CO2气氛下负载型Cr2O3催化剂上乙苯脱氢制苯乙烯反应

 采用浸渍法制备了负载型Cr2O3/Al2O3和Cr2O3/SiO2催化剂,并考察了催化剂在CO2气氛下催化乙苯脱氢制苯乙烯反应的活性. 结果表明,Cr2O3/Al2O3的催化活性高于Cr2O3/SiO2. 这可能是由于Cr2O3在Al2O3载体表面的分散度大大高于在SiO2表面的分散度. 催化剂的催化活性与Cr2O3的负载量有关,在w(Cr2O3)=25%时,Cr2O3/Al2O3的催化活性最高. CO2气氛对乙苯脱氢反应有明显的促进作用; 在CO2气氛下,Cr6+物种可能是催化乙苯脱氢反应活性位的前驱体.     

铁系催化剂上乙苯与CO2氧化脱氢反应

采用浸渍法和溶胶-凝胶法制备了三种含Mg,Fe和Al量相同的Fe2O3-MgO/γ-Al2O3,Fe2O3/MgAl2O4和MgFe0.1Al1.9O4催化剂,在580°C考察了它们催化乙苯与CO2氧化脱氢反应性能,并采用X射线衍射,表面元素分析,H2-程序升温还原和CO2-程序升温脱附等技术对催化剂体相及表面性质进行了表征.结果表明,催化剂制备方法影响Fe物种的存在形态,进而影响催化剂的稳定性和活性.采用浸渍法制备的Fe2O3/MgAl2O4催化剂含有高度分散的Fe2O3活性物种,该物种具有较好的初活性,但是稳定性较差;而采用溶胶-凝胶法制备的MgFe0.1Al1.9O4催化剂中,Fe物种主要以同晶取代的形式存在于尖晶石骨架中,因而具有较高的乙苯与CO2氧化脱氢催化活性和稳定性.     

钒/钛复合氧化物催化剂用于二氧化碳气氛中乙苯氧化脱氢

 采用改进的酸催化溶胶-凝胶法制备了以TiO2为基体的钛基复合氧化物催化剂, 并将该催化剂用于低温下二氧化碳气氛中乙苯氧化脱氢制苯乙烯反应. 采用X射线衍射、 表面物理吸附、 X射线光电子能谱和热重-质谱等分析手段对反应前后的催化剂进行表征. 结果表明, 催化剂在一定反应条件下具有较好的催化活性. 催化剂失活原因主要是反应过程中产生了积炭和高价钒被还原成低价钒. 反应过程中产生的积炭可以通过空气氧化消除,再生后的催化剂其活性基本上能得到恢复.     

负载型VOx／SBA-15催化剂催化CO2气氛下乙苯脱氢反应的研究

利用浸渍法制备了系列不同钒含量的VOx/SBA-15乙苯脱氢催化剂.并采用BET、UV-vis、XRD、TPO和O2脉冲等物理化学表征手段对催化剂进行了表征.二氧化碳气氛下的乙苯氧化脱氢反应结果表明,在550℃,当V2O5的含量为20%时,催化剂表现出最好的脱氢性能.乙苯的转化率达到74.1%,同时也获得95.7%的苯乙烯选择性.20VOx/SBA-15具有较高的比表面积、较多的酸性、较少的积碳,这可能是该催化剂表现出较好的催化性能的原因.     

溶胶-凝胶法制备用于CO2气氛下乙苯脱氢反应的高活性Cr2O3-SiO2催化剂

 采用溶胶-凝胶法制备了Cr2O3-SiO2催化剂，考察了催化剂对CO2气氛下乙苯脱氢制苯乙烯反应的催化性能. 结果表明，溶胶-凝胶法制备的Cr2O3-SiO2催化剂上乙苯脱氢活性是常规的Cr2O3/SiO2负载型催化剂的2倍，Cr2O3-SiO2催化剂中Cr6+的含量较高是其具有高活性的主要原因.     

介孔氧化铝负载钒催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯

 采用浸渍法制备了介孔氧化铝 (m-Al2O3) 负载钒催化剂 (V/m-Al2O3), 并考察了其催化丙烷氧化脱氢制丙烯反应活性. 通过 N2 吸附-脱附、透射电镜、X 射线粉末衍射、紫外-可见漫反射光谱、氢-程序升温还原和氨-程序升温脱附对催化剂进行了表征. 结果表明, 介孔氧化铝具有大比表面积、窄孔径分布和两维六方相结构, 在其上负载适量的 V 可实现 V 活性物种的高分散及催化剂的弱酸性, 从而有利于提高丙烷转化率和丙烯选择性. 与共合成法制备的含 V 介孔氧化铝 V/m-Al2O3(C) 和浸渍法制备的 V/?-Al2O3 相比, V/m-Al2O3 表现出更高的催化活性. 这与载体较弱的酸性和较大的比表面积以及 V 物种的高分散有关.     

Ce助剂对V/SiO2催化CO2氧化乙苯脱氢性能的影响

通过N₂吸附、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、CO₂程序升温脱附(CO₂-TPD)和热重分析(TGA)等多种表征手段和催化反应性能评价,研究了铈助剂的添加对V/SiO₂催化CO₂氧化乙苯脱氢性能的影响. 结果表明,Ce助剂不仅提高了催化剂活性组分分散性和氧化还原性能,抑制了钒物种的深度还原,而且增强了催化剂碱性和CO₂吸附能力,减缓了积炭生成,从而显著提高了V-Ce/SiO₂对CO₂氧化乙苯脱氢反应的催化活性和稳定性. 在本实验中,V(0.8)-Ce(0.25)/SiO₂催化剂表现出最佳的催化性能,苯乙烯(ST)收率可达55.6%,选择性为98.5%,反应12 h 后,催化剂活性基本不变,与惰性N₂气氛比较,CO₂明显促进了乙苯脱氢反应,归因于CO₂能保持催化剂表面钒物种的高价态.     

助剂Li对CO2气氛下Fe-Li/AC催化剂上乙苯脱氢反应性能的影响

对 CO2 气氛下 Fe-Li/AC 催化剂上的乙苯脱氢反应性能进行了详细研究. N2 吸附-脱附、CO2 程序升温脱附和 X 射线衍射表征结果表明, 助剂 Li 不仅增加了催化剂比表面积和活性组分分散性, 而且增强了催化剂碱性和 CO2 吸附能力, 从而提高了 Fe/AC 对乙苯脱氢的催化性能. 助剂 Li 能显著提高 Fe/AC 催化剂的乙苯脱氢活性和 CO2 的促进作用, 抑制催化剂的失活. 在 Fe(3.0)-Li(0.6)/AC 催化剂(Fe 和 Li 的负载量分别为 3.0 和 0.6 mmol/g)上, 550 ℃、接触时间为 3.57 (g·h)/mol 和 CO2/乙苯摩尔比为 20 的条件下, 苯乙烯收率可达 62.9%, 选择性为 96.2%. CO2 气氛下的苯乙烯收率显著高于 N2 气氛下的, 归因于 CO2 能保持催化剂表面铁物种的高价态, 并通过逆水煤气变换反应在线除去脱氢反应生成的氢.     

Ce助剂对V/SiO_2催化CO_2氧化乙苯脱氢性能的影响

通过N2吸附、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、H2程序升温还原(H2-TPR)、CO2程序升温脱附(CO2-TPD)和热重分析(TGA)等多种表征手段和催化反应性能评价,研究了铈助剂的添加对V/SiO2催化CO2氧化乙苯脱氢性能的影响.结果表明,Ce助剂不仅提高了催化剂活性组分分散性和氧化还原性能,抑制了钒物种的深度还原,而且增强了催化剂碱性和CO2吸附能力,减缓了积炭生成,从而显著提高了V-Ce/SiO2对CO2氧化乙苯脱氢反应的催化活性和稳定性.在本实验中,V(0.8)-Ce(0.25)/SiO2催化剂表现出最佳的催化性能,苯乙烯(ST)收率可达55.6%,选择性为98.5%,反应12 h后,催化剂活性基本不变,与惰性N2气氛比较,CO2明显促进了乙苯脱氢反应,归因于CO2能保持催化剂表面钒物种的高价态.     

溶胶-凝胶法制备用于CO2气氛下乙苯胶氢反应的高活性Cr2O3-SiO2催化剂

苯乙烯是石化工业中十分重要的化学品,全世界每年生产大约 1300 万吨苯乙烯,其中有90%的苯乙烯是在大量过热水蒸气存在下,于550～650 ℃由乙苯在铁-钾基催化剂上脱氢制得的. 该工艺受热力学平衡限制,并且由于采用大量过热的水蒸气和较高的反应温度而能耗很高,因此人们一直试图寻找新的替代工艺. 最近,利用CO2作为温和氧化剂进行乙苯脱氢制苯乙烯引起人们浓厚的兴趣[1～3]. 利用CO2进行乙苯脱氢能够大幅度降低能耗,并且提高苯乙烯的平衡收率[4]. 但是,现行乙苯脱氢传统工艺中使用的铁-钾基催化剂在CO2气氛下不能有效地催化乙苯脱氢,因此有必要寻找适合这一新工艺的高性能催化剂. 人们已经研究了CO2气氛下各种氧化物催化剂上的乙苯脱氢反应,在这些催化剂中,氧化铬和氧化钒表现出较好的催化性能.     

Physico-Chemical and Catalytic Properties of Fe-Bi-Mo-Ox Catalysts in the Oxidative Dehydrogenation of Ethylbenzene

The Fe-Bi-Mo-O_x system has been studied in the oxidative dehydrogenation of ethylbenzene to styrene by a pulse-chemisorption method. The two forms of adsorption for ethylbenzene and styrene suggest a non-uniform structure of the catalysts surfaces.     

Theoretical and Experimental Study on Reaction Coupling： Dehydrogenation of Ethylbenzene in the Presence of Carbon Dioxide

Dehydrogenation of ethylbenzene (EB) to styrene (ST) in the presence of CO2, in which EB dehydrogenation is coupled with the reverse water-gas shift (RWGS), was investigated extensively through both theoretical analysis and experimental characterization. The reaction coupling proved to be superior to the single dehydrogenation in several respects. Thermodynamic analysis suggests that equilibrium conversion of EB can be improved greatly by reaction coupling due to the simultaneous elimination of the hydrogen produced from dehydrogenation. Catalytic tests proved that iron and vanadium supported on activated carbon or Al2O3 with certain promoters are potential catalysts for this coupling process. The catalysts of iron and vanadium are different in the reaction mechanism, although ST yield is always associated with CO2 conversion over various catalysts. The two-step pathway plays an important role in the coupling process over Fe/Al2O3, while the one-step pathway dominates the reaction over V/Al2O3. Coke deposition and deep reduction of active components are the major causes of catalyst deactivation. CO2 can alleviate the catalyst deactivation effectively through preserving the active species at high valence in the coupling process, though it can not suppress the coke deposition.     

TiO2-ZrO2复合氧化物负载的氧化钒催化剂用于丙烷氧化脱氢反应

 丙烷氧化脱氢反应制备丙稀酸，丙烯醛，由于其巨大的工业价值而成为催化领域研究的热点。该反应也可分为两步实现。即先由丙烷到丙烯，再由丙烯到丙稀酸，丙烯醛。后一步已成功的实现工业化，在低温下( £350℃)，使用钒基催化剂，丙稀酸，丙烯醛的产率可高达80%以上。但是，对于前一步，使用迄今为止最有效的V-Mg-O催化剂，在550℃的高温下，丙烯的产率仅为20%。而在如此高的温度下，在紧接着的第二步反应中，大部分的丙烯会直接转化为深度氧化产物（CO2, H2O）。所以，制备一种能在低温下有效实现丙烷氧化脱氢反应制丙烯的催化剂是由丙烷制备高产率的丙稀酸，丙烯醛的另一种途径。\r\n 催化剂V2O5/TiO2最显著的特点是它具有较高的低温催化活性。但是，作为载体材料，TiO2有一些缺点，如比表面较小，热稳定性较差，机械性能较低，抗磨损性较差等。相比之下，载体ZrO2就具有许多TiO2所不具备的优点。第一，ZrO2具有很大的比表面积（＞300m2/g），并且在高温下它也能保持较高的比表面积。第二，ZrO2的热稳定性，机械性能和抗磨损性都较好。第三，金属氧化物在ZrO2表面能够得到很好的分散。第四，ZrO2非常稳定，在烷烃氧化脱氢反应的条件下是惰性的，不参加反应。所以，如果向TiO2中掺杂ZrO2进行改性，能极大的提高其载体的表面积，热稳定性，机械性能和抗磨损性。那么复合载体TiO2-ZrO2很可能成为在低温下丙烷氧化脱氢制丙烯的极有潜力的催化剂载体材料。在本文中，我们采用溶胶-凝胶法，用廉价的无机盐作为初始材料制备了一系列不同TiO2/ZrO2质量比的TiO2-ZrO2复合氧化物作为催化剂载体并研究了这些催化剂用于丙烷氧化脱氢反应的催化活性。     

乙苯脱氢制苯乙烯工业催化剂的失活原因

用混合法制备了工业乙苯脱氢催化剂,考察了新鲜催化剂和使用34个月后的催化剂的催化性能,并应用多种表征手段详细研究了所制备的工业催化剂在使用前后体相和表面的变化情况.活性测试结果发现,催化剂使用34个月后,活性下降12%,消炭后催化剂活性有所提高,但很快又恢复到失活后的水平.表征结果发现,积炭、钾的流失和催化剂活性相的烧结都不是导致催化剂失活的根本原因,而助催化剂钾的不均匀分布和催化剂活性相中Fe3 的还原可能是催化剂失活的主要原因.