In和K对Ni/SiO2催化剂乙炔选择加氢性能的影响

摘要

采用等体积浸渍-程序升温还原法制备了Ni/SiO2、不同Ni/In摩尔比（x）的双金属 NixIn/SiO2催化剂及不同钾含量（α）的Ni2In(αK)/SiO2催化剂，利用H2-TPR、XRD、TEM、XPS、H2化学吸附、CO化学吸附、C2H4-TPD、NH3-TPD、吡啶红外吸附（Py-IR）、N2物理吸附-脱附、TG/DTA和拉曼等方法对催化剂反应前后的物理化学性质进行了表征，在固定床反应器上考察了催化剂的乙炔选择加氢性能，探讨了催化剂结构与性能之间的关系。
　　结果表明，Ni/SiO2中加入适量In形成NiIn合金可以明显提高乙炔转化率、乙烯选择性和催化剂稳定性，这主要与合金中In的隔离作用使连续N i位成为“孤立”的Ni位及In向Ni发生电子转移使Ni呈富电子态有关，前者利于抑制乙炔和乙烯形成强吸附的multi-σ-键合的中间物种（如次乙基），而后者减弱了 Ni对乙炔和乙烯的吸附强度。In的几何和电子效应提高了乙烯选择性及稳定性，同时抑制了 C-C氢解及乙炔、乙烯聚合反应。其中，Ni6In/SiO2和 Ni10In/SiO2性能较佳。然而，随着In含量增加，NixIn/SiO2催化剂表面酸性增强，乙炔及乙烯的聚合越来越严重，催化剂稳定性降低。Ni/SiO2催化剂失活主要归因于金属Ni转化为碳化镍。向Ni/SiO2催化剂中加入In可以有效抑制碳化镍的生成。随着In含量的增加NixIn/SiO2催化剂失活的主要原因由形成碳化镍转变为积碳。
　　Ni2In/SiO2催化剂中加入钾提高了乙烯选择性、抑制了C-C氢解及乙炔、乙烯聚合反应，这可能主要与钾的隔离作用导致Ni位“孤立”化及钾向N i转移电子提高Ni电子云密度有关。同时，钾减弱了催化剂表面酸强度和酸量同样利于抑制乙炔及乙烯的聚合、降低催化剂积碳量；钾含量越高，催化剂积碳量越低。适量钾（≤1 wt.％）提高了Ni2In/SiO2的稳定性；然而，过多钾（含量≥1.5wt.%）覆盖Ni位使表面活性位密度大幅降低，导致改性催化剂稳定性低于Ni2In/SiO2。

目录

声明

第一章 绪论

1. 1 引言

1. 2 乙炔加氢反应机理

1. 3 乙炔加氢催化剂

1. 4 给电子体的影响

1.5 CO对催化剂催化性能的影响

1. 6 制备方法对催化剂性能的影响

1. 7 论文研究目的及内容

第二章 实验方法

2. 1 实验试剂与原料

2. 2 催化剂的制备

2. 3 催化剂表征

2. 4 催化剂活性评价

第三章 In对Ni/SiO2催化剂乙炔选择加氢性能的影响

3. 1 引言

3. 2 催化剂表征结果及讨论

3. 3 催化剂活性评价结果与讨论

3. 4 催化剂失活研究

3. 5 本章小结

第四章 钾对Ni2In/SiO2催化剂乙炔选择加氢性能影响

4. 1 引言

4. 2 催化剂结构表征与讨论

4. 3 催化剂活性评价结果与讨论

4. 4 钾对催化剂稳定性的影响

4. 5 本章小结

第五章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢