循环中始终保持其良好稳定的活性.     

Formation of M2+(O2)(C3H8) species in alkaline-earth-exchanged Y zeolite during propane selective oxidation

The adsorption of oxygen and d2-propane (CH3CD2CH3) on a series of alkaline-earth-exchanged Y zeolite at room temperature was studied with in situ infrared spectroscopy. Surprisingly at room temperature, oxygen adsorption led to the formation of supercage M2+(O2) species. Further, at low propane coverage, propane was found to adsorb linearly on Mg2+ cations, but a ring-adsorption structure was observed for propane adsorbing on Ca2+, Sr2+, and Ba2+ cations. It is demonstrated that O2 and propane can simultaneously attach to one active center (M2+) to form a M2+(O2)(C3H8) species, which is proposed to be the precursor in thermal propane selective oxidation. Selectivity to acetone in the propane oxidation reaction decreases with increasing temperature and cation size due to the formation of 2-propanol and carboxylate ions. An extended reaction scheme for the selective oxidation of propane over alkaline earth exchanged Y zeolites is proposed.     

Selective oxidation of propane to acrylic acid over mixed metal oxide catalysts

The effects of metal atomic ratio, water content, oxygen content, and calcination temperature on the catalytic performances of MoVTeNbO mixed oxide catalyst system for the selective oxidation of propane to acrylic acid have been investigated and discussed. Among the catalysts studied, it was found that the MoVTeNbO catalyst calcined at a temperature of 600 ℃ showed the best performance in terms of propane conversion and selectivity for acrylic acid under an atmosphere of nitrogen. An effective MoVTeNbO oxide catalyst for propane selective oxidation to acrylic acid was obtained with a combination of a preferred metal atomic ratio （Mo1V0.31Te0.23Nb0.12）. The optimum reaction condition for the selective oxidation of propane was the molar ratio of C3H8 ：O2 ： H2O ： N2 = 4.4： 12.8 ： 15.3 ： 36.9. Under such conditions, the conversion of propane and the maximum yield of acrylic acid reached about 50% and 21%, respectively.