丙烷氧化脫氫制丙烯CeVO4和NiO-SBA-15催化劑的研究.pdf

1、丙烷氧化脫氫是(ODHP)低碳烷烴優(yōu)化利用的重要途徑之一,隨著全世界對(duì)丙烯的需求日益增長(zhǎng)該過(guò)程越來(lái)越受到人們的重視。但是由于生成的丙烯比丙烷更加活潑,在分子氧的存在下,前者容易深度氧化,因而降低該反應(yīng)的溫度對(duì)抑制丙烷的裂解和產(chǎn)物丙烯的深度氧化具有重要意義。針對(duì)這一問(wèn)題,本論文選取具有良好低溫活性的釩酸鈰和氧化鎳基催化劑為研究對(duì)象,考察了催化劑形貌、結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)以及表面活性氧物種等因素對(duì)催化劑低溫性能的影響,并基于各類催化劑的XRD、S

2、EM、Raman、H2-TPR和O2-TPD等表征結(jié)果,探討了催化劑的構(gòu)效關(guān)系。本論文分兩部分:
　　第一部分(第三章)采用水熱法制備了三種不同形貌的稀土釩酸鈰催化劑。針對(duì)ODHP反應(yīng),研究了催化劑的形貌效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:與采用共沉淀法合成的催化劑相比,采用水熱法合成的納米棒、納米球和納米立方體的催化活性較差,其原因可能是由于水熱法合成的催化劑晶形完整,比表面積較小。在相同的反應(yīng)條件下,納米棒的丙烷轉(zhuǎn)化率和丙烯選擇性高于其他兩種

3、形貌的催化劑,XRD和Raman測(cè)試結(jié)果表明,催化劑表面結(jié)構(gòu)的差異是造成其ODHP性能差異的重要原因。與其他晶面相比,納米棒暴露的(100)面上Ce原子的濃度相對(duì)較低,因而具有較高的丙烷轉(zhuǎn)化率和丙烯選擇性。
　　第二部分(第四章)采用浸漬法、以硝酸鎳為前驅(qū),通過(guò)改變焙燒氣氛制備了SBA-15負(fù)載的納米NiO催化劑。分別考察了靜止和流動(dòng)He、以及1％(V/V)NO/He等焙燒氣氛對(duì)20wt％NO/SBA-15催化劑ODHP性能的影響

4、。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與在靜止、流動(dòng)He中焙燒的催化劑相比,在1％(V/V)NO/He氣氛中焙燒的20wt％NiO/SBA-15具有優(yōu)異的低溫丙烷氧化脫氫制丙烯性能,在350℃時(shí),丙烷的轉(zhuǎn)化率為29.1％,丙烯的收率達(dá)13.3％。反應(yīng)溫度升至450℃時(shí),丙烯的選擇性仍保持在44.8％.X-射線粉末衍射和透射電鏡測(cè)試結(jié)果表明,1％(V/V)NO/He氣氛可有效抑制焙燒過(guò)程中NiO納米顆粒的團(tuán)聚,使NiO物種高分散于SBA-15的孔道中。H2-程