高效钼基催化剂上正丁烯自歧化生成乙烯和己烯（英文）

烯烃歧化反应(又称烯烃复分解反应)是两分子烯烃通过碳-碳键断裂重排生成新烯烃分子的反应,自1964年Phillips公司的Banks等发现以来,引起了研究者的广泛关注,且在均相催化体系的发展尤为迅速;与此同时,多相烯烃歧化催化剂因其在分离简单、可循环再生利用方面的优势而在工业界崭露锋芒.多相烯烃歧化催化剂通常由活性金属组分(Re,Mo,W)分散到大比表面积的多孔载体制备而成.多相催化剂上烯烃歧化反应主要集中在乙烯和2-丁烯反歧化制丙烯反应,其中WO_3/SiO_2催化剂先后应用于Phillips公司的Triolefin Process和ABB Lummus公司的OCT工艺,低温Re系催化剂被法国石油研究院应用到Meta-4歧化工艺.同时丙烯歧化也是研究最多的反应,多数情况下被用作探针反应来研究催化剂的性能.烯烃歧化反应可以根据市场需求灵活调变产物分布,为碳四烃类的高效转化利用提供很好的途径.受国内拉动内需的政策及下游应用行业强劲需求的影响,中国液化石油气的产量逐年递增.2014年我国液化气产量约为2550万吨,其中仅有39%左右用于碳四深加工,大部分当做燃料直接烧掉.从组成来看,液化气中烯烃含量在40%-50%,可以转化为高附加值的乙烯和丙烯进一步利用.本文重点开发了一条从1-丁烯出发生产乙烯/己烯的反应路线及对应的催化剂.首先从热力学角度分析了碳四歧化反应网络中各反应路径发生的难易程度.在此基础上,以Mo/Al_2O_3为催化剂考察了Mo负载量和反应条件对产物分布的影响-.在优化的6Mo/Al_2O_3催化剂上,80°C,1.0 MPa和丁烯空速3 h1的条件下,产物中乙烯和己烯的摩尔选择性超过85%,并且在48 h内保持良好的反应稳定性.为了进一步探究催化剂结构与反应性能的关系,系统考察了催化剂载体差异对Mo物种状态和反应性能的影响.借助N2吸附,NH_3-TPD,Py-IR,H_2-TPR,UV-Vis和HRTEM等表征手段,发现催化剂反应活性与其酸密度直接相关.催化剂酸量越大,丁烯转化率越高,但副反应越多;载体适宜的酸量和较大的比表面积更有利于钼物种的分散和四配位钼物种的形成,促进目标1-丁烯自歧化制乙烯/己烯反应的发生.     

担体对Fe—MnO催化剂上乙烯二次反应的影响

以乙烯为探针分子，采用TPSR手段研究催化剂担体对乙烯二次反应的影响。结果表明，担体的性质差异导致不同类型的乙烯二次反应，从而将直接影响到烯烃选择性。结果催化剂CO加氢反应结果及催化剂表面CO／H2－TPSR、C2H4／H27脉冲反应表征，发现担体的碱性促使乙烯歧化生成甲烷和丙烯，而担体的酸性促使乙烯歧化的同时，存在强烈的丙烯加氢作用，从而促进乙烯歧化，导致烯烃选择性大幅度下降，因而酸性担体不利于烯烃生成。     

高分子负载的庚烯－1歧化催化剂研究

将烯烃均相歧化催化剂ＷＣｌ６－Ｂｕ４Ｓｎ中的ＷＣｌ６成分用浸渍法负载于各种高分子载体上，用于庚烯－１的催化歧比反应。聚苯乙烯负载体系使庚烯－１歧化反应产率提高了近三倍，歧化反应选择性提高了近一倍，对实验结果分析表明：聚苯乙烯分子中的苯环侧基对钨成分弱的络合作用可能是催化剂活性提高的内在原因。     

高分子负载的庚烯—1歧化催化剂研究

将烯烃均相岐化催化剂ＷＣｌ６－Ｂｕ４Ｓｎ中的ＷＣｌ６成分用浸渍法负载于各种高分子载体上，用于庚烯－１的催化歧化反应，聚苯乙烯负载体系使庚烯－１歧化反应产率提高了近三倍，歧化反应选择性提高了近一倍，对实验结果表明：聚苯乙烯分子中的苯环侧基对钨成分弱的络合作用可能是催化剂活性提高的内在原因。     

烯烃歧化反应过程的轨道分析

本文对前文“烯烃歧化反应过程的量子化学研究”~[1]的结果进行了轨道分析和讨论,深入剖析了氧、Lewis酸、CO和不同金属原子对反应活性的影响,说明d轨道的大小对歧比活性的影响颇大,并推测Mo,W,Re应是有效的烯烃歧化催化剂。     

MoCl5对烯烃歧化和歧化聚合的催化作用

考察了单组元 MoCl_5对己烯-1歧化和歧化聚合的催化性能,低浓度MoCl_5催化剂只有烯烃歧化活性,高浓度的既有烯烃歧化又有歧化聚合活性,而且聚合反应是主要的,同时还发现Bu_4Sn-Ph_2Si(OEt)_2对MoCl_5的烯烃聚合及歧化的催化活性有明显的影响,推测MoCl_5-PhSi(OEt)与烯可能形成钼、硅、烯配合物(实验中发现它是一个深棕色固体),这个配合物在Bu_4Sn的作用下,容易形成金属卡宾络合物,促进了歧化收率的提高。     

碱土金属氧化物担载Fe—MnO催化剂的CO加氢反应制低碳烯烃性能

碱土金属氧化物担载Ｆｅ－ＭｎＯ催化剂可大幅度提高低碳烯烃的选择性和ＣＯ转化率，添加碱金属助剂将进一步改善其催化性能；ＭｎＯ是铁催化剂由合成气制烯烃的有效助剂；碱土金属氧化物担体能抑制乙烯发生歧化反应及丙烯加氢反应，而ＭｎＯ助剂主要抑制乙烯加氢反应，从而有利于提高合成气制低碳烯烃的选择性。     

乙炔在烯烃歧化催化剂上的聚合

近年来文献中出现了一些以歧化催化剂用于炔烃聚合的尝试^[1-4],例如以WCl₆-ph₄Sn、MoCl₅-ph₄Sn体系进行炔烃聚合反应,均有活性。我们在烯烃均相催化歧化反应的研究中,试探了将此类催化剂用于乙炔聚合,结果是:(1)试验过的7种催化体系均能使乙炔聚合,生成黑色不溶的高分子,红外光谱测定表明,得到的聚乙炔是顺式和反式结构的混合物,此外,部分乙炔尚三聚环化成苯;(2)不同催化剂作用下乙炔聚合和烯烃歧化的活性和选择性没有平行关系;(3)几种催化体系对乙炔高聚和环化三聚的选择性不同(见表1)。     

烯烃歧化催化剂Bu~4N[Mo(CO)~5Cl]-RAlCl~2活性衰减原因的探讨

考察了影响Bu_4N[Mo(CO)_5Cl]-RAlCl_2烯烃歧化催化剂活性的一些因素和反应过程中的动力学行为,并着重讨论催化剂活性衰减的原因。催化剂失活主要是由于形成的金属卡宾活性物种分解所引起。最后分析了烯烃加入顺序对催化剂活性的影响。     

不同胺合成DG分子筛(ZSM型)性能的研究

本文着重考察了在相同条件下用不同有机胺合成DG分子筛的物化性质和催化反应性能。实验表明,用不同胺合成的DG分子筛均为ZSM-5型分子筛。用它们制成HDG催化剂后,用于甲苯歧化、间二甲苯异构化及烷烃裂化反应时均具有择形催化性能。除二乙胺合成的DG分子筛外,其它DG分子筛用于甲苯歧化反应均具有选择地生成对二甲苯的性能;各种DG分子筛对于甲苯歧化和间二甲苯异构化反应均有抑制二甲苯歧化生成三甲苯的能力;对于正己烷和3-甲基戊烷混合物裂化反应则是优先裂解正己烷。在合成DG分子筛时,原料中SiO_2和Al_2O_3分子比不同,生成分子筛的SiO_2/Al_2O_3及物化性质和催化性能也不同。随着SiO_2/Al_2O_3降低,分子筛的憎水性能和选择吸附对二甲苯的性能降低。用于甲苯歧化反应时,催化剂活性增加,而选择性、歧化率降低。此外随着SiO_2/Al_2O_3降低,催化剂总酸度和强酸中心数目增加,另一方面DG分子筛SiO_2/Al_2O_3变化对其晶体结构特性,如骨架密度等影响不大。