丙烷选择氧化制丙烯醛VTeO/SiO2催化剂的研究

论文题目: 丙烷选择氧化制丙烯醛VTeO/SiO2催化剂的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 物理化学

作者: 金燕仙

导师: 黄传敬,万惠霖

关键词: 丙烷,选择氧化,丙烯醛

文献来源: 厦门大学

发表年度: 2005

论文摘要: 丙烷选择氧化制取丙烯醛因其潜在的应用前景和理论研究意义,日益引起人们的重视。目前该反应大多采用非负载型多组分催化剂,但由于组成复杂,催化剂组分间协同作用、催化剂构效关系及催化剂作用机理的研究较为困难。本文选择组成相对简单的VTeO/SiO2催化剂体系为研究对象,考察了催化剂组成、制备及反应条件等对丙烷选择氧化制丙烯醛反应性能的影响;采用XRD、TPR、Raman、XPS等技术,研究了催化剂结构与性能之间的关系;在此基础上,采用丙烯和溴丙烯作为探针分子进行脉冲反应研究,进一步考察了丙烯向丙烯醛转化过程中V、Te组分的作用,研究了该催化剂对丙烷选择氧化制丙烯醛反应的催化作用机理。主要研究结果如下:1)VOx/SiO2催化剂对丙烷临氧活化转化有较高的催化活性,反应主要生成C3H6、CO和CO2。VOx/SiO2催化剂的反应性能与其表面V物种的分散程度密切相关,彼此分立且高度分散的活性中心有利于选择性氧化产物的生成。2)在VOx/SiO2催化剂中添加Te,C3H6和COx选择性降低,丙烯醛选择性和产率显著提高。在最佳反应条件下（520℃,C3H8/O2 =1.2,3900 mL·g -1·h-1）,3V0.5Te/SiO2催化剂上丙烷转化率为25.7%,丙烯醛选择性为25.5%。3)催化剂表征实验结果表明,在VTeO/SiO2催化剂体系中,组分V、Te之间存在着相互作用,这种相互作用导致彼此分散度的提高。V物种可能借V-O-Te键与[TeO4]或/和[Te2O5]结构单元结合而成不同聚合度的链状结构。在这种结构中,[TeO4]和[Te2O5]结构单元将V物种彼此分隔、高度分散,同时Te物种的分散度亦得以提高。4)探针分子脉冲反应结果表明,在所研究的催化剂体系中,V5+活性中心对丙烯的活化转化及烯丙基选择性插氧的催化性能较差;Te4+活性中心

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 绪论

第一节 丙烷选择氧化制丙烯醛反应研究进展

1.1 丙烷选择氧化制丙烯醛的研究意义

1.1.1 丙烷选择氧化制丙烯醛研究的理论意义

1.1.2 丙烷选择氧化制丙烯醛研究的经济意义

1.2 丙烷选择氧化制丙烯醛研究现状

1.3 丙烷选择氧化制丙烯醛反应简单热力学分析和关键问题

1.3.1 简单热力学分析

1.3.2 关键问题

1.4 丙烷选择氧化制丙烯醛催化剂研究

1.4.1 Bi-Mo-V-O 催化剂

1.4.2 含卤素的催化剂

1.4.3 磷酸盐类催化剂

1.4.4 担载型催化剂

1.5 丙烷选择氧化制丙烯醛催化剂性能的影响因素

1.5.1 催化剂的结构和各相间的相互作用

1.5.2 催化剂的氧化还原能力

1.5.3 催化剂酸碱性

1.5.3.1 催化剂表面酸性和碳氢键活化的关系

1.5.3.2 催化剂的表面酸性与部分氧化产物在催化剂上脱附的关系

1.5.4 催化反应中的氧物种

1.6 丙烷选择氧化制丙烯醛的反应机理

1.6.1 以丙烯为反应中间体

1.6.2 以正丙氧基(正丙醇)和异丙氧基(异丙醇)为可能的反应中间体

第二节 课题的研究目的和设计

参考文献

第二章 实验部分

2.1 试剂及规格

2.2 催化剂的制备

2.3 催化剂反应性能评价和计算方法

2.3.1 催化剂的反应性能评价

2.3.2 催化剂性能的计算方法

2.4 探针分子脉冲反应实验

2.4.1 实验方法与实验装置

2.4.2 催化剂性能的计算方法

2.5 催化剂表征

2.5.1 X-射线粉末衍射实验（XRD）

2.5.2 比表面测定（BET）

2.5.3 程序升温还原实验（H2-TPR）

2.5.4 紫外可见漫反射（UV-DRS）

2.5.5 X-光电子能谱实验（XPS）

2.5.6 Raman 光谱实验

参考文献

第三章 VO_x/SiO_2催化剂的丙烷选择氧化反应性能及其结构表征

3.1 VO_x/SiO_2催化剂对丙烷选择氧化反应的催化性能

3.1.1 负载量对 VO_x/SiO_2 催化剂反应性能的影响

3.1.2 反应温度对3V/SiO_2 催化剂反应性能的影响

3.2 VO_x/SiO_2催化剂的表征

3.2.1 催化剂的相结构表征

3.2.2 催化剂的 H_2 -TPR 表征

3.2.3 催化剂的 Raman 光谱表征

3.3 讨论

3.4 本章小节

参考文献

第四章 VTeO/SiO_2催化剂的研制及其丙烷选择氧化制丙烯醛反应性能

4.1 催化剂组成对丙烷选择氧化制丙烯醛反应性能的影响

4.1.1 添加第二组分对 VO_x/SiO_2 催化剂反应性能的影响

4.1.2 Te 含量对VTeO/SiO_2 催化剂反应性能的的影响

4.1.3 催化剂载体的影响

4.2 催化剂制备条件对3V0.5Te/SiO_2催化剂反应性能的的影响

4.2.1 浸渍液pH 值的影响

4.2.2 活性组分浸渍顺序的影响

4.2.3 焙烧温度的影响

4.3 反应条件对3V0.5Te/SiO_2催化剂反应性能的的影响

4.3.1 反应气空速的影响

4.3.2 反应气组成的影响

4.3.3 反应温度的影响

4.4 本章小节

参考文献

第五章 VTeO/SiO_2 催化剂表征及探针分子脉冲反应研究

5.1 催化剂性能表征

5.1.1 催化剂的比表面积与相结构

5.1.2 催化剂的H_2 -TPR 表征

5.1.3 催化剂的Raman 表征

5.1.3.1 TeO_x/SiO_2 催化剂的 Raman 表征

5.1.3.2 VTeO/SiO_2 催化剂的 Raman 表征

5.1.4 催化剂的XPS 表征

5.1.5 催化剂的 UV-DRS 表征

5.2 探针分子脉冲反应研究

5.2.1 溴丙烯脉冲反应

5.2.2 丙烯脉冲反应

5.2.3 C_3H_6/O_2 混合气脉冲反应

5.2.4 连续脉冲丙烯对 VTeO/SiO_2 催化剂反应性能的影响

5.3 讨论

5.4 本章小结

参考文献

致谢

发布时间: 2006-12-11

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