论文部分内容阅读
本学位论文针对丙烷和异丁烷氧化脱氢催化反应，详细研究了NiO—CsPOM纳米复合物系列催化剂的催化性能及结构特征，探究了催化活性中心的本质。
研究发现，NiO—CsPOM纳米复合物系列催化剂在丙烷和异丁烷氧化脱氢催化反应表现了优异的催化性能。改变多种催化剂的制备影响因素(NiO含量、Cs含量、碱金属或碱土金属离子的种类、钼源种类、合成方法)和反应条件对该催化体系进行优化实验表明，在丙烷氧化脱氢反应中，80％NiO—CsPOM和80％NiO—KPOM催化剂上得到丙烯的最佳收率。其中80％NiO—CsPOM催化剂上在450℃时丙烷转化率为44％，生成的丙烯选择性为45％，丙烯收率达到20％。80％NiO—KPOM催化剂上450℃丙烷转化率为42％，生成的丙烯选择性为50％，丙烯收率达到21％。这个收率是目前报道的丙烷氧化脱氢反应在450℃时的最高值。在异丁烷氧化脱氢反应中，70％NiO—CsPOM催化剂上得到异丁烯的最高收率，在550℃异丁烷转化率为31％，生成的异丁烯选择性为59％，生成的甲基丙烯醛的选择性为6.3％，异丁烯烯收率达到18％。
针对NiO—CsPOM系列纳米催化剂采用 XRD、N2物理吸附、SEM、TEM、NH3—IR、NH3—TPD、O2—TPD、H2—TPR、Raman等方法进行了详细表征，XRD、SEM与TEM研究结果显示相比于纯NiO(26 nm)和Cs2.5H0.5PMo12O40，70～85％wtNiO—CsPOM纳米复合物系列催化剂具有明显小的粒径(7 nm)，因此具有较大的比表面积(110—130 m2g—1)。NiO—CsPOM纳米复合物系列催化剂能在较高温度(550℃)下保持较好的纳米颗粒结构。NH3—IR与NH3—TPD研究表明在NiO含量为70～85％wt的NiO—CsPOM纳米复合物催化剂上L酸性位数量多，说明这些催化剂上存在较多配位不饱和的金属阳离子，这些配位不饱和的阳离子可能是活化氧气或烷烃的活性位。O2—TPD上显示在NiO含量为70～85％wt的NiO—CsPOM纳米复合物催化剂上有较多数量的吸附氧物种，这些吸附氧物种可能归属于O-2，β O—和γ O—。丙烷转化生成丙烯的转化活性和O—数量存在比较好的线性关系，即丙烯生成选择性相对较高的范围内(＞40％)，O—数量正比于丙烷转化率。由此我们推断O—可能是丙烷氧化脱氢制丙烯的活性氧物种。