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,     

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.     

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-Mo/HZSM-5甲烷无氧芳构化催化剂上的积炭

 考察了Co－Mo／HZSM－5催化剂对甲烷芳构化反应的催化性能及催化剂上的积炭．采用碳数平衡计算法和TG法得出的平均积炭速率比较接近,在不同空速下,360min内,催化剂上的积炭量都接近5％．对烧炭TG曲线的分析结果表明,积炭量约为5％时,积炭能分散于分子筛表面．在高空速下,积炭容易沉积在分子筛的外表面;在低空速下,积炭容易沉积在分子筛的内表面．在空速3000ml／（g·h）下积炭时,其烧炭动力学过程符合一级反应过程,烧炭活化能为140．8kJ／mol．     

甲烷在Mo/HZSM-5催化剂上的脱氢聚合反应

对不同Mo含量的Mo／HZSM－5催化剂的结构进行了表征，并对这些催化剂的甲烷非氧气氛下的转化反应进行了考察．催化剂的BET比表面积及酸性随Mo含量的增加而降低，当Mo含量大于5％时，Mo对ZSM－5分子筛的晶型有影响，并出现MoO3物相．甲烷在700℃时可高选择性地生成苯和乙烯，最佳Mo含量大约为2％．纯的MoO3或HZSM－5上该反应几乎不进行，因此，可能是分散的钼氧离子和分子筛的酸中心是甲烷转化的活性中心，只有二者的协同作用才能促进甲烷的转化．反应后催化剂中的钼物种被还原了．催化剂上的积炭可能是催化剂失活的主要原因之一，烧炭后催化剂活性基本恢复．     

添加Ru的Mo/HZSM-5催化体系上的甲烷无氧脱氢芳构化

研究了在Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５催化剂中添加过渡金属阳离子以改变催化剂的反应性能，提高甲烷无氧脱氢芳构化的反应活性和稳定性，在添加第二组分的催化剂中，Ｍｏ－Ｒｕ／ＨＺＳＭ－５具有最佳的反应活性和稳定性，Ｒｕ的加使甲烷的转化率上原来的６％－７％提高以９．８％，采用比表面积及孔分布测定，Ｘ射线衍射，程序升温还原，程序升温氨脱附和差热分析等表征方法研究了Ｍｏ－Ｒｕ／ＨＺＳＭ－５催化剂的物理化学性质，结果表明，     

不同晶粒大小HZSM-5载体对甲烷无氧芳构化反应的影响

将不同晶粒大小的HZSM－5做为甲烷无氧芳构化反应催化剂的载体，系统研究了不同晶粒大小HZSM－5载体对反应的影响，研究发现，不同晶粒大小HZSM－5担载Mo催化剂具有不同的催化反应性能，同一体系下合成的不同晶粒大小的HZSM－5，其催化剂的催化活性与HZSM－5的酸量成正比，进一步证实了载体HZSM－5在该反应中起到酸催化作用，对于酸量相近的HZSM－5，其粒度越小，催化性能越好，纳米级HZSM－5担载Mo催化剂，其反应性能优于微米级HZSM－5担载Mo催化剂，以纳米HZSM－5为载体的6％Mo/HZSM-5催化剂具有最佳的反应性能：反应60min时，甲烷转化率为15．45％，苯收率为6．01％。     

Re/HZSM-5体系上的甲烷无氧芳构化反应

 与Mo／HZSM－5相比，Re／HZSM－5也是较好的甲烷无氧芳构化催\r\n化剂，其初活性较高，但随着反应的进行，催化剂失活的速率较快．通\r\n过NH3－TPD，H2－TPR和MASNMR等手段，对催化剂的酸性和分子筛骨架\r\n铝的变化以及铼物种的还原性能进行了研究．结果表明，催化剂酸性的\r\n在反应中起着重要的作用，但不同铼担载量的催化剂酸性的变化比较复\r\n杂，不同于Mo／HZSM－5体系．总的来看，并不是酸性越强或酸量越多\r\n，催化剂的催化性能就越好；催化剂的酸性和酸量都有一个最佳值．担\r\n载铼物种后，铼物种可与分子筛的骨架铝发生强烈的相互作用，最终导\r\n致骨架脱铝．Re／HZSM－5催化剂具有较高的低温活性，在较低温度下\r\n可被还原性气氛还原，且还原后的活性物种单一．     

甲烷无氧芳构化反应中Co助剂对Mo／HZSM-5

 甲烷在Co－Mo／HZSM－5催化剂上进行无氧芳构化反应的评价结果表明，Co的添加大大提高了Mo／HZSM－5催化剂在反应过程中的稳定性．BET实验证明，反应后的积炭对Co－Mo／HZSM－5催化剂孔道堵塞的程度较小．对积炭催化剂进行的一系列程序升温表面反应（如TPH，TPCO2和TPO）结果表明，TPO谱上有两个峰温明显不同的烧炭峰，Co的添加明显抑制了高温积炭的生成．H2主要与高温积炭发生反应，这部分积炭是催化剂失活的主要原因；CO2对低温积炭的影响则尤为明显．TEM结果表明，积炭催化剂上存在丝状积炭物种．碳丝不能与H2反应，但能被CO2除去．Co的添加促进了丝状积炭物种的生成，碳丝并不是导致催化剂失活的因素．     

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.     

Study on Bifunctionality of Mo/HZSM-5 Catalysts for Methane Dehydro-Aromatization under Non-oxidative Condition

The optimum Mo/[H~+] ratio per unit cell of the active precursors in Mo/HZSM-5 catalysts for methane dehydro-aromatization, measured by 1H MAS NMR, was found to be about 1 when adjusting the acid sites by altering either the SiO2/Al2O3 ratios or the Mo loading. This implies that a concerted interaction between the Mo species and the Bronsted acid sites probably features the bifunctionality of the Mo/HZSM-5 catalyst. On the other hand, it was found that the driving force for Mo species to move into the HSZM-5 zeolite channels and the interaction between the Mo species and the Bronsted acid sites are closely and proportionably related with the amount of Bronsted acid sites per unit cell.     

Study on Bifunctionality of Mo／HZSM—5 Catalysts for Methane Dehydro—Aromatization under Non—oxidative Condition

The optimum Mo/[H^ ] ratio per unit cell of the active precursors in Mo/HZSM-5 catalysts for methane dehydro-aromatization,measured by ^1H MAS NMR,was found to be about 1 when adjusting the acid sites by altering either the SiO2/Al2O3 ration or the Mo loading,This implies that a concerted interaction between the Mo species and the Broensted acid sites probably features the bifunctionality of the Mo/HZSM-5 catalyst,On the other hand,it was found that the driving force for Mo species to move into the HSZM-5 zeolite channels and the interaction between the Mo species and the Broensted acid sites are closely and proportionably realtaed with the amount of Broensted acid sites per unit cell.     

Methane dehydro-aromatization over Mo/HZSM-5 catalysts in the absence of oxygen: Effect of steam-treatment on catalyst stability

The effect of steam-treatment to HZSM-5 zeolite and Mo/HZSM-5 with a steaming time range of 0.5-1 h on the catalytic performance of methane dehydro-aromatization (MDA) over Mo/HZSM-5 catalyst prepared with impregnation has been studied in detail in combination with the characterization of 1H MAS NMR technique. Both the deactivation rate constant (kd) and the Brnsted acid sites per unit cell were calculated to quantitatively evaluate the stability of Mo/HZSM-5 catalysts treated with steam at 813 K before and after impregnation of molybdenum species, and the corresponding variation of their Brnsted acid sites. The results reveal that a V-shape relationship between kd and the number of B1 acid sites per unit cell is presented on Mo/HZSM-5 catalyst under the tested steam-treatment and reaction conditions.     

A New Way to Obtain Mo/HZSM-5 Catalyst with High Activity and Selectivity for Methane Dehydro-aromatization 一种制备高活性和高稳定性甲烷无氧芳构化Mo/HZSM-5的新方法

 采用气相化学沉积法对HZSM-5分子筛的外表面进行选择性修饰,然后将它作为载体制备Mo/HZSM-5 催化剂,并应用于甲烷无氧脱氢芳构化反应. 改性的催化剂比未改性的催化剂表现出更好的甲烷转化活性、芳烃选择性和稳定性,明显地抑制了积碳的生成. 利用核磁氢谱对催化剂进行了表征. 在未经改性的Mo/HZSM-5催化剂表面,平均每个晶胞中含有1.12个B酸中心, 而在改性后的催化剂表面,平均每个晶胞中只有0.61个B酸位. 说明在甲烷无氧芳构化反应中,少量的B酸中心即可达到反应要求,过多的酸性位只会导致更多积碳物种的生成,从而加快催化剂失活速度,降低其稳定性.     

Mo/HZSM-5催化剂载体对甲烷无氧芳构化反应的影响

着重研究了挤条成型的纳米Mo/HZSM-5催化剂在甲烷无氧芳构化反应中的催化性能.结果表明,Al2O3载体的加入减少了催化剂的B酸量,对甲烷无氧芳构化反应不利,导致甲烷转化率降低,并且催化剂积碳严重.通过适量添加SiO2载体,减少Al2O3载体的量,可以使催化剂的B酸量提高,从而可提高甲烷转化率,并且可降低催化剂的积碳量.     

Influence of Pretreatment Conditions on Methane Aromatization Performance of Mo／HZSM—5 and Mo—Cu／HZSM—5 Catalysts

Mo/HZSM-5 is a good catalyst for methane aromatization, and the reaction performance of Mo/HZSM-5 and Cu modified Mo/HZSM-5 catalysts under various pretreatment conditions has been studied. The results indicate that the catalyst presented a distinguished catalytic activity, benzene selectivity and a high stability when the bed temperature was raised in N2 atmosphere.     

不同方法制备的Mo/HZSM-5催化剂上甲烷的芳构化反应

 采用机械混合、机械混合后焙烧和机械混合后微波处理等方法制备Mo／HZSM－5催化剂,并对催化剂上甲烷芳构化反应性能进行了考察．结果表明,与浸渍法相比,用机械混合法、固相反应法和微波法制备的催化剂,在保持甲烷转化率不变的前提下,能明显提高芳烃选择性并减少积炭的生成;不同方法制备的Mo／HZSM－5催化剂上Mo物种的落位不同,机械混合法、固相反应法和微波法使Mo物种较多地落位于分子筛外表面．结合反应结果可以得出,落位于分子筛外表面的Mo物种对甲烷芳构化反应更为有利,而且明显减少积炭的生成．     

硅烷化处理对Mo/HZSM-5催化剂上甲烷脱氢芳构化活性的影响

 结合催化剂的活性评价及固体高分辨核磁共振谱、X射线光电子能谱和X射线荧光光谱和热重等技术,考察了硅烷化处理对Mo/HZSM-5催化剂上甲烷脱氢芳构化活性的影响. 结果表明,采用大分子有机硅烷对HZSM-5分子筛进行硅烷化处理,除去了分子筛外表面的酸性位,并使分子筛本身发生了脱铝. 硅烷化处理使Mo/HZSM-5催化剂在进行甲烷脱氢芳构化反应时催化剂上总的积碳量明显减少,从而提高了催化剂的活性.