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低碳烷烃选择性氧化制烯烃一直是石油化工领域的热点课题,它将成为新世纪石油化工研究开发的重点之一。而丙烯作为一种重要的有机石油化工原料,用途十分广泛,因此,开展丰富的丙烷氧化脱氢制丙烯(ODHP)具有很好的研究前景。目前,该反应主要存在的问题是生成物丙烯较反应物丙烷更活波,更易被氧化,因此,如何设计开发一种具有高活性、高选择性的催化剂是催化工作者为之奋斗的目标。近年来,铈基催化剂的研究越来越受到关注,有文献报道,磷酸铈用于异丁烷氧化脱氢具有很好的反应活性,而本课题组先前的工作也发现由溶胶-凝胶法制备的磷酸铈催化剂具有很好的丙烷氧化脱氢反应性能,但关于磷酸铈催化剂性能的影响因素以及作用机理尚未进行深入研究。本文以磷酸铈催化剂为研究对象,以丙烷氧化脱氢为目标反应,重点研究制备方法以及预处理条件对该催化剂结构和性能的影响。主要结果如下:(1)采用溶胶凝胶法、沉淀法、水热法制备了一系列磷酸铈催化剂,研究了制备方法对磷酸铈催化剂丙烷氧化脱氢反应性能的影响。结果表明,制备方法对磷酸铈丙烷氧化脱氢的性能有很大的影响,其中以溶胶-凝胶法制备的磷酸铈催化剂性能最优,沉淀法和水热法制备的催化剂活性较差,而商品磷酸铈催化剂的催化活性最低。结合XRD、BET、Raman、H2-TPR等技术对催化剂的表征和ODHP催化反应性能的评价结果发现,磷酸铈催化剂的ODHP性能与其表面铈(IV)氧物种的含量以及状态有着密切的联系,表面高分散铈(IV)氧物种含量越多,越易被还原,其ODHP性能越好。(2)以沉淀法制备的磷酸铈催化剂为主要研究对象,对其进行不同气氛(N2、H2、Air)的预处理,试图对磷酸铈催化剂表面铈(IV)氧物种的状态进行调变,进而考察催化剂丙烷氧化脱氢反应性能的变化。首次发现,H2预处理使催化剂的ODHP反应性能显著改善。当预处理温度为700 ℃,预处理时间为1h,反应温度为550 ℃时,其丙烷的转化率由原来的3.1%提升至21.7%,丙烯的收率也由原来的2.3%提升至12.3%。(3)采用 XRD、TEM、BET、H2-TPR、Py-IR 以及 UV-vis 等表征技术,对H2预处理后以及H2预处理再氧化后的催化剂的结构和性质进行了详细的表征。结果表明,CeP04催化剂表面的铈(IV)氧物种经H2预处理先被还原,后又被反应气氛中的氧气再次氧化,而这种还原再氧化的过程使得催化剂表面高分散铈(IV)氧物种的含量增多、可还原性增强;而掺杂在磷酸铈体相内的惰性铈(IV)氧物种除大部分转化为CeP04以外,一部分转化为表面高活性的铈(IV)氧物种,由此导致磷酸铈催化剂ODHP反应性能的提高。