生物乙醇芳构化催化剂的研究

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苯是一种应用广泛的化工原料,其主要来自石油加工副产品。随着石油资源的日益耗尽,苯的生产也受到极大的影响。生物乙醇作为一种绿色资源,在未来必将取代石油副产品作为化工生产中的主要原料。以生物乙醇为原料,选择合适的催化剂,将乙醇催化成苯,符合可再生资源的利用与开发和当今的可持续发展要求,因而具有非常重要的意义。本文对乙醇芳构化催化剂进行了初探。结合对甲烷无氧芳构化良好的催化剂Mo/ZSM-5和乙醇氧化过程中有苯生成的Pt/CeO2催化剂,用浸渍法制备了不同Pt担载量的Pt/CeO2分子筛催化剂,不同Mo担载量的Mo/ZSM-5和M/ZSM-5(M为Cu、Sr、Co、Fe、Cd、Zn、Sb),并以8%(wt)MoO3担载量的Mo/ZSM-5分子筛作为本体,制备了负载相同Pt含量和不同CeO2含量的Pt/CeO2/Mo/ZSM-5分子筛催化剂。利用XRD、BET和NH3-TPD分析技术对负载了的金属的分子筛的稳定性、比表面和酸性进行了表征。结果表明,担载了Mo的氧化物后的分子筛在773K温度下焙烧,保持了ZSM-5分子筛骨架的完整性。随着金属氧化物担载量的增加,分子筛的比表面和总酸量均下降;负载Pt/CeO2后的Mo/ZSM-5分子筛在773K温度下焙烧,ZSM-5分子筛的骨架仍然保持完整。对所制备的金属担载分子筛催化剂,利用连续流动法固定床反应器初步探索了它们的乙醇无氧芳构化性能,考察了焙烧温度、焙烧时间、活化温度、活化时间对催化剂催化性能的影响,并且对催化剂寿命进行研究。确定了这些催化剂乙醇无氧芳构化合适的反应条件,并从它们中间筛选出三种催化活性较好的乙醇芳构化催化剂,其中Pt/CeO2/Mo/ZSM-5分子筛催化剂在合适的反应条件下,催化活性最高,乙醇的转化率达到71.63%,苯的选择性达到23.6%。最后初步探讨了乙醇上述催化剂上的无氧芳构化催化机理。
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