海藻酸铵辅助制备球形氧化铝载体及其在异丁烷脱氢中的性能研究

摘要

本文利用海藻酸铵辅助溶胶-凝胶法制备了三种氧化铝载体，滴制成型氧化铝载体（1~2mm）、滴制乳液模板扩孔的氧化铝载体（1~2mm）以及结合挤出成型法制备的氧化铝载体（3~5mm），并分别负载Pt、Sn、La等活性组分或助剂，制备了Pt基氧化铝催化剂，研究了凝胶离子种类、凝胶离子含量、La的负载量、扩孔剂添加量、凝胶时间与酸处理时间等制备条件对催化剂催化性能、孔结构、表面酸性、负载金属粒子价态、催化剂积碳等的影响。主要研究结果如下：
　　（1）在滴制成型过程中，在Ca(NO3)2中凝胶10s时，催化剂中Ca的残留量为0.89wt％，相比较长凝胶时间制备的催化剂，此催化剂的活性和稳定性最好；适量La的负载，能够提高催化剂的活性、稳定性、减弱催化剂表面的酸性、增大催化剂的比表面积，以及减小催化反应的积碳量，最佳La的负载量为1.1wt%。
　　（2）在滴制成型中结合乳液模板扩孔法制备出氧化铝载体，负载 Pt、Sn、La金属元素之后，获得了比表面积为250~295m2/g，孔容为0.5~1.0cm3/g，平均孔径8~13nm与压碎强度＞20N/粒的扩孔催化剂；随扩孔剂添加量提高，扩孔效果越好，但破碎强度有所减少；扩孔剂的添加，使催化剂表面弱酸位点数量增多，强酸性位点数量减少；较大的比表面积与孔径可促进PtOx还原和Pt粒子的在氧化铝上的分散，但几乎没有改变Sn的化学价态；催化异丁烷脱氢反应的活性随比表面积与孔径的提高而增加，同时催化剂积碳量减少。
　　（3）结合挤出成型法制备出比表面积为280~310m2/g，孔容为0.5~1.5cm3/g，平均孔径7~18nm与压碎强度＞35N/粒的球形氧化铝载体。在Ca(NO3)2、Zn(NO3)2溶液中凝胶的球形氧化铝以及直接酸处理样品相比在Al(NO3)3溶液中凝胶样品，比表面积及孔容、孔径相对较大，但强度相对较低；所制备的相应 Pt基氧化铝催化剂中，以直接酸处理过程制备载氧化铝为载体制备的Pt基催化剂，其异丁烷转化率与异丁烯收率都相对较高，在反应220min，分别为58%与49.5%。

目录

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第一章 文献综述

1.1 活性氧化铝的制备及应用

1.2 海藻酸简介

1.3 异丁烷催化脱氢制异丁烯反应

1.4 课题的选题背景及研究内容

第二章PtSnLa/Al2O3催化剂制备及其催化异丁烷脱氢性能研究

2.1 引言

2.2 实验方法

2.3 实验方法

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

第三章 乳液扩孔氧化铝载体制备及其催化异丁烷脱氢性能研究

3.1 引言

3.2 实验方法

3.3 实验方法

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第四章 大孔容球形氧化铝载体的制备与性能研究

4.1 引言

4.2 试验方法

4.3 样品表征

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢