硅钨酸为前驱物的W基催化剂上甲烷无氧脱氢芳构化研究

摘要

甲烷在无气相氧条件下催化活化脱氢芳构化(DHAM)制芳烃是近十年来甲烷优化利用的新研究方向之一. 该文针对W基DHAM催化剂体系,开展以实用型甲烷无氧脱氢芳构化催化剂为目标的研究工作.前期以添加助剂为重点,通过助剂Mg、Mn对W/HZSM-5基催化剂表面酸性位的调变作用,以改进W/HZSM-5催化剂体系.适量Mg、Mn助剂的添加使W/HZSM-5催化剂上DHAM反应的CH<,4>转化率和苯选择性均有不同程度的提高,催化剂寿命也一定程度上得到延长.后期以硅钨酸代替以往的钨酸铵作为制备催化剂所用W组分的前驱物,开发出一类具有较高DHAM活性和反应寿命的甲烷无氧脱氢芳构化催化剂体系(W(Si)/HZSM-5).硅钨酸作为一种典型的杂多酸,具有杂多酸本身特有的催化性能,其在水中的溶解度大,溶液十分稳定,解决了以往钨酸铵水溶液不够稳定,稍微陈置即易析出胶状物,不利于被担载组分的均匀分散等问题.

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

1.1天然气的综合利用前景

1.2甲烷的催化转化

1.3甲烷脱氢芳构化反应

1.3.1甲烷在氧参与下的芳构化反应

1.3.2甲烷无氧脱氢芳构化反应

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主要原料与试剂

2.2催化剂的制备

2.2.1以钨酸铵为前驱物制备W/HZSM-5基催化剂

2.2.2以硅钨酸为前驱物制备W/HZSM-5基催化剂

2.3催化剂的活性评价

2.4产物分析计算方法

2.5催化剂的物化性能表征

第三章钨酸铵为前驱物的W/HZSM-5基甲烷无氧脱氢芳构化催化剂研究

3.1前言

3.2钨酸铵为前驱物的W/HZSM-5基催化剂助剂的添加效应

3.2.1 Mg2+助剂的添加效应

3.2.2 MnSO4助剂的添加效应

参考文献

第四章硅钨酸为前驱物的W/HZSM-5基甲烷无氧脱氢芳构化催化剂研究

4.1前言

4.1.1杂多酸的催化作用

4.1.2W(Si)/HZSM-5基与W/HZSM-5基催化剂的性能比较

4.2硅钨酸为前驱物的W/HZSM-5基催化剂的活性评价结果

4.2.1反应温度的影响

4.2.2 W负载量对催化剂性能的影响

4.2.3催化剂制备过程的影响

4.2.4助剂的影响

4.3氧化前驱态W基催化剂上W物种的表征

4.3.1硅钨酸浸渍液的Raman光谱表征

4.3.2固体硅钨酸的XRD表征

4.3.3不同焙烧温度的W(Si)/HZSM-5的Raman及TPR研究

4.4 W/HZSM-5基甲烷无氧脱氢芳构催化剂表面酸位的NH3-TPD研究

4.4.1前言

4.4.2 W基催化剂表面酸位的自然调变及相关催化活性

4.5 W/HSM-5基甲烷无氧脱氢芳构化催化剂的IR研究

4.5.1载体对其他组分的掩盖

4.5.2催化剂表面硅钨酸的IR表征

4.5.3不同温度下硅钨酸热分解产物的IR谱

4.6助剂对W/HZSM-5基甲烷无氧脱氢芳构化催化剂 促进作用的H2-TPR研究

参考文献

第五章W/HZSM-5基催化剂上 甲烷无氧脱氢芳构化反应机理研究

参考文献

致谢