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本文对在常压下催化氧化三氟乙醇制备三氟乙醛的催化剂及催化工艺进行了研究。主要考查了以五氧化二钒为活性组分,不同载体组成的催化剂及改性的催化剂催化性能、最佳负载方式和催化工艺条件。以制得具有理想催化活性的催化剂,提高催化剂的活性和选择性为目标,本文采用XRD、TPR、BET、Raman和IR等研究了催化剂的表面化学结构、表面负载、载体与活性组分的相互作用等对五氧化二钒系列催化剂催化活性的影响,为制备能应用于工业化生产的性能优良的催化剂创造条件。
主要结果如下:
[1]比较以V2O5为活性组分,以ZrO2、A12O3和TiO2为载体组成的不同催化剂的催化活性和对产物的选择性,结果表明以TiO2为载体的催化剂的反应得率最高。
[2]研究了V2O5/TiO2催化剂,其活性组分V2O5的最佳负载量为7 wt%,此负载量以下,钒氧组分以高分散状态存在,无V2O5晶体存在,且在此负载量下的V2O5/TiO2催化剂的催化活性最好。
[3]进一步研究了对V2O5/TiO2催化剂的改性,添加了SnO2、MoO3、WO3等助剂。实验结果表明,MoO3的添加提高了催化剂的活性,三氟乙醇的转化率提高;WO3添加提高了催化剂的选择性,三氟乙醛的得率提高;而SnO2添加后,催化剂的活性和选择性都得到了极大地提高。
[4]在固定床上V2O5系列催化剂制备三氟乙醛的最优工艺条件为:以TiO2为载体,催化剂中V2O5的负载量为7wt%,并引入SnO2作为助催化剂,在反应温度290℃,空速0.33h-1,原料配比no2/n三氟乙醇=11.69条件下,三氟乙醇转化率为89.06%,三氟乙醛选择性为97.14%。