助剂对一步法制备钒磷氧催化剂性能影响研究

论文摘要

本文以异丁醇和苯甲醇同时作为溶剂和还原剂,以多聚磷酸为替代磷源,采用一步法制备钒磷氧（VPO）催化剂前驱体VOHPO4·0.5H2O。通过实验与多种表征手段系统考察了掺杂铋、铌助剂对一步法制备钒磷氧催化剂催化性能的影响。掺杂铋助剂系列的VPO催化剂其微观形貌呈大量片层状晶体紧密堆积成规整的玫瑰花苞状,花苞的直径约5-7μm,花苞片层的厚度约70-80nm。Bi原子取代（VO）2P2O7中的V原子,形成固溶体,降低了催化剂表面的V原子含量,加速气相O2在催化剂表面的吸附。制备得到的VPO催化剂具有较高的催化性能。在原子比为V:P:Bi =1:1.1:0.01时（催化剂A3）,催化剂的顺酐摩尔收率为51.9%,正丁烷的转化率为75.3%,顺酐的选择性为69%。掺杂铌助剂系列的VPO催化剂,在铌助剂作用下,VPO催化剂的微观形貌发生了改变,活化后的VPO催化剂存在两种聚集:一种是大量片层状晶体紧密堆积略成玫瑰花苞状,另一种是少量破碎状晶体散乱分布。通过对掺杂助剂的VPO催化剂性能评价和理化分析,发现添加助剂的钒磷氧催化剂均不同程度的提高了正丁烷的转化率和选择性,增大了催化剂的比表面积,调变了催化剂的物相组成,改变了催化剂的微观形貌。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的与意义
• 1.2 VPO催化剂研究概况
• 1.2.1 VPO催化剂的制备方法研究
• 1.2.2 VPO催化剂相间协同作用和活性位的分离研究
• 1.2.3 VPO催化剂上正丁烷选择性氧化机理研究
• 1.3 助剂对VPO催化剂性能的影响研究
• 1.4 顺酐生产与需求现状
• 1.4.1 顺酐国外的生产与需求现状
• 1.4.2 我国顺酐的生产与需求现状
• 1.5 顺酐合成工艺
• 1.5.1 苯氧化法
• 1.5.2 碳四烯烃法
• 1.5.3 苯酐副产法
• 1.5.4 正丁烷氧化法
• 1.6 研究主要内容
• 第2章 试验材料与方法
• 2.1 实验仪器及药品
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验药品
• 2.1.3 催化剂前驱体合成反应及成型装置
• 2.2 催化剂的性能评价及其数据处理
• 2.2.1 催化剂性能评价的实验设备
• 2.2.2 正丁烷转化率的确定
• 2.2.3 顺酐选择性的确定
• 2.2.4 产物顺酐收率的确定
• 2.3 催化剂的表征
• 2.3.1 催化剂的比表面积
• 2.3.2 红外光谱方法
• 2.3.3 X射线衍射技术
• 2.3.4 SEM+EDS测试
• 2.3.5 X射线光电子能谱分析
• 2.3.6 催化剂中钒离子平均价态的测定
• 第3章 助剂对一步法制备VPO催化剂性能影响
• 4·0.5H₂O工艺'>3.1 一步法制备VPO催化剂前驱体VOHPO₄·0.5H₂O工艺
• 3.2 催化剂前驱体合成条件
• 3.2.1 正交实验设计
• 3.2.2 实验结果分析
• 3.3 铋助剂对一步法制备VPO催化剂性能影响
• 3.3.1 含铋助剂VPO催化剂一步法制备工艺
• 3.3.2 含铋助剂VPO催化剂催化评价结果及其分析
• 3.3.3 小结
• 3.4 铌助剂对一步法制备VPO催化剂性能影响
• 3.4.1 含铌助剂VPO催化剂一步法制备工艺
• 3.4.2 含铌助剂VPO催化剂催化评价结果及其分析
• 3.4.3 小结
• 第4章 结论与建议
• 致谢
• 参考文献