NiO-MO3/γ-Al2O3(M=W,Mo)催化异丁烷选择氧化脱氢性能

摘要

采用分步浸渍法制备了NiO-WO3/γ-Al2O3及NiO-MoO3/γ-Al2O3系列催化剂,运用X射线衍射(XRD),激光拉曼光谱(FT-Raman),程序升温还原(H2-TPR),氨气程序升温脱附(NH3-TPD),紫外-可见漫反射光谱(UV-visDRS)等方法考察了催化剂组成、煅烧温度以及载体对催化剂的表面结构、氧化还原性能、酸碱性以及异丁烷氧化脱氢制异丁烯性能的影响规律。
　　研究结果表明:W/Ni比例对NiO-WO3/γ-Al2O3系列催化剂的表面活性物种种类有较大影响,当W含量较高时,其表面主要形成晶相的WO3和Ni-Al尖晶石,而当W含量较少时,表面主要形成聚钨酸盐、NiWO4和Ni-Al尖晶石物种;适量的W存在有利于提高NiO-WO3/γ-Al2O3催化剂的氧化还原性能和可还原晶格氧数量,并且增加W的比例能够提高催化剂表面强酸中心的数量;Ni-W-0.2具有最佳的脱氢性能,在空速为1500h-1、原料气配比为i-C4H8:O2:N2=16:8:32,反应温度为690℃下,异丁烷转化率可达到41.6％,异丁烯选择性可达到74.7%。Mo/Ni比例对NiO-MoO3/γ-Al2O3系列催化剂表面活性物种同样有较大影响,当Mo含量较高时其表面主要形成聚钼酸盐及Al(MoO4)3,而当Mo含量较少时,主要形成NiMoO4,并且适量的Mo存在有利于提高NiO-MoO3/γ-Al2O3催化剂表面酸性,Ni-Mo-0.4具有最佳的反应性能,在空速为1500h-1、原料气配比为i-C4H8:O2:N2=16:8:32,反应温度为630℃时,其转化率可达到25.79%,异丁烯选择性可达到67.22%。
　　考察了煅烧温度、制备方法及不同载体负载对NiO-WO3/γ-Al2O3及NiO-MoO3/γ-Al2O3系列催化剂氧化脱氢性能的影响,实验结果表明:不同煅烧温度对活性组分的分散度、表面结构、酸碱性等都有一定程度的影响,较高的煅烧温度易于增强活性组分与载体的相互作用,使还原难度增加,不利于催化脱氢反应。而不同的制备顺序对催化剂表面物种组成有较大影响,先浸渍Ni对后引入的W及Mo的分散起到良好的效果。由于γ-Al2O3载体易于与活性组分发生较强的作用,促进了活性物种的分散,但活性组分易于与载体形成复合氧化物,活性组分与SiO2载体作用较弱,有利于Ni与W或Mo形成复合氧化物种,提高催化剂的氧化脱氢性能。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 异丁烷脱氢制异丁烯的研究进展

1.3异丁烷脱氢制备异丁烯工艺研究进展

1.4 本论文研究内容

第二章 实验部分

2.1 催化剂的制备

2.2 催化剂的表征

2.3 反应活性评价

第三章 NiO-WO3/γ-Al2O3催化剂的异丁烷氧化脱氢性能

3.1 催化剂表面组成与结构

3.2催化剂晶格氧活性

3.3 催化剂的表面酸性

3.4 催化剂的异丁烷氧化脱氢性能

第四章 NiO-MoO3/γ-Al2O3系列催化剂的异丁烷氧化脱氢性能

4.1 催化剂表面组成与结构

4.2 催化剂晶格氧活性

4.3 催化剂表面酸性

4.4 催化剂的异丁烷氧化脱氢性能

4.5 异丁烷氧化脱氢催化机理讨论与分析

第五章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢