VPO催化剂上丙烷选择氧化制丙烯酸的结构敏感性研究

ＶＰＯ催化剂上丙烷选择氧化制丙烯酸的结构敏感性研究赵如松，徐铸德（浙江大学化学系，杭州３１００２７）关键词ＶＰＯ催化剂，丙烷，氧化，丙烯酸，结构敏感性丙烷直接选择氧化制取丙烯酸（ＡＡ）是个包含脱除４个氢原子和插入两个氧原子的复杂反应过程，要求催化剂具...     

VPO催化剂的再生性质及其对晶格氧选择氧化丙烷的影响

采用脉冲反应器,研究了ＶＰＯ催化剂的再生性质及其对晶格氧选择氧化丙烷制丙烯酸和乙酸的影响,结果表明,ＶＰＯ催化剂与气相分子氧反应的速度要比丙烷与其 和氧反应的速度慢许多,因此以丙烷－Ｏ２共进料方式进行反应时,催化剂氧化再生是速度控制步骤,水是影响催化剂选择性的重要因素,但对活性影响不大,在反应温度下,水在ＶＰＯ催化剂 为可逆吸附,容易脱附流失,催化丙烷反应生成目的的产物的活性中心很稳定,主要是晶格     

V2O5/高硅分子筛的酸性与甲苯气相选择氧化

用固体离子交换法制备了Ｖ２Ｏ５／ＺＳＭ－５和Ｖ２Ｏ５／丝光沸石两类催化剂。通过ＸＲＤ，ＬＲＳ，ＸＰＳ和Ｓｇ测定表征了Ｖ２Ｏ５在分子筛上的分散状态。用吡啶吸附红外光谱法和正丁胺非水溶液回滴法研究了催化剂的表面酸性。用ＥＳＲ研究了甲苯在催化剂上的吸附。结果表明，催化剂的酸性不同，它们吸附甲苯的能力也不同，对甲苯气相选择氧化的活性和选择性也有较大的差异。同时，甲苯选择氧化成苯甲醛的能力还与Ｖ２Ｏ５在分子     

VPO／SiO2催化剂的制备及性能研究

ＶＰＯ／ＳｉＯ２催化剂的制备及性能研究牛童王晓来１）索继栓（中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室兰州７３００００）关键词ＶＰＯ／ＳｉＯ２催化选择氧化正丁烷顺酐分类号Ｏ６４３．３２利用混浆钒磷混合氧化物催化剂催化正丁烷选择氧化制...     

MOPO/SiO2催化剂上丙烷选择氧化制丙烯醛反应机理

 考察了丙烷以及丙烷选择氧化反应的有关中间体或其探针分子(如丙烯、烯丙醇、异丙醇和正丙醇)和产物(如丙烯醛、丙酮和丙醛)在MoPO/SiO2催化剂上的反应行为,用以探明该催化剂上丙烷选择氧化制丙烯醛反应的可能路径. 结果表明,异丙氧基是MoPO/SiO2催化剂上丙烷选择氧化制丙烯醛反应的主要中间体,异丙氧基脱β-H生成丙烯或脱α-H生成丙酮,而丙烯则经σ-氧烯丙基转化为丙烯醛.     

VMgO催化剂上丙烷氧化脱氢反应的原位Raman谱学研究

应用原位Ｒａｍａｎ谱学方法，考察了反应条件下ＶＭｇＯ催化剂分别与氧、丙烯、丙烷和丙烷／氧混合气等的相互作用。结果表明，ＶＭｇＯ催化剂具有较好的被还原性，而再氧化过程则缓慢得多；丙烷与氧在ＶＭｇＯ催化剂的反应可能遵循Ｍａｒｓ－ｖａｎ Ｋｒｅｖｅｌｅｎ晶格氧反应机理；丙烷的活化需要表现晶格氧物种，这些氧物处一旦生成就能很快与丙烷作用，而氧的吸附活化并转化为表面晶格氧物种是维持丙烷氧化脱氢反应Ｍａｒｓ－     

掺杂Pr对VPO催化剂性质的影响

在ＶＰＯ催化剂中添加Ｐｒ，用ＸＲＤ，ＬＲＳ，ＸＰＳ，ＥＳＲ和＾３１Ｐ固体核磁共振考察了催化剂的相组成和钒的氧化态，用ＮＨ３－ＴＰＤ和吡啶吸会原位红外光谱表征了催化剂表面的酸量。将催化剂应用于正丁烷选择氧化生成顺酐的反应中，实验结果表明，当Ｐｒ／Ｖ原子比＝０．０５时，活性相（ＶＯ）２Ｐ２Ｏ７的量增加，表面酸性增强，正丁烷转化率和生成顺酐的选择性都有所提高，而Ｐｒ／Ｖ≥０．１０时，（ＶＯ）２Ｐ２Ｏ７的     

甲苯气相选择氧化制苯甲醛Ⅲ．V_2O_5／TiO_2催化剂研究

制备了一系列不同Ｖ２Ｏ５负载量的Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２催化剂并用于甲苯气相选择氧化制苯甲醛．在ＶＴｉ－１０催化剂上，可获得苯甲醛产率１２．０％的最佳结果．利用ＢＥＴ、ＸＲＤ、ＸＰＳ、Ｈ２－ＴＰＲ、Ｏ２－ＴＰＤ－ＭＳ和化学分析法，考察了催化剂的结构和表面氧性质．发现载体ＴｉＯ２上Ｖ２Ｏ５以晶相和高分散态两种形式存在．反应过程中，催化剂中Ｖ４＋和Ｖ５＋可调整到一定比例并趋于稳定，该调整时间约为１００ｍｉｎ．     

负载型钒基催化剂上丙烷的氧化脱氢──酸碱性及氧化还原性质对催化性能的影响

用乙酰丙酮络钒法制备了两组不同氧化物和磷酸盐载体负载的钒载量为５％Ｖ２Ｏ５的催化剂．ＸＲＤ和Ｒａｍａｎ光谱表征结果表明，钒氧化物在载体ＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３，Ｍｇ３（ＰＯ４）２，ＡｌＰＯ４和Ｚｒ３（ＰＯ４）４上是高度分散的，没有生成明显的Ｖ２Ｏ５晶相；催化剂的可还原性与其氧化物或磷酸盐载体的金属还原电位序有较好的对应关系，与其丙烷氧化脱氢活性也存在较好的平行关系，表明钒氧化物与载体的阳离子形成了Ｖ—Ｏ—Ｍ桥键，该桥键氧较易移去，可能是丙烷氧化脱氢的活性氧物种；催化剂表面酸性位有利于丙烷Ｃ—Ｈ键的活化，但导致深度氧化产物增多．     

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．     

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．     

异丁烷部分氧化V-P-O/SiO2催化剂的研究

The V2O5/SiO2 and V2O5-P2O5/SiO2 catalysts were prepared by the Sol-gel method. The surface composition,structure,chemisorption and reactivity of the catalysts were systematically studied by using the techniques of XRD,TPR,IR,TPD and icro-reactor. The results showed that the active component was dispersed uniformly on the surface of amorphous SiO2 . There existed Lewis base sites（V=O and V-O-V）and Lewis acid sites （Vn+）on the surface of these catalysts. An addition of PO43- could lower the activity of surface terminal oxygen of Lewis base sites V=O. Iso-butane could chemisorbed on surface terminal oxygen of Lewis base sites V=O by one or two H atoms in -CH3 to form molecular adsorption states. Reaction products of i-C4H10 on the V-P-O/SiO2 catalyst were mainly i-C4H8,MAL,MAA and COx . Conversion of i-C4H10 was 5% and selectivity of partial oxidation products is above 72% at 300℃. The addition of PO43- could improve the selectivity of partial oxidation products on the VSiO catalyst because PO43- could reduce the activity of lattice oxygen in V = O bond,and weaken the adsorption intensity of i-C4H10 .     

负载型V2O5/TiO2催化剂表面分散状态和性质对氨选择性催化还原NO性能的影响（英文）

采用多种物理化学手段研究了不同负载量V2O5/TiO2催化剂的VOx物种分散状态、表面酸性、可还原性及其选择性催化还原(SCR)NO性能.结果表明,V2O5在锐钛矿TiO2表面的实测单层分散容量约为1.14mmol V/100m2TiO2,与"嵌入模型"的估算值相符,表明分散态的钒离子应键合在TiO2表面的八面体空位上.随着V2O5负载量的增加,V2O5/TiO2催化剂上NO转化频率(TOF)先急剧增加,至0.70mmol V/100m2TiO2(略超过分散容量的一半)时达到极大(约8.3×10-3s-1),然后又急剧下降;同时,孤立VOx物种可能倾向于分散在相邻的八面体空位上,且通过V-O-V化学键相连形成聚合的VOx物种,V-O-V键所占比例增加而V-O-Ti键所占比例减小,催化剂表面单位钒离子的Brnsted酸中心量增加,故催化剂的TOF急剧增加.随着负载量进一步增加,虽然催化剂表面单位钒离子的Brnsted酸中心量仍缓慢增加,但V-O-Ti键所占比例减少,导致钒离子的可还原性下降,另外,分散容量以上时晶相V2O5的形成也导致钒离子表面利用率下降,从而导致催化剂的TOF下降.桥式Brnsted酸位(V-O(H)-V)也是SCR反应活性中心之一,不同负载量V2O5/TiO2催化剂上SCR活性与表面VOx物种的分散状态、表面酸性和钒离子可还原性密切相关.     

硅藻土负载H6PMo9V2Nb1O40催化剂上乙烷氧化制乙酸和乙醛的反应性能

采用浸渍法制备了硅藻土负载的杂多化合物催化剂PMo9V2Nb1/K,利用TPR、IR、TPD和微反技术研究了催化剂的表面酸性、乙烷化学吸附和氧化反应性能。结果表明,含铌的PMo9V2Nb1/K催化剂仍保持着Keggin形杂多酸的化学构造,晶格氧的活泼性明显提高,B酸强度和酸量均有所降低;乙烷分子主要通过H原子吸附在Lewis碱位V—O—Mo和Nb—O—Mo的桥氧上,吸附在Nb—O—Mo桥氧上的乙烷易发生解离吸附,并与邻近的表面氧发生反应生成乙酸或乙醛;在240 ℃,0.4 MPa和2 000 h-1下,乙烷的摩尔转化率为22.5%,产物乙酸和乙醛的总选择性达90.8%。     

过渡金属（Cu，Fe，Mn，Co）改性高分散V2O5/TiO2作为高效NH3-SCR脱硝催化剂

选择性催化还原(SCR)是目前固定源及移动源中控制NOx排放最为有效的技术手段之一.工业上应用最广泛的商业SCR催化剂是钒基催化剂.钒基催化剂经钨(钼)改性后具有较好的活性、稳定性和抗水抗硫性能,但在应用过程中仍存在N2选择性较低、活性温度窗口(300–400 oC)较窄及高温下V2O5极易流失等不足,且钨(钼)的价格十分昂贵.因此,用廉价组分提高钒基催化剂的催化性能在实际工业应用中仍具有重要意义.研究发现,很多非贵金属(如Cu, Fe, Mn, Co, Ce, Zr, Nb, Sn, La等)都可以代替钨(钼)用来提高钒基催化剂的选择性、活性温度窗口和(热)稳定性能等.引入的金属通常以氧化物或钒酸盐形式存在,并与活性组分钒物种有很强的相互作用,从而提高钒物种的氧化还原性能及分散度,同时增大表面酸性位数量,抑制锐钛矿向金红石相转变.近年来很多研究发现,经金属改性的钒基催化剂以钒酸盐形式存在时可有效提高催化剂活性和 N2选择性,尤其可显著提高催化剂的(热)稳定性.本文采用浸渍法以廉价易得、储量丰富的过渡金属改性钒基催化剂,得到高度分散的M-V/TiO2(M = Cu, Fe, Mn, Co)脱硝催化剂.结果发现, Cu-V/TiO2和Fe-V/TiO2催化剂表现出较好的催化活性和N2选择性以及优异的稳定性和抗H2O/SO2性能,其中Cu-V/TiO2的工作温度窗口扩展到225–375oC. X射线衍射、拉曼光谱和EDX-mapping表征结果证明,钒物种及引入的金属高度分散在TiO2载体表面,并生成了钒酸盐.氢气程序升温还原结果表明,钒酸盐的形成导致钒物种的还原峰向低温区移动,有利于催化剂氧化还原性能的提升. X射线光电子能谱结果表明, Cu-V/TiO2催化剂表面具有更多的活性氧物种(Oα),且具有较强的电子间相互作用,是SCR活性提高的关键原因之一. NH3程序升温脱附和原位红外光谱实验结果表明,金属的引入可以提高酸量和酸强度; Cu-V/TiO2催化剂表面主要为Lewis酸性位,而Fe-V/TiO2催化剂表面主要为Br?nsted酸性位,两者可能导致不同的SCR反应机理,但均可以提高催化剂在高温下的N2选择性.综上所述,过渡金属改性的钒基催化剂中Cu-V/TiO2具有最好的活性和N2选择性以及较强的稳定性和抗H2O/SO2性能,可能得益于其表面更多的活性氧物种和更多更强的酸性位.     

钒钼复合氧化物表面上激光促进异丁烷选择氧化制甲基丙烯酸

表面反应;钒钼复合氧化物表面上激光促进异丁烷选择氧化制甲基丙烯酸     

Determination of the chemical nature of active surface sites present on bulk mixed metal oxide catalysts

CH3OH temperature programmed surface reaction (TPSR) spectroscopy was employed to determine the chemical nature of active surface sites for bulk mixed metal oxide catalysts. The CH3OH-TPSR spectra peak temperature, Tp, for model supported metal oxides and bulk, pure metal oxides was found to be sensitive to the specific surface metal oxide as well as its oxidation state. The catalytic activity of the surface metal oxide sites was found to decrease upon reduction of these sites and the most active surface sites were the fully oxidized surface cations. The surface V5+ sites were found to be more active than the surface Mo6+ sites, which in turn were significantly more active than the surface Nb5+ and Te4+ sites. Furthermore, the reaction products formed also reflected the chemical nature of surface active sites. Surface redox sites are able to liberate oxygen and yield H2CO, while surface acidic sites are not able to liberate oxygen, contain either H+ or oxygen vacancies, and produce CH3OCH3. Surface V5+, Mo6+, and Te4+ sites behave as redox sites, and surface Nb5+ sites are Lewis acid sites. This experimental information was used to determine the chemical nature of the different surface cations in bulk Mo-V-Te-Nb-Ox mixed oxide catalysts (Mo(0.6)V(1.5)Ox, Mo(1.0)V(0.5)Te(0.16)Ox, Mo(1.0)V(0.3)Te(0.16)Nb(0.12)Ox). The bulk Mo(0.6)V(1.5)Ox and Mo(1.0)V(0.5)Te(0.16)Ox mixed oxide catalytic characteristics were dominated by the catalytic properties of the surface V5+ redox sites. The surface enrichment of these bulk mixed oxide by surface V5+ is related to its high mobility, V5+ possesses the lowest Tammann temperature among the different oxide cations, and the lower surface free energy associated with the surface termination of V=O bonds. The quaternary bulk Mo(1.0)V(0.3)Te(0.16)Nb(0.12)Ox mixed oxide possessed both surface redox and acidic sites. The surface redox sites reflect the characteristics of surface V5+ and the surface acidic sites reflect the properties normally associated with supported Mo6+. The major roles of Nb5+ and Te4+ appear to be that of ligand promoters for the more active surface V and Mo sites. These reactivity trends for CH3OH ODH parallel the reactivity trends of propane ODH because of their similar rate-determining step involving cleavage of a C-H bond. This novel CH3OH-TPSR spectroscopic method is a universal method that has also been successfully applied to other bulk mixed metal oxide systems to determine the chemical nature of the active surface sites.     

CO2和CH3OH直接合成碳酸二甲酯Cu-Ni/V2O5-SiO2催化剂

采用表面反应改性法制备了V2O5 SiO2(VSiO)表面复合物 ,用等体积浸渍法制备了VSiO担载的Cu Ni双金属催化剂 ,用IR、TPD、TPSR和微反技术研究了CO2 和CH3OH在催化剂表面上的化学吸附与反应性能.结果表明,在Cu Ni/VSiO催化剂上存在着金属位Cu Ni合金、Lewis酸位Vn 和Lewis碱位V=O三类活性中心 ;CO2 在金属位和Lewis酸位协同作用下可生成CO2卧式吸附态M -(CO) -O→Vn ,此吸附态在138℃左右可解离成M -CO和V=O ;CH3OH在Lewis酸位和Lewis碱位协同作用下可形成解离吸附态V -OCH3和V -OH ;CO2 和CH3OH在Cu Ni/VSiO催化剂表面上的反应产物主要为碳酸二甲酯(DMC)、CH2O、CO和H2O ,其生成DMC的选择性在85%以上.     

CO2和CH3OH直接合成碳酸二甲酯Cu-Ni/V2O5-SiO2催化剂

采用表面反应改性法制备了Ｖ２Ｏ５－ＳｉＯ２（ＶＳｉＯ）表面复合物,用等体积浸渍法制备了ＶＳｉＯ担载的Ｃｕ－Ｎｉ双金属催化剂,用ＩＲ,ＴＰＤ,ＴＰＳＲ和微反技术研究了ＣＯ２和ＣＨ３ＯＨ在催化剂表面上的化学吸附与反应性能。结果表明,在Ｃｕ－Ｎｉ／ＶＳｉＯ催化剂上存在着金属位Ｃｕ－Ｎｉ合金,Ｌｅｗｉｓ酸位Ｖ＾ｎ＋和Ｌｅｗｉｓ碱位Ｖ＝Ｏ三类活性中心;ＣＯ２在金属位和Ｌｅｗｉｓ酸位协同作用下可生成ＣＯ２卧式     

V2O5-CeO2/TiO2-ZrO2催化剂表征及NH3还原NOx性能

商业选择性催化还原(SCR)催化剂V2O5-WO3(MoO3)/TiO2存在反应温度窗口窄(300–400 oC)和SO3转化率高等缺点,同时占催化剂总质量80%以上的载体TiO2比表面积小,热稳定性差.已有研究发现TiO2-ZrO2固溶体具有较大的比表面积和较强的表面酸性, TiO2与ZrO2的摩尔比为1：1时其比表面积达到最大. CeO2作为SCR催化剂的组成部分,由于其优良的储氧和放氧能力受到广泛关注.研究表明, CeO2-CuO, Ce/Ti-Si-Al和Mo2O3(Co2O3)/Ce-Zr等催化剂具有优良的SCR脱硝活性,同时对V2O5-WO3/TiO2催化剂进行CeO2改性,可提高催化剂的抗SO2中毒能力.实际烟气组分中同时存在SO2和H2O,必定会导致催化剂硫酸盐中毒,而目前对含Ce催化剂的硫酸盐中毒情况研究较少,因此开发新型高效脱硝催化剂十分必要.前期我们研究了xCeO2-3%V2O5/TiO2-ZrO2催化剂,发现CeO2可以显著拓宽脱硝温度窗口,同时增强催化剂酸性位点,但是V2O5含量较高时对环境及人体健康均有较大危害.本文采用共沉淀法制备摩尔比为1：1的TiO2-ZrO2固溶体,用浸渍法负载不同摩尔比的CeO2和1%的V2O5,得到一系列V-xCe/Ti-Zr催化剂,结合X射线衍射(XRD)、比表面积测试(BET)、高分辨透射电镜(HRTEM)、程序升温还原(H2-TPR)、原位漫反射红外光谱(in situ DRIFTS)和程序升温脱附(NH3-TPD)等手段分析催化剂的晶相、活性物质分散程度、氧化还原性质及表面酸性,在200–450 oC范围内考察Ce掺杂催化剂选择性催化还原NOx的脱硝活性,并在250 oC测试催化剂在NH3+NO+O2+SO2+H2O气氛中的脱硝活性,研究催化剂抗硫酸盐中毒能力.研究发现,CeO2掺杂可以拓宽脱硝反应活性窗口, V-0.2Ce/Ti-Zr (摩尔比Ce：Ti =0.2)表现出最优的脱硝性能,在250–350oC范围内脱硝效率均在92%以上,同时与前期研究结果对比发现CeO2含量较高时会导致高温段NOx转化率下降. XRD和HRTEM结果表明,ZrO2的添加可以显著降低载体TiO2的结晶度,复合氧化物TiO2-ZrO2呈无定形态, CeO2高度分散于载体之上,并且催化剂以单晶形式存在. H2-TPR结果表明,CeO2能显著提高催化剂的还原能力,主要的还原反应发生在CeO2的α(200–430oC)和β(430–600 oC)还原峰上,总体而言, V-0.2Ce/Ti-Zr表现出最大的氢气消耗量,即其还原性最强.低V2O5负载有利于较低温度SCR反应, V-0.3Ce/Ti-Zr的钒氧化物还原峰强度最大,其次是V-0.2Ce/Ti-Zr. NH3-TPD测试发现V2O5/TiO2主要存在中强酸及强酸,而V2O5/TiO2-ZrO2主要是弱酸, CeO2负载后随着其含量提高,弱酸强度增加.结合氨气原位漫反射红外光谱发现, CeO2可以增加催化剂Br?nsted和Lewis酸位数量,同时出现反应中间物–NH2, V2O5的负载量较高会抑制1660 cm–1处Br?nsted酸吸收峰的出现. BET结果发现, TiO2-ZrO2和V2O5/Ti-ZrO2比表面积分别可达255.73和143.77 m2/g, V2O5/TiO2仅为66.1 m2/g,表明ZrO2的添加可以显著增大催化剂比表面积,进而有利于SCR反应进行,沉积的氧化物进入载体孔道导致催化剂比表面积降低. V2O5-xCeO2/TiO2-ZrO2表现出较强的抗SO2中毒能力,但是在H2O存在条件下脱硝活性较差,可能是生成的硫酸铵盐及亚硫酸盐阻塞催化剂孔道所致. SO2和H2O停止通入后, V2O5-0.3CeO2/TiO2-ZrO2活性恢复至原有水平, V2O5-0.2CeO2/TiO2-ZrO2恢复至最初的84%.对中毒催化剂进行不同反应温度下的活性测试,发现V2O5-0.2CeO2/TiO2-ZrO2在中温段反应活性显著降低,可能是由于Ce(SO4)2的形成所致,由于V2O5-0.3CeO2/TiO2-ZrO2的Ce含量较高,其在此温度范围内活性依旧较高.两者在高温段NOx转化率均较高,推测是V2O5开始发挥活性组分作用的缘故.