V2O5/TiO2催化剂上3-甲基吡啶氨氧化:载体对催化性能的影响

摘要

分别以上海山浦、Fluka、Merck、Riedel-de haen、Sigma和Aldrich公司生产的TiO2为载体,采用浸渍法制备了一系列V2O5 负载量为5 wt.%的V2O5/TiO2 固体催化剂,用XRD、N2吸脱附、h2-TPR和TEM等技术对催化剂进行了表征,并在3-甲基吡啶氨氧化合成3-氰基吡啶反应中考察了催化剂的催化性能。结果表明:5 wt.% V2O5/TiO2(Aldrich)催化剂,表现出高3-甲基吡啶转化率(100%)和低3-氰基吡啶选择性(31%),而以其它公司的TiO2为载体制备的催化剂,则表现出较低3-甲基吡啶转化率(76%～93%)和高3-氰基吡啶选择性(≈90%)；6种载体均为锐钛型,其中TiO2(Aldrich)是具有220 m2·g-1比表面积的纳米材料，其它TiO2 比表面积均在10 m2·g-1左右。结果证实,V5+/V4+之间的转化比V5+/V3+之间的转化更有利于3-甲基吡啶氨氧化；当大比表面积的纳米TiO2(Aldrich)作为载体时,大量V2O5 负载在纳米TiO2颗粒外表面,活性中心和载体之间的相互作用力较弱,导致其对3-甲基吡啶的强氧化性和对3-氰基吡啶的低选择性。