Nb2O5/TiO2催化剂表面铌氧物种的分散状态和催化性能

摘要

用X射线粉末衍射(XRD)、拉曼光谱(LRS)、Hammett指示剂和微反测试等方法考察了负载型Nb2O5/TiO2催化剂表面铌氧(NbOx)物种的分散状态、表面酸性和催化异丁烯(IB)与异丁醛(IBA)缩合生成2,5-二甲基-2,4-己二烯(DMHD)反应的催化性能.实验测得Nb2O5在TiO2表面的分散容量为0.94mmol Nb/100m2TiO2,与"嵌入模型"理论计算值相近.当负载量低于分散容量的1/3时,Nb2O2主要以孤立的NbOx物种通过Nb-O-Ti链与载体表面相连,这种孤立的NbOx物种酸性很弱,催化活性很低.随负载量的增加,孤立的NbOx物种通过Nb-O-Nb键连接聚合,表面酸性增强,IB与IBA缩合生成DMHD的转化数(TON)增加.当Nb2O5负载量超过分散容量时,表面NbOx物种主要是通过Nb-O-Nb化学键相连形成多层的Nb2O5,虽然催化剂的强酸中心数量有所增加,但NbOx物种表面利用率下降,催化活性增加幅度趋缓.