CeO-,2-基乙苯催化脫氫制苯乙烯催化劑的研究.pdf

1、在常壓、反應(yīng)溫度620℃、液態(tài)空速1.0h-1、乙苯與水的體積比1：2的反應(yīng)條件下，考察了CeO2、CeO2-K2O以及Fe2O3-CeO2催化劑的乙苯脫氫活性，利用XRD、XFS以及Ar+濺射技術(shù)對催化劑物相和表面價(jià)態(tài)進(jìn)行分析，其結(jié)果與催化活性關(guān)聯(lián)，研究結(jié)果如下： 1：CeO2本身具有優(yōu)良的乙苯脫氫活性，其苯乙烯收率穩(wěn)定在38.5％左右。添加鉀助劑后，脫氫反應(yīng)進(jìn)行10h，CeO2-K2O催化劑的苯乙烯收率從39.4％升高至51

2、.0％，隨后催化活性逐漸下降，脫氫反應(yīng)50h，苯乙烯收率是42.3％。鉀助劑含量的增加對苯乙烯收率影響甚小。 在Fe2O3-CeO2催化劑組分中，CeO2含量從0％增加到8％，乙苯轉(zhuǎn)化率隨之逐漸增加；當(dāng)CeO2含量在8％時(shí)，乙苯轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大值20.4％；當(dāng)CeO2含量大于8％時(shí)，乙苯轉(zhuǎn)化率逐漸下降。 2：研究表明，CeO2是一種Ce3+和Ce4+共存的混合價(jià)態(tài)氧化物。在乙苯脫氫條件下，CeO2催化劑表面存在如下動態(tài)平衡

3、：CeO2→←H2、COH2OCeO2-x(0＜x＜0.3)，CeO2和CeO2-x存在于同一晶體中，CaF2型晶體結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生改變。實(shí)驗(yàn)表明，苯乙烯穩(wěn)定收率與表面CeO2-CeO2-x物相穩(wěn)定密切相關(guān)，乙苯催化脫氫的活性相可能是CeO2-CeO2-x。CeO2催化劑表面Ce3+/Ce4+比值下降，其副產(chǎn)物(苯和甲苯)含量隨之減少，乙苯脫氫選擇性隨之提高。 3：在高溫作用下，CeO2和KOH相互作用形成Ce-O-K鍵。CeO2

4、-K2O催化劑表面Ce3+相對含量減少，乙苯脫氫副產(chǎn)物(苯+甲苯)含量隨之減少，苯乙烯選擇性相應(yīng)提高，Ce3+是乙苯脫氫副產(chǎn)物(苯和甲苯)的活性中心。乙苯脫氫反應(yīng)條件下，CeO2-K2O催化劑表面物相擬似如下動態(tài)平衡：Ce-O-K→←H2OKOHCeO2-x→←H2OH2，COCeO2(0＜x＜0.3)。表面Ce-O-K鍵的水解，促進(jìn)催化活性的上升；當(dāng)Ce-O-K鍵趨向完全水解，催化活性隨之逐漸下降。催化活性穩(wěn)定時(shí)，催化劑表面物相趨向如

5、下平衡CeO2→←H2、COH2OCeO2-x(0＜x＜0.3)。 4：在乙苯脫氫反應(yīng)過程中，F(xiàn)e2O3-CeO2催化劑的物相變化過程如下：Fe2O3→←H2、COCeO2Fe3O4→←FeO。催化劑表面Fe2O3被還原到Fe3O4甚至FeO，催化活性隨之衰退；由于CeO2是強(qiáng)氧化劑，抑制Fe3O4的深度還原；隨著CeO2含量的增加，催化劑表面Fe2+/Fe3+比值隨之減少，乙苯脫氫活性衰退時(shí)間也隨之延緩。Fe2+/Fe3+比值