V2O5/TiO2催化剂表面钒氧物种的分散状态和催化性能 |
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引用本文: | 许波连,范以宁,刘浏,林明,陈懿.V2O5/TiO2催化剂表面钒氧物种的分散状态和催化性能[J].中国科学B辑,2002,32(3):235-242. |
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作者姓名: | 许波连 范以宁 刘浏 林明 陈懿 |
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作者单位: | 南京大学化学系,介观材料科学实验室,南京,210093 |
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基金项目: | 国家自然科学基金重大项目(批准号:29792070),国家重点基础研究发展规划项目(批准号:G1999022400),南京大学分析测试基金项目 |
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摘 要: | 用X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(LRS)、程序升温还原(TPR)和微反评价等手段研究了V2O5在TiO2(锐钛)表面的分散状态和负载型V2O5/ TiO2(锐钛)催化剂的邻二甲苯选择氧化催化性能. 结果表明在TiO2(锐钛)表面V2O5分散容量的实测值(1.14 mmol V/100 m2 TiO2)与TiO2(锐钛) 优先暴露晶面(001)上的空位密度(1.16 mmol/100 m2 TiO2)接近, 这表明分散的钒离子可能键合在TiO2(锐钛)表面的空位上, 与嵌入模型估算结果相符. 当V2O5的负载量远低于其分散容量时, 表面上的钒氧物种主要为孤立的VOx通过V-O-Ti键与载体结合. 随V2O5负载量的增加, 孤立的VOx与其最近邻的钒氧物种(可为孤立或聚合)通过V-O-V键结合, 导致V-O-Ti键的比例降低和聚合钒氧物种的比例增多、表面氧物种的反应活性降低. 虽然V2O5/TiO2催化剂的邻二甲苯选择氧化的活性随负载量增加而增加, 到钒氧物种成单层时达极大, 但按每个钒离子估算的TON(转化数)却随负载量的增加而线性下降. 当V2O5的负载量高于其分散容量时, 增加的V2O5以晶相形式存在, 此时除钒离子的利用率降低外, 还由于晶相V2O5中只有V-O-V存在, 与之相结合的氧离子的活性较与V-O-Ti键合的弱, 邻二甲苯选择氧化的活性随负载量的增加有所下降, 而其TON则更为迅速地线性降低.
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关 键 词: | 二氧化钛 分散容量 邻二甲苯 选择氧化 五氧化二钒 |
收稿时间: | 2001-11-02 |
修稿时间: | 2001年11月2日 |
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