HZSM-5结晶度和晶粒度对甲烷无氧芳构化催化剂性能的影响

使用高能球磨机通过研磨法制备了Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５催化剂，对不同球磨时间下的催化剂结构进行了表征，并考察了其催化甲烷芳构化性能。结果表明，球磨使ＨＺＳＭ－５分子筛的粒度变小，且使Ｍｏ与骨架发生了同晶置换，导致ＺＳＭ－５骨架破坏；球磨时间越长，结晶度越低，其催化甲烷芳构化活性和苯选择性越差。因此，较高的结晶度和较大的晶粒度对甲烷的无氧芳构化反应更有利。     

甲烷在过渡金属离子交换分子筛催化剂上的无氧芳构化

考察了以第四周期过渡金属离子交换改性的ＨＺＳＭ－５为载体的催化剂上甲烷的无氧芳构化性能，并与反应后催化剂上的积炭量进行了关联。过渡金属离子引入ＨＺＳＭ－５的交换位后，起到了助剂作用，抵制了积炭的生成，从而使得催化剂的甲烷芳构化活性和稳定性均得到不同程度的提高，其中以Ｃｕ＾２＋、Ｆｅ＾３＾＋，ＶＯ＾２＋和Ｍｎ＾２＋离子交换改性的ＭｏＯ３／Ｍ－ＨＺＳＭ－５催化剂的活性和稳定性较高。     

CH_4在Mo/HZSM-5及其改性催化剂上的无氧芳构化(英文)

运用微型固定床反应器装置,研究了Mo/HZSM-5催化剂的Mo载量、金属助剂改性、载体模数对甲烷无氧芳构化反应性能的影响。结果表明,Ni/Mo摩尔比为0.1的Mo-Ni/HZSM-5(SiO2/Al2O3=25)催化性能最好,其稳定性较好,芳烃收率最高可达15.74%;此时甲烷转化率60.24%,芳烃选择性26.13%。     

MoO3/HBZSM-5催化剂上甲烷的无氧芳构化反应

以含硼杂原子分子筛HBZSM-5为载体,考察了其担载MoO3后催化甲烷无氧芳构化反应的性能,并结合XRD,IR,TG和SEM等手段对催化剂进行了表征.实验结果表明,MoO3/HBZSM-5催化剂具有较高的甲烷芳构化活性,但稳定性较差.随着引入分子筛骨架中硼量的增大,甲烷的极值转化率增高;随着反应温度的升高,MoO3/HBZSM-5催化剂的甲烷芳构化活性升高.从产物分布的变化来看,硼的引入对于催化剂上乙烯的选择性影响较大;与MoO3/HZSM-5催化剂相比,MoO3/HBZSM-5催化剂上乙烯选择性大大提高.     

Mo/HZSM-5催化剂上甲烷无氧芳构化反应中积炭的研究

 对经过程序升温表面甲烷无氧芳构化反应后的Mo／HZSM－5催化剂上的积炭进行程序升温加氢反应和程序升温二氧化碳反应,并对相应的催化剂上的积炭进行程序升温氧化反应和热重实验,以研究催化剂上的不同积炭物种．结果表明,甲烷无氧芳构化反应后有两类烧炭峰,一类是低温烧炭峰,另一类是高温烧炭峰;H2主要对高温烧炭峰发生作用,对低温烧炭峰几乎没有影响;CO2可同时对两种烧炭峰产生影响．由此推论,甲烷在无氧条件下直接转化生成芳烃的反应过程中,沉积在Mo／HZSM－5催化剂上的积炭有三种形式,即：能够与H2反应的积炭,能够与CO2反应的积炭和可能以Mo2C形式存在的物种．     

甲烷无氧脱氢芳构化催化剂Mo/HZSM-5的研究

催化剂Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５在甲烷地氧脱氢芳构化反应中表现出很高的活性，用ＸＲＤ，ＢＥＴ经表面，ＮＨ３－ＴＰＤ及ＴＰＲ等手段，对不抽提前后催化剂上的活性ｏ的种进行了研究，ＸＲＤ结果表明，Ｍｏ物种高度分散于筛表面，随着Ｍｏ担载量的提高，ＢＥＴ比表面积有所下降；但氨水抽提后，比表面积有很大程度的恢复，ＮＨ３－ＴＰＤ结果表明，Ｍｏ物种优先占据分子筛中的强酸位。ＴＰＲ结果显示出有ＭｏＯ３晶相存在的催化剂较易被     

Co改性Mo/HZSM-5催化剂上甲烷无氧芳构化反应研究

甲烷无氧芳构化催化剂Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５上担载第二组分Ｃｏ后,提高了催化剂的稳定性,但加快了催化剂上的积炭速率,且积炭速率随Ｃｏ添加量的增加而提高,因而认为催化剂的失活速率与积炭速率并不成顺比关系,研究认为,一方面,Ｃｏ的添加增加了催化剂的脱氢能力,使更多的中间产物乙烯进一步脱氢转化成芳烃或积炭,另一方面,增加了催化剂的抗积炭能力。并认为部分积炭可能对提高催化剂的稳定性起到一定的作用,空速实验表明,     

甲烷无氧芳构化催化剂的活性相生成研究

利用在线质谱分析检测了在各种催化剂上甲烷的程序升温表面反应(TPSR)过程中不同物种的行为.结果表明,MoO₃向Mo₂C的转变阻碍了甲烷的活化及其芳构化.如果这个转变过程在TPSR反应前发生,甲烷活化和苯生成的温度将大大降低(分别为760K和847K).通过比较担载在不同分子筛上钼物种的催化行为发现,甲烷的初始活化是这个反应速率的决定步骤.只有具备合适的钼价态,Bro-nsted酸性以及特殊的分子筛孔道结构的催化剂才能使甲烷芳构化反应高效进行.     

程序升温技术研究Mo/HZSM-5催化剂上甲烷无氧芳构化反应积炭的化学特性

对经过程序升温表面甲烷无氧芳构化反应(TPSR)后的Mo/HZSM-5催化剂上的积炭进行了程序升温加氢反应(TPH)和程序升温CO₂反应(TPCO₂),并对相应催化剂上的积炭进行了程序升温氧化反应(TPO)和热重(TG)实验.TPH实验及TPCO₂实验表明,H₂主要对高温烧炭峰发生作用.CO₂则可同时对这两种烧炭峰产生影响,对低温峰积炭的影响尤其明显.对不同Mo含量的催化剂进行上述实验的结果表明,Mo担载量的变化及不同的实验过程都会影响催化剂上两种温峰的积炭在总积炭量中所占的比例.由TG实验数据计算出的动力学结果说明,无论是TPH还是TPCO₂实验都可以降低烧炭过程的一级反应起始温度,并减少其活化能.此外,催化剂中Mo担载量的变化也会对开始温度和烧炭活化能产生明显影响.     

用于甲烷脱氢芳构化反应Mo基催化剂的研究

 通过对分子筛载体HZSM－5进行精密前处理，然后浸渍钼酸铵溶液和添加微量助剂Fe，分别制得催化剂Mo／HZSM－5（t）和Fe－Mo／HZSM－5（t），考察了它们对甲烷脱氢芳构化反应的催化性能．结果表明，在Mo／HZSM－5（t）催化剂上，反应5h后，甲烷的转化率可达11．4％，苯收率高于6．2％，在反应30h后，甲烷的转化率可达8．8％，苯收率高于5．3％，催化剂显示出较高的稳定性．微量助剂Fe的添加在保持催化剂稳定性的前提下进一步改善了催化剂的活性，使甲烷的转化率相对于Mo／HZSM－5（t）上的提高了18％，苯收率提高了52％．XRD和TPO测试表明活性组分Mo和助剂Fe高度分散于载体上或进入载体孔道中，载体的精密前处理及Fe的添加提高了催化剂的抗积炭能力，使得催化剂稳定性显著提高．     

Mo-Zn/HZSM-5催化剂上甲烷与丙烷混合物的无氧芳构化

研究了甲烷和丙烷的混合气体在x%Mo+6%Zn/HZSM-5催化剂上(x=0.3,0.5,0.7,0.9)的无氧芳构化反应性能.结果表明,在873K,GHSV=3L/(g·h)和n(C₁)/n(C₃)=1.0条件下,甲烷的转化率在29%～35%之间,芳烃选择性大于80%.其中0.7%Mo+6%Zn/HZSM-5对甲烷表现出最优的活性,甲烷转化率达到34.8%,丙烷转化率为69.6%.探讨了反应时间和n(C₁)/n(C₃)比对甲烷和丙烷转化率及其产物分布的影响.结果显示,丙烷的存在促使甲烷活化并参与芳构化反应.同位素13^CH₄示踪实验发现,13^C进入了C₆H₆⁺,C₇H₈⁺和C₈H₁₀⁺碎片中,进一步证实了甲烷进入芳烃形成过程.此种用丙烷活化甲烷的过程可能为天然气和炼厂气的直接利用提供了一个新的反应途径.     

Mo基分子筛催化剂及甲烷无氧芳构化

本文综述了甲烷无氧芳构化反应及Mo基分子筛催化剂的研究进展。在众多的催化剂中以Mo基分子筛催化性能最佳。概括了催化剂中关于MoO_<em>x前躯体结构和其在分子筛中落位,Mo₂C物种和诱导期等;讨论了反应中涉及的中间产物、双功能机理以及催化剂失活等问题;归纳了催化剂制备过程中制备方法、焙烧温度与时间、Mo载量和分子筛硅铝比以及催化剂预处理对反应活性的影响;综述了提高催化剂催化性能和反应性能的各种方法,并对其分析,同时介绍了两种催化剂再生方法。最后,依据本实验室研究进展,对甲烷芳构化从工艺角度进行一些可行性讨论,并提出相关问题和展望。     

以稀土离子交换的HZSM-5为载体的甲烷非氧化芳构化催化剂

The declining crude oil reserves has led to natural gas being considered as an alternative supply to produce important organic raw materials such as ethene and aromatics. Mo/HZSM-5 is found to be able to act effectively for the title reaction[1]. In order to clarify how the cation in the channel of HZSM-5 effects the behavior of the catalyst, different rare earth ion exchanged HZSM-5 ([ RE3+] HZSM-5 ) zeolites were investigated as supports of the Mo/[ RE3 + ] HZSM-5 catalyst.     

甲烷无氧芳构化反应催化剂Mo/HZSM-5的H2-TPR研究

 采用H2-TPR技术研究了不同方法制备的Mo/HZSM-5催化剂,并借助 1H MAS NMR等表征手段对Mo/HZSM-5催化剂还原过程中可能出现的6个TPR谱峰进行了详细归属,首次指认了分布于分子筛孔道内并与B酸性位相互作用的Mo物种的还原峰. 此外,还考察了各种Mo基催化剂在甲烷无氧芳构化反应中的催化性能. 结果表明,与B酸中心相互作用的Mo物种比其他形式的Mo物种具有更好的活性和稳定性.     

甲烷无氧芳构化反应中钼基分子筛催化剂上积炭的表征

利用化学方法对钼基分子筛催化剂上的CH2Cl2可溶性积炭和不可溶性积炭进行分离，并通过质谱、红外光谱、核磁共振等手段对积炭进行了表征。结果表明，可溶性积炭的主组分为一种非芳烃物质，它的组成不随反应时间、反应温度和催化剂的酸性的变化而变化。可溶性积炭分子对催化剂的活性影响不大。高不饱和度的稠环芳烃型不可溶性积炭分子是催化剂失活的主要原因。     

担载型钼催化剂上的丙烷芳构化

与新鲜Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５（Ｆ）催化剂相比,于９７３Ｋ以甲烷活化后的Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５（Ａ）对丙烷芳构化的活性和芳烃选择性都得到显著提高,芳烃的收率从３．３５％提高到１３．８２％,根据催化剂（Ｆ）用于甲烷芳构化时存在活性诱导期,结合本实验的丙烷芳构化结果及ＸＲＤ结果,提出担载于分子筛表面的ＭｏＯ３经甲烷活化后转化为α－Ｍｏ２Ｃ后才对烷烃芳构化有较高活性。碳化钼是活性相,它的作用不在于活化烷烃,而是为     

甲烷脱氢芳构化Mo/HZSM-5基催化剂表征

利用H2-TPR、XPS、EPR等谱学方法，对Mo／HZSM－5基催化剂的可还原性以及工作态催化剂上钼物种的价态进行了表征研究．结果表明，随着焙烧温度的升高，前驱态催化剂中可还原钢物种在总钼量中所占比率明显下降；工作态催化剂表面存在混合价态的Mo物种：以Mo4 为主，Mo5 为次；673K焙烧制备并经DHAM反应操作的催化剂上检测到Mo5 的EPR讯号相当弱，而973K焙烧制备并经同样反应操作的催化剂，其Mo5 EPR讯号却强得多；酸促进的Mo／HZSM－5基催化剂上高的甲烷转化活性与工作态催化剂表面Mo5 物种的浓度并不存在顺变关系，而与表面酸位（尤其是B酸位）及Mo4 物种的浓度密切相关．     

N掺杂Mo/HZSM-5催化剂制备及对甲烷无氧芳构化催化性能影响

采用三聚氰胺作为N源,N掺杂改性HZSM-5沸石分子筛后负载Mo活性金属组分,制备了一种用于甲烷无氧芳构化反应(MDA)的催化剂.采用XPS、N2吸附-脱附、XRD、H2-TPR、TEM和NH3-TPD对催化剂性质和Mo金属组分状态进行了分析表征,并考察了催化剂的甲烷无氧芳构化反应催化性能.结果表明,HZSM-5经过N...     

甘油辅助HZSM-5分子筛的制备及其甲烷无氧芳构化催化性能研究

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,甘油为辅助剂,在水热条件下合成HZSM-5分子筛。考察甘油添加量、晶化时间对HZSM-5分子筛的晶粒尺寸、相对结晶度和酸性等性质及其甲烷无氧芳构化催化性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氨程序升温脱附(NH₃-TPD)等分析手段对不同条件合成的HZSM-5分子筛样品进行表征。结果表明,在添加一定量的甘油辅助剂的条件下,通过调控晶化时间,可以提升HZSM-5分子筛的相对结晶度,在一定程度上抑制无定型SiO₂的产生,增加其酸量。在甲烷无氧芳构化反应中,甘油辅助合成的HZSM-5分子筛催化剂表现出优良的催化性能,与未添加甘油合成的HZSM-5分子筛催化剂相比,甲烷转化率、苯选择性和芳烃选择性均有较大提高,且具有较强的稳定性与容炭能力。     

甲烷无氧直接制备芳烃研究进展

甲烷无氧直接制备芳烃和氢气是碳一化学与催化领域中一个极具挑战性的研究课题,具有碳原子利用率高、二氧化碳零排放、工艺流程短和绿色环保等优势,已经成为世界各国研究机构的重要研究方向。本研究基于作者课题组在甲烷无氧芳构化反应的研究工作,结合2013-2017年的相关文献,对目前甲烷无氧芳构化的研究现状进行综合评述。重点讨论甲烷无氧芳构化反应机理与积炭形成、催化剂改性及再生、膜反应器、非钼基催化剂体系等工作,并对甲烷无氧芳构化直接制备芳烃的未来前景进行了展望。