乙烷氧化脱氢制乙烯MX(M=Sr,Ba;X=F,Cl)调变的稀土氧化物催化剂和反应活性氧物种的研究

摘要

在该论文的工作中,我们合成并表征了SrF<,2>、SrCl<,2>、BaF<,2>或BaCl<,2>调变的La<,2>O<,3>、Nd<,2>O<,3>和Sm<,2>O<,3>等稀土氧化物以及稀土氟氧化物和氯氧化物等催化剂的组成、结构及其ODE性能,对碱土卤化物的促进作用的本质特别是稀土卤氧化物的生成对催化剂ODE性能的影响进行了进一步研究.以改善稀土基ODE催化剂的低温催化性能为目的,制备并表征了纳米稀土氧化物、纳米稀士氯氧化物和碱土氯化物调变的纳米稀土氧化物的组成、结构、比表面积、表面碱性、吸附和活化气相氧的能力及其ODE反应性能,并通过与相应的ODE常规催化剂体系的比较,对纳米稀土基催化剂具有较佳低温ODE反应性能的原因作了初步的阐述.在此基础上,采用高温原位显微拉曼光谱技术对Sm<,2>O<,3>、20﹪BaCl<,2>/Sm<,2>O<,3>、SmOCl和Nd<,2>O<,3>等纳米催化剂上的氧物种及其与H<,2>、C<,2>H<,6>和/或C<,2>H<,6>/O<,2>(2.1/1)混合气等的作用情况进行了详细的表征,探明了相应催化剂上ODE反应的活性氧物种.

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

第一节课题意义和研究背景

第二节乙烷氧化脱氢反应催化剂体系

1.2.1过渡金属基氧化物催化剂

1.2.2碱土基氧化物催化剂

1.2.3稀土基氧化物催化剂

1.2.4其他催化剂体系

第三节ODE反应机理

1.3.1 heterogeneous-homogeneous机理

1.3.2酸碱反应机理

1.3.3氧化还原反应机理

第四节论文工作背景总述

参考文献

第二章实验部分

第一节试剂及规格

第二节催化剂制备

2.2.1混合研磨法制备常规催化剂

2.2.2溶胶-凝胶法制备纳米催化剂

第三节催化剂性能评价和计算方法

2.3.1催化剂的性能评价

2.3.2催化剂性能的计算方法

第四节表征实验

2.4.1 X射线粉末衍射(XRD)实验

2.4.2 X光电子能谱(XPS)实验

2.4.3比表面积(BET)实验

2.4.4扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)测试

2.4.5程序升温脱附(O2-和CO2-TPD)实验

2.4.6原位共焦显微拉曼光谱(Raman)测试

第三章催化剂的体相结构与表面组成

第一节常规催化剂的XRD表征

3.1.1 La2O3,LaOX和MX2/La2O3(M=Sr,Ba；X=F,Cl)催化剂XRD表征

3.1.2Nd2O3，NdOX和MX2/Nd2O3(M=Sr,Ba；X=F,Cl)催化剂的XRD表征

3.1.3 Sm2O3，SmOX和MX2/Sm2O3(M=Sr,Ba；X=F,Cl)催化剂的XRD表征

3.1.4 Ln2O3，LnOX和MF2/Ln2O3(Ln=La，Nd，Sm；X=F, Cl；M=Sr,Ba)催化剂的体相结构与组成

第二节纳米催化剂的XRD表征

3.2.1纳米La2O3，LaOCl和MCl2/La2O3(M=Sr,Ba)催化剂的XRD表征

3.2.2纳米Nd2O3，NdOCl和MCl2/Nd2O3(M=Sr,Ba)催化剂的XRD表征

3.2.3纳米Sm2O3，SmOCl和MCl2/Sm2O3(M=Sr,Ba)催化剂的XRD表征

3.2.4讨论

第三节催化剂表面组成

3.3.1 Sm2O3，SmOF, SrF2，BaF2，20％MF2Sm2O3(M=Sr,Ba)的XPS表征

3.3.2 SrCl2，BaCl2及常规和纳米Sm2O3，SmOCl，20％MCl2/Sm2O3(M=Sr,Ba)的催化剂XPS表征

3.3.3常规Sm2O3，SmOX和20％MX2/Sm2O3(M=Sr,Ba；X=F,C1)催化剂表面元素组成含量比较

第四节小结

参考文献

第四章催化剂的乙烷氧化脱氢(ODE)制乙烯性能评价

第一节碱土金属氟化物和氯化物调变的稀土氧化物ODE性能

4.1.1空白实验

4.1.2碱土金属氟化物和氯化物的ODE性能

4.1.3 La2O3，LaOF和MF2/La2O3(M=Sr,Ba)催化剂的ODE性能

4.1.4 La2O3，LaOCl和MCl2/La2O3(M=Sr,Ba)催化剂的ODE性能

4.1.5 Nd2O3，NdOF和MF2/Nd2O3(M=Sr,Ba)催化剂的ODE性能

4.1.6 Nd2O3，NdOCl和MCl2/Nd2O3(M=Sr,Ba)催化剂的ODE性能

4.1.7 Sm2O3，SmOF和MF2/Sm2O3(M=Sr,Ba)催化剂的ODE性能

4.1.8 Sm2O3，SmOCl和MO/Sm2O3，MCl2/Sm2O3(M=Sr,Ba)催化剂的ODE性能

4.1.9讨论

第二节碱土金属氯化物调变的稀土氧化物纳米催化剂的ODE性能

4.2.1 Ln2O3，LnOCl和MCl2/Ln2O3(Ln=La，Nd；M=Sr,Ba)纳米催化剂的ODE性能

4.2.2 Sm2O3，SmOCl和MO/Sm2O3，MCl2/Sm2O3(M=Sr,Ba)纳米催化剂的ODE性能

4.2.3纳米催化剂和常规催化剂的ODE性能比较

第三节影响催化剂ODE性能的因素

4.3.1空速对乙烷氧化脱氢性能的影响

4.3.2温度对乙烷氧化脱氢性能的影响

4.3.3制备方法对催化剂ODE性能的影响

4.3.4催化剂的稳定性

第四节小结

参考文献

第五章催化剂的形貌和比表面积

第一节催化剂的SEM和STM的表征

5.1.1 SEM表征

5.1.2 TEM表征

第二节催化剂的比表面积

5.2.1 La2O3，LaOX和MX2/La2O3(M=Sr,Ba；X=F,Cl)常规催化剂的比表面积

5.2.2 Nd2O3，NdOX和MX2/Nd2O3(M=Sr,Ba；X=F,Cl)常规催化剂的比表面积

5.2.3 Sm2O3，SmOX和MO/Sm2O3和MX2/Sm2O3(M=Sr,Ba；X=F,Cl)常规催化剂的比表面积

第三节小结

第六章稀土氧化物基催化剂的碱性和乙烷氧化脱氢反应活性氧物种的表征

第一节催化剂碱性的CO2-MS-TPD表征

6.1.1常规和纳米Sm2O3催化剂的CO2-MS-TPD的表征

6.1.2 Sm-Sr(Ba)-O-Cl系列催化剂的CO2-MS-TPD的表征

6.1.3常规Sm2O3和BaF2或BaCl2调变的Sm2O3催化剂的CO2-MS-TPD的表征

6.1.4讨论

第二节乙烷氧化脱氢反应活性氧物种的表征

6.2.1催化剂的O2-MS-TPD表征

6.2.2催化剂的原位显微拉曼光谱的表征

第三节小结

参考文献

致谢