丙烷在负载型催化剂上脱氢反应的研究——Ⅷ.丙烷在负载型金属催化剂上临氢脱氢

通过对丙烷在负载型金属催化剂上临氢脱氢反应性能的考察,发现除负载型Pt、Pd等具有脱氢活性外;负载型Cu也同样具有脱氢活性,并且随Cu载量增加而升高。对催化剂稳定性研究结果表明,载体与金属组分间相互作用是不容忽视的因素之一。催化剂选择性影响因素主要是加氢裂化或氢解反应。因此,对催化剂脱氢选择性的改善既可通过调变金属组分的脱氢加氢性能,也可通过改变载体酸性进行。     

丙烷在负载型催化剂上脱氢反应的研究 Ⅲ.丙烷在氧化铝负载的铂-金属氧化物催化剂上的脱氢

第Ⅰ,Ⅱ报结果指出,氧化态锡对Pt/Al_2O_3具有助催化作用。本文通过对氧化脱氢过程类比分析,提出具有可变价态元素氧化物可替代Pt-Sn/Al_2O_3催化剂中氧化态锡组分,而与金属铂组分构成一系列具有良好催化性能的负载型双组分催化剂。对Al_2O_3负载的Pt-Ti,Pt-V,Pt-Cr,Pt-Mn及Pt-Fe催化剂评价结果表明,催化剂性能均随氧化态组分(Ti,V,Cr,Mn,Fe等)载量增加而逐步改善。     

丙烷在负载型催化剂上脱氢反应的研究 Ⅶ.丙烷在负载型金属催化剂上临氢脱

通过对丙烷在负载型金属催化剂 上临氢脱氢反应性能的考察，发现除 负载 型Pt、Pd等具有脱氢活性外；负载型Cu 也同样具 有脱氢活性，并且随Cu载量增加而升高。对催化剂稳定性研究结果表明，载体与金属组分间相互作用是不容忽视的因素之一。催化剂选择性影响 因素主要是加氢裂化或氢解反应。因此，对催化剂脱氢选择性的改善既可通过调变金属组分的脱氢加氢性能，也可通过改变载体酸性进行。     

载体对负载型NiSn催化剂丙烷脱氢性能的影响

研究了载体对负载型Ni Sn催化剂丙烷脱氢性能的影响,主要对比考察了以Si O2、Mg O、Al2O3、Mg Al2O4为载体的Ni Sn催化剂的丙烷脱氢性能。采用X射线衍射技术(XRD)、氮气吸附-脱附技术、氨气程序升温脱附技术(NH3-TPD)以及氢气程序升温还原技术(H2-TPR)对催化剂样品进行表征。结果表明,Si O2因具有较大的比表面积、大孔径、酸性较弱等特点,以其为载体制备所得催化剂中Ni2.67Sn2组分含量高,催化剂性能较高。     

丙烷在负载型催化剂上脱氢反应的研究 Ⅳ.丙烷在氧化铝负载的金属-氧化态锡催化剂上脱氢

依据各种金属对烃类及氢吸附的特性,认为可以用Ni,Co,Rh,Pd,Ir,Cu,Au等金属替代Pt-Sn/Al_2O_3催化剂中金属铂组分而与氧化态锡组分构成一系列具有良好催化性能的负载型双组分催化剂。文中对Al_2O_3负载的Ni-Sn,Co-Sn,Rh-Sn,Pd-Sn,Ir-Sn,Cu-Sn及Au-Sn等催化剂进行了实验验证。结果表明,负载型双组分催化剂脱氢反应性能均优于相应单金属催化剂。从而进一步说明了负载型双组分催化剂中金属组分与氧化态组分间普遍存在着协同催化作用。     

载体组成对负载型PtSn/ZSM-5催化剂上丙烷脱氢反应性能的影响

用微型催化反应装置结合吡啶吸附的红外光谱、NH3-程序升温脱附、热重、H2化学吸附和程序升温还原等物理化学手段研究了载体组成对负载型PtSn/ZSM-5催化剂上丙烷脱氢反应性能的影响.结果表明,负载型PtSn/ZSM-5催化剂对丙烷脱氢的催化性能与载体组成密切相关.随着ZSM-5载体中SiO2/Al2O3比的增加,催化剂表面的酸中心总量和强酸中心量逐渐减少.当SiO2/Al2O3摩尔比从45增至108时,催化剂对丙烷脱氢反应的催化活性提高,并且催化剂的积炭量下降.当SiO2/Al2O3摩尔比增至304时,Sn组分与载体ZSM-5之间的相互作用减弱,经H2还原后催化剂中Sn0物种所占的比例增加,导致催化剂H2化学吸附量和丙烷脱氢反应活性下降.     

水蒸汽对PtSn／Al2O3催化剂结构及反应性能的影响

比较研究了Ａｌ２Ｏ３负载的铂及ＰｔＳｎ催化剂在氮气及水蒸汽稀释条件下的丙烷脱氢性能,并利用ＸＰＳ及氢脉冲吸附对催化剂进行了表征。结果表明,水蒸汽可促使Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３催化剂的铂晶粒烧结。与在氮气氛中相比,在水蒸汽存在下反应显著提高了Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３的丙烷转化率,却降低了丙烯的选择性。另一方面,水蒸汽可调变ＰｔＳｎ／Ａｌ２Ｏ３催化剂的结构,破坏了ＰｔＳｎ／Ａｌ２Ｏ３中与锡相互作用的铂簇团结构。从而导     

铯添加对VOx/SBA-15催化剂丙烷氧化脱氢性能影响

我们考察了碱金属铯的添加对具有单一活性中心（分立的VOx四面体）的VOx／SBA-15催化剂上丙烷氧化脱氢反应性能的影响,发现铯的加入可以显著改善丙烯的选择性．在相同的丙烷转化率时,丙烯选择性提高了约10％．对催化剂的X射线衍射,拉曼光谱,程序升温还原,吡啶吸附IR光谱和程序升温脱附表征结果表明,少量碱金属的加入,并未改变活性中心的结构及其可还原性能,但明显降低了催化剂表面酸量,尤其是B酸量,从而有利于产物丙烯的脱附,抑制了深度氧化产物COx的产生,提高了丙烯的选择性．     

铝硼复合氧化物负载Pt-Sn催化剂的丙烷脱氢性能研究

采用蒸发自组装法制备铝硼复合氧化物（(AlxBy)2O3）,真空络合浸渍法制备PtSn双金属催化剂,并应用于丙烷脱氢制丙烯。采用N2物理吸附、SEM、X射线粉末衍射、H2-TPR、NH3-TPD和TG对催化剂进行表征。掺入B可大幅增加载体的总酸量和酸中心密度,降低酸强度。当B掺入量为10%时,Cat-A0.9B0.1的总酸量是Cat-AB0总酸量的2.45倍,且只有弱酸中心。当B掺入量为50%时,Cat-A0.5B0.5的酸中心密度是Cat-AB0的4.3倍。以铝硼复合氧化物负载的催化剂均优于纯氧化铝负载的催化剂,催化剂的脱氢活性和稳定性与载体的硼铝摩尔比之间存在如下规律：A0.9B0.1＞A0.7B0.3＞A0.5B0.5＞AB0。 关键词：铝硼复合氧化物;PtSn/ (AlxBy)2O3催化剂;丙烷脱氢     

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．     

丙烷氧化脱氢VMgO催化剂双相协同催化作用

研究了以重质氧化镁载体浸渍偏钒酸铵水溶液制备的５－８２ＶＭｇＯ系列催化剂在５００℃下的丙烷氧化脱氢反应。该系列催化剂的活性和选择性比柠檬酸盐法制备的纯钒酸镁和文献报道打应催化剂好。     

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.     

铂锡双金属催化剂上丙烷脱氢反应研究

对比研究了Ｓｎ／Ｐｔ比为１；１，２，：１和５：１的原子簇担载于γ－Ａｌ２Ｏ３上制成的Ｐｔ＝Ｓｎ原子簇催化剂，和用ＳｎＣｌ２和Ｈ２ＰｔＣｌ６浸渍制备的相应Ｓｎ／Ｐｔ比的催化剂对丙烷脱氢生成丙烯的催化性能。     

氟对PtSnNaLa/ZSM-5催化剂丙烷脱氢反应性能的影响

在PtSnNaLa/ZSM-5催化剂中引入氟元素,制得用于丙烷脱氢反应的氟改性催化剂,利用X射线衍射(XRD)、NH₃吸脱附(NH₃-TPD)、红外(FT-IR) 、固体核磁(²⁷Al MAS NMR)和程序升温还原(H₂-TPR)等技术手段研究不同氟含量对催化剂的结构、表面酸性和丙烷脱氢反应性能的影响。 结果表明,氟能降低催化剂表面的弱酸强度,增强Pt与载体间的相互作用力,降低反应副产物的选择性,从而提高了产物丙烯的选择性,当氟的添加量为0.2%时,丙烯选择性可达到99.2%。 同时氟的加入易于载体骨架的脱铝,使得Sn组分的还原变得相对容易,但对催化剂结构没有明显的影响。     

丙烷氧化脱氢催化剂V2O5/MPO4(M=Al,Zr,Ca)的研究

制备了3种磷酸盐(MPO₄,M=Al,Zr,Ca)载体,并在其上负载0.6%～6.0%的V₂O_5.活性评价结果表明,负载型V₂O₅/MPO₄催化剂在丙烷氧化脱氢反应中具有良好的催化性能.丙烯选择性按V₂O₅/Ca₃(PO₄)₂>V₂O₅/Zr₃(PO₄)₄>V₂O₅/AlPO₄顺序降低,这与载体的碱性强弱顺序变化一致.载体的性质和钒的负载量影响催化剂的氧化还原性能.ESR结果表明,V⁴⁺离子能可逆存在于催化剂中,暗示V⁵⁺/V⁴⁺氧化还原偶参与了氧化还原反应.     

介孔CeNiO催化剂的合成及其丙烷氧化脱氢制丙烯反应性能

以十二烷基硫酸钠（SDS）和三嵌段共聚物P123为混合模板剂,尿素为沉淀剂,采用均匀沉淀法制备了具有介孔结构的NiO和CeNiO催化剂.考察了催化剂的丙烷氧化脱氧反应性能,并利用用N₂吸附-脱附、透射电镜（TEM）、X射线粉末衍射（XRD）和H₂程序升温还原（H₂-TPR）等技术对催化剂进行了表征.活性测试结果表明,在400-450℃范围内NiO和CeNiO催化剂有相似的催化性能,但后者表现出较高的低温（<400℃）催化活性.325℃反应时,纯NiO上丙烯收率仅为3.1%,而5CeNiO(n_Ce/n_Ni=5%)催化剂上丙烯收率高达12.2%.N₂吸附-脱附和TEM结果表明,制备的NiO和CeNiO催化剂均有较大的比表面积且具有虫孔状介孔结构.H₂-TPR结果表明,CeNiO催化剂中由于Ce的存在使得得一部分氧物种的可还原性能明显增强,这可能是该催化剂具有较高催化活性的重要原因.     

丙烷氧化脱氢M-Fe-O催化剂的研究

采用微波加热草酸盐共沉淀法制备了一系列M-Fe-O(M=V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn)催化剂,考察了其对丙烷氧化脱氢制丙烯反应的催化性能,并对催化剂进行了BET、XRD、H2-TPR、电导测量等表征.实验结果表明V-Fe-O和Cr-Fe-O催化剂表现出较好的丙烷氧化脱氢制丙烯催化性能.反应温度为873 K时,以V-Fe-O为催化剂时丙烷转化率34.46%,丙烯选择性30.91%;在Cr-Fe-O为催化剂上丙烷转化率36.31%,丙烯选择性34.22%.