SO_4~（2－）／ZrO_2固体超强酸储存稳定性研究

ＳＯ_４~（２－）／ＺｒＯ_２固体超强酸储存稳定性研究陈建民，缪长喜，华伟明，高滋（复旦大学化学系，上海，２００４３３）关键词ＳＯ_４~（２－）ＺｒＯ_２，固体超强酸，储存稳定性，酸性，催化性能ＭｘＯｙ型固体超强酸在低温烷烃异构化反应中表现出优良的催化活性...     

SO_4~(2-)/ZrO_2催化剂上正丁烷异构化反应

考察了活化温度、反应温度、空速、Ｈ２／Ｃ４比和载Ｐｔ对ＳＯ２－４／ＺｒＯ２催化剂的正丁烷异构化反应活性和稳定性的影响．较高的Ｈ２／Ｃ４比可提高ＳＯ２－４／ＺｒＯ２催化剂的稳定性和稳态活性．催化剂负载Ｐｔ后，可降低反应原料中的Ｈ２／Ｃ４比．积炭是造成反应初始阶段催化剂迅速失活的主要原因，经烧炭再生以后这部分失活可以完全恢复     

Cr/NaZSM-5催化剂上CO2氧化丙烷脱氢反应

以亚微米级NaZSM-5为载体合成了一系列负载型Cr催化剂, 采用氮气吸附、 XRD、 UV-Vis和H2-TPR对Cr/NaZSM-5催化剂的结构和织构性质进行了表征, 并评价了催化剂在CO2气氛下的丙烷脱氢性能. 硅铝摩尔比为60, Cr质量分数为3%的催化剂具有最高的反应活性, 于550 ℃反应10 min和8 h后的丙烷转化率分别为48.3%和30.1%, 丙烯选择性则分别为86.0%和91.8%. 催化剂中的Cr6+含量和反应初活性具有良好的对应关系, 表明高Cr6+含量对催化剂表现出高的丙烷脱氢活性是至关重要的. CO2气氛下的丙烯产率明显比氮气气氛下的高, 这是由于CO2气氛下催化剂表面有较多量的Cr6+, 并且CO2可通过逆水煤气变换反应除去脱氢反应生成的氢.     

CO2 气氛下 MCF 负载氧化钒催化剂上乙苯脱氢反应

 以介孔氧化硅泡沫 MCF 为载体合成了一系列负载型氧化钒催化剂 (V 含量为 2%?10%). 采用 N2 吸附、X 射线衍射和 H2 程序升温还原对 V/MCF 催化剂的结构和织构性质进行了表征, 并评价了催化剂在 CO2 气氛下的乙苯脱氢性能. V/MCF 催化剂具有较高的乙苯脱氢活性, 其中 V 含量为 6% 的催化剂具有最高的反应活性. V/MCF 催化剂的乙苯脱氢活性显著高于 V/MCM-41, 这是由于前者具有较高的可还原性以及较好的扩散性能. CO2 气氛下的乙苯转化率明显高于 N2 气氛下的, 这归因于 CO2 与乙苯发生氧化脱氢, 并通过逆水煤气变换反应在线除去脱氢反应生成的氢.     

MgO和CaO助剂在Fe-K催化剂中的作用

制备了以MgO和CaO为助剂的乙苯脱氢制苯乙烯用Fe-K催化剂,并考察了助剂对催化剂催化性能的影响.应用SEM、XRD、TPR和Mssbauer谱等手段表征了MgO和CaO对活性前驱体K2Fe22O34晶相形成及其表观体相结构的影响.结果表明,引入MgO助剂,半径相近的Mg2 与Fe3 极易发生取代形成固溶体,使活性前驱体K2Fe22O34晶相的形成温度有所降低,同时给体相结构引入氧空位,从而有利于乙苯发生晶格氧转移机理的脱氢反应,使催化剂活性提高.引入CaO助剂,提高了K2Fe22O34晶相的结晶度和苯乙烯选择性,但催化剂活性有所下降.CaO对Fe-K催化剂的还原有一定的阻碍作用,是催化剂的稳定性助剂.     

亚微米ZSM-5负载Cr催化剂上乙烷CO2气氛下脱氢制乙烯

石油资源的日趋短缺使天然气和页岩气的开发利用受到重视,因而低碳烷烃脱氢制取低碳烯烃也随之引起了人们越来越多的关注.由于乙烷纯脱氢反应的平衡收率低,能耗高,而氧气氧化脱氢又易将乙烷深度氧化为CO2或CO,因此开发具有反应条件温和、装置投资和操作费用低等优势的CO2气氛下乙烷脱氢的技术路线日益得到重视. CrOx是该反应理想的催化剂之一, CO2的加入可使CrOx对乙烷脱氢的催化活性提升3倍,然而受困于CrOx过小的比表面积,通常将CrOx制备成负载型催化剂使用. CrOx的常见载体有Al2O3, ZrO2和SiO2等氧化物及MCM-41, SBA-15, SBA-1和MSU-x等介孔硅材料, ZSM-5作为载体负载CrOx用于低碳烷烃脱氢的研究则较少,所得结果也不甚理想.我们采用亚微米尺寸的ZSM-5作为载体制备了负载型CrOx催化剂,研究了其在CO2气氛下催化乙烷脱氢反应,发现该催化剂具有非常优异的脱氢活性,高硅铝比和Na型的ZSM-5作载体对反应更加有利,而且在反应进行50 h后,催化剂依然保持很好的活性和很高的乙烯收率,这是在一般负载型CrOx催化剂上所不能实现的.
　　X射线光电子能谱(XPS)表征发现, Na型ZSM-5载体制得的催化剂具有更高的Cr6+/Cr3+比.一般认为, Cr6+是Cr系催化剂进行低碳烷烃脱氢反应时的活性位(或活性位前驱体),因此可以初步判定, Na型载体具有很好催化效果的原因可能是由它制得的催化剂具有更多的反应活性位.程序升温还原(H2-TPR)表征结果证实了这一点, Na型载体明显具有更高的H2消耗量;也就是说, Na型载体制得的催化剂具有更多的可还原Cr物种,即脱氢活性位.进一步表征发现,反应活性还与Cr物种存在形式有关.文献报道,低聚态的Cr物种和孤立态的Cr物种比Cr2O3有更好的催化活性.通过漫反射紫外-可见光谱(UV-Vis)对Cr物种的存在形态进行表征后发现, Na型载体上Cr主要以四配位形式存在,而在H型载体上出现了对应于六配位的Cr物种;激光Raman表征结果表明, Na型载体上出现的都是低聚态Cr物种和孤立态Cr物种,而H型载体上出现了明显的对应于α-Cr2O3的峰,说明相较于H型载体, Na型载体更有利于Cr组分分散,这也是Na型ZSM-5载体催化剂具有更高活性的原因之一.
　　CO2引入后对乙烷脱氢反应具有明显的促进作用,特别是在CO2/C2H6=5时,催化剂上C2H6转化率是非CO2气氛下的3.2倍;同时, CO2的引入也提高了脱氢反应的稳定性.在非CO2气氛下,反应进行6 h后, C2H6转化率降低到初活性的60%左右,而在CO2/C2H6=5时,相同时间内催化剂活性下降仅有5%左右.实验分析了CO2对脱氢反应具有促进作用的原因.在脱氢反应温度650 oC下, CO2/H2=1时进行了逆水煤气反应测试,发现CO2的转化率达到22.5%,说明引入CO2后可以通过逆水煤气反应有效地消耗掉乙烷脱氢反应生成的H2,从而促进反应向脱氢方向进行; CO2的引入也可以促进Cr物种的CrOx/CrOx-1循环,从而提高催化剂效率,减缓催化剂失活; CO2还可与反应中生成的积碳类物质发生Boudouard反应,将反应活性位暴露出来,从而提高催化剂的稳定性. CO2气氛下反应6 h后催化剂的积碳量为3.0%,低于非CO2气氛下的3.4%,同时在脱氢反应中生成的CO量与消耗掉的CO2量的比值约为1.4,也有力地说明Boudouard反应的存在.     

聚合物对还原法合成Pt纳米粒子过程的影响

用H_2还原K_2PtCl_4溶液的方法在常温下合成了Pt纳米粒子，考察了poly(N- isopropylacrylamide)(PNIPA), poly(N-vinylacetamide)(PNVA)和poly (vinylalcohol)(PVA)等三种可溶于水的聚合物对Pt纳米粒子大小和溶胶稳定性的 影响。TEM和溶胶中加入KCl电解质溶液后溶胶稳定性测定结果表明，以PNIPA为稳 定剂可获得粒径最小的Pt粒子，且溶胶最为稳定。较高的PNIPA/Pt~(2+)摩尔比对 合成小颗粒的Pt纳米粒子有利，而聚合物的分子量对粒子影响不大。Pt晶粒在H_2 气氛下生长过程较为缓慢，停止通入还原气体H_26h后，晶粒生长才基本完成，但 溶胶在6个月后仍保持良好的稳定性。     

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.     

SO^2—4促进型多元氧化物超强酸催化剂上丁烷异构化反应

考察了一系列ＳＯ＾２－４促进型多元氧化超强酸催化剂的正丁烷异构化反应性能，在ＺｒＯ２中添加Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ和Ｖ等第二和第三组份金属元素儿地提高催化剂在氮气气氛下的异构化活性，但催化剂活性下降很快，改成氢气气氛可使部分多元氧化物摧化剂的积炭速度减缓，进一步提高活性和稳定性，载铂对提高ＳＯ＾２－４／ＺｒＯ２催化剂的活性和稳定性是有效的，但对多元氧化物催化剂地积极作用，在临氢反应过程中，添加的金属     

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.