VOx/SBA-15催化剂上提高丙烷氧化脱氢反应选择性的研究

论文摘要

如何提高目标产物的选择性是低碳烷烃选择氧化反应面临的重要问题之一。本文针对丙烷氧化脱氢制丙烯反应（ODHP）,研究了碱金属的添加和制备方法对VOx/SBA-15催化剂的结构、氧化还原性和酸碱性及ODHP性能的影响。结果如下:1)考察了碱金属的添加对具有单一活性中心（分立的VO4四面体）的VOx/SBA-15催化剂上丙烷氧化脱氢反应性能的影响,发现碱金属的加入可以显著改善丙烯的选择性。在相同的丙烷转化率时,丙烯选择性提高了～10%。Raman、H2-TPR、Py-IR、NH3-TPD等结果表明,少量（Cs/V≤0.05时）碱金属的加入,并未改变活性中心的结构及其可还原性能,但明显降低了催化剂表面酸量,尤其是B酸量,从而有利于产物丙烯的脱附,抑制了深度氧化产物COx的产生,提高了丙烯的选择性。2)采用原位镀饰法（in situ coating）一步合成VOx-SBA-15催化剂,运用该法制备的样品较好地保持了SBA-15的介孔结构。Raman光谱和H2-TPR等结果表明,与浸渍法制备的催化剂相比,原位镀饰法制备的催化剂具有较好的可还原性,能较好地实现VOx物种在载体上的分散,从而具有较好的丙烷氧化脱氢催化性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 丙烷氧化脱氢制丙烯反应的研究背景
• 1.2.1 研究意义
• 1.2.2 反应机理
• 1.2.3 研究现状
• 1.3 提高丙烯选择性的途径
• 1.3.1 单活性中心多相催化剂
• 1.3.1.1 单活性中心多相催化剂的概念
• 1.3.1.2 单活性中心多相催化剂的制备方法
• 1.3.2 添加助剂
• 1.3.3 选择较弱的氧化剂
• 1.3.4 膜反应器
• 1.4 课题的研究目的和设计
• 参考文献
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要试剂及规格
• 2.2 催化剂的制备
• 2.3 催化剂反应性能评价和计算方法
• 2.3.1 催化剂的反应性能评价
• 2.3.2 计算方法
• 2.4 催化剂的表征
• 2.4.1 X射线粉末衍射（XRD）
• 2物理吸附'>2.4.2 低温N₂物理吸附
• 2.4.3 高分辨透射电镜（HRTEM）
• 2.4.4 电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）
• 2-TPR）'>2.4.5 程序升温还原（H₂-TPR）
• 2.4.6 紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）
• 2.4.7 激光拉曼光谱（In-situ Raman）
• 2.4.8 吡啶吸附红外光谱（Py-IR）
• 3-TPD）'>2.4.9 氨程序升温脱附（NH₃-TPD）
• 参考文献
• x/SBA-15催化剂上丙烷氧化脱氢反应研究'>第三章 碱金属修饰的VO_x/SBA-15催化剂上丙烷氧化脱氢反应研究
• 3.1 引言
• x/SBA-15的制备'>3.2 碱金属修饰的单活性中心催化剂VO_x/SBA-15的制备
• x/SBA-15催化剂性能评价'>3.3 碱金属修饰的VO_x/SBA-15催化剂性能评价
• 3.3.1 气相反应的影响
• x/SBA-15催化性能的影响'>3.3.2 V负载量对VO_x/SBA-15催化性能的影响
• x/SBA-15催化性能的影响'>3.3.3 碱金属添加物对VO_x/SBA-15催化性能的影响
• x/SBA-15催化性能的影响'>3.3.4 Cs添加量对xCs-VO_x/SBA-15催化性能的影响
• x/SBA-15催化剂的丙烷氧化脱氢反应性能'>3.3.5 不同V量0.02Cs-xVO_x/SBA-15催化剂的丙烷氧化脱氢反应性能
• x/SBA-15催化剂性能的影响'>3.3.6 反应条件对0.02Cs-VO_x/SBA-15催化剂性能的影响
• x/SBA-15催化剂性能的影响'>3.3.6.1 反应温度对0.02Cs-VO_x/SBA-15催化剂性能的影响
• x/SBA-15催化性能的影响'>3.3.6.2 反应气空速对0.02Cs-VO_x/SBA-15催化性能的影响
• x/SBA-15的表征'>3.4 碱金属修饰的单活性中心催化剂VO_x/SBA-15的表征
• 3.4.1 激光Raman光谱表征
• 3.4.2 XRD表征
• 2物理吸附'>3.4.3 低温N₂物理吸附
• 3.4.4 催化剂的可还原性研究
• 3.4.5 钒物种的配位状态
• 3.4.6 催化剂表面酸碱性测定
• 3.4.6.1 氨程序升温脱附
• 3.4.6.2 吡啶吸附红外光谱表征
• 3.5 构效关系分析
• 3.6 本章小结
• 参考文献
• x-SBA-15催化剂丙烷氧化脱氢反应研究'>第四章 原位镀饰法（in situ coating）制备的VO_x-SBA-15催化剂丙烷氧化脱氢反应研究
• 4.1 引言
• x-SBA-15的制备'>4.2 VO_x-SBA-15的制备
• 4.2.1 催化剂的制备
• 4.2.2 ICP结果
• 4.3 性能评价
• x-SBA-15催化剂500℃丙烷氧化脱氢反应性能'>4.3.1 不同V负载量VO_x-SBA-15催化剂500℃丙烷氧化脱氢反应性能
• 4.3.2 不同方法制备的催化剂500℃的丙烷氧化脱氢反应性能比较
• x-SBA-15催化剂不同温度下的ODHP反应性能'>4.3.3 2.6VO_x-SBA-15催化剂不同温度下的ODHP反应性能
• 4.4 催化剂表征
• 4.4.1 HRTEM表征
• 4.4.2 催化剂的XRD表征
• 2物理吸附结果'>4.4.3 低温N₂物理吸附结果
• 4.4.4 催化剂的可还原性表征
• 4.4.5 激光Raman光谱
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 致谢