丙烷選擇氧化TeMo-,5-O-,16-催化劑及其摻雜研究.pdf

1、我國(guó)的天然氣資源豐富，來(lái)源廣泛。丙烷是天然氣中所含低碳烷烴的重要組分，催化選擇氧化丙烷這一課題具有工業(yè)應(yīng)用和理論研究的雙重價(jià)值。但由于丙烷的穩(wěn)定性和丙烯醛的活潑性，該反應(yīng)對(duì)催化劑的要求苛刻，有關(guān)的研究并未取得重大的突破。因此，對(duì)該反應(yīng)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，特別是催化作用的研究顯得極為迫切。Mo—Te—O催化劑體系是這一反應(yīng)的高效催化劑，但研究主要集中于M1和M2相，正交TeMo5O16相和單斜TeMo5O16相在丙烷選擇氧化反應(yīng)中的應(yīng)用幾乎沒

2、有得到研究。
　　 丙烷氧化活化反應(yīng)中，正交TeMo5O16相和單斜TeMo5O16相催化劑基于Mars van Krevelen機(jī)理，催化劑表面的多金屬多功能活性中心和體相的氧物種流動(dòng)能力對(duì)催化反應(yīng)有重要影響。而過(guò)渡金屬元素固溶進(jìn)入催化劑可以極大的改變催化劑表面和體相的性質(zhì)。為了研究單斜/正交TeMo5O16相作為丙烷活化催化劑的作用和性質(zhì)，同時(shí)篩選優(yōu)秀催化劑，在催化劑中摻雜過(guò)渡金屬元素，進(jìn)行評(píng)價(jià)和表征。
　　 第一章

3、介紹了丙烷選擇氧化制丙烯醛反應(yīng)的意義及相關(guān)研究工作。介紹包括這一反應(yīng)的理論和經(jīng)濟(jì)價(jià)值；當(dāng)前的主要催化劑體系的研究進(jìn)展；催化反應(yīng)機(jī)理；影響催化反應(yīng)的條件及催化劑要素；并且闡述了本論文的立題依據(jù)和研究方向。
　　 第二章介紹了具體的實(shí)驗(yàn)條件和表征方法。內(nèi)容包括催化劑的制備方法、催化劑的評(píng)價(jià)條件和評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)處理、催化劑的表征方法和表征數(shù)據(jù)的處理以及一些裝置的介紹圖示。
　　 第三章研究了正交TeMo5O16相催化劑及其摻雜在丙烷

4、選擇氧化制丙烯醛中的應(yīng)用。詳細(xì)研究了催化劑在未摻雜和摻雜不同量V、Cr、W元素的情況下的催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性，并且用CH3OH—TPSR、 Raman、XPS、XRD、H2—TPR和O2—TG等多種表征手段研究了催化劑表面和體相的性質(zhì)。通過(guò)分析表征結(jié)果，揭示催化劑結(jié)構(gòu)和性能之間的構(gòu)效關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)正交TeMo5O16相經(jīng)過(guò)適度摻雜可以成為丙烷選擇氧化制丙烯醛的優(yōu)良催化劑。
　　 第四章用類似思路和方法研究了未摻雜和摻雜不

5、同量V、Cr、W元素單斜TeMo5O16相催化劑，同時(shí)著重研究了催化劑在不同溫度下的催化性能。研究發(fā)現(xiàn)過(guò)渡金屬摻雜可以改善單斜TeMo5O16相催化劑的性能。
　　 本論文主要成果是篩選得到了丙烷選擇制丙烯醛一些較優(yōu)催化劑，丙烯醛最高得率可達(dá)20％，在相關(guān)研究中處于領(lǐng)先水平。同時(shí)，研究揭示了TeMo5O16催化劑表面和體相結(jié)構(gòu)、氧化還原能力和催化氧化丙烷的能力之間的關(guān)系，初步論證了正交相TeMo5O16的相結(jié)構(gòu)在該反應(yīng)中的催化作