催化甘油脱水反应的酸活化蒙脱石负载WOx催化剂的研究

来源 :催化学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hwhxl0
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
甘油是一种可由生物资源生产、可持续的、可降解的平台化学品,是生物柴油、肥皂化工等工业生产过程中的主要副产物.催化甘油脱水反应生产丙烯醛,有望能替代丙烯等石油裂解产物合成丙烯醛的传统工业路线.丙烯醛是一种重要的化工中间体,被用于合成蛋氨酸、丙烯酸、3-甲基吡啶和1,3-丙二醇,并被广泛地应用于农药、医药、高分子材料等领域.随着全球可持续能源发展,生物柴油生产迅速发展,将产生大量的副产物甘油.利用甘油为原料,通过合适的催化剂的催化脱水反应生成丙烯醛,是近十多年来国内外工业催化的研究热点之一.用于催化甘油脱水合成丙烯醛的酸催化剂有杂多酸、金属氧化物、沸石与酸性粘土矿物等.钨磷杂多酸(H3PW12O40)负载的催化剂虽然具有较强的酸性,有利于催化甘油脱水,但容易导致结焦,而且热稳定差,容易失活.钨磷杂多酸负载于SiO2,TiO2,Al2O3,SiO2-Al2O3,K-10蒙脱石上表现出不同的催化活性,表明催化剂和载体的表面酸性和孔结构影响催化性能.近来研究发现,负载于ZrO2,Al2O3的钨氧化物(WOx)催化剂热稳定性好、酸性高,在甘油脱水反应生成丙烯醛中表现出良好的催化性能.但有关钨氧化物(WOx)结构、催化活性受载体组成、酸性影响的本质和规律一直不清楚.本文采用20 wt%的硫酸、盐酸、磷酸和乙酸对蒙脱石进行酸改性,并在磷酸改性的蒙脱石上负载W含量为4–16 wt%的WOx作为催化剂,用于甘油气相脱水反应.X-射线衍射(XRD)、热重-差热法(TG-DTG)、氨程序升温脱附(NH3-TPD)、红外光谱(FT-IR)和紫外漫反射可见光谱(DR UV-vis)等表征,探讨了酸改性和负载WOx的蒙脱石对催化剂催化性能的影响.蒙脱石经过20wt%的硫酸、盐酸、磷酸和乙酸的活化,酸性增加.四种酸改性的蒙脱石对甘油气相脱水反应均有催化活性,这是因为在蒙脱石酸活化过程中,H+经过阳离子交换反应进入蒙脱石层间,同时蒙脱石八面体中的部分Al3+被浸出,使层板上出现不饱和Al3+,为催化剂提供了L酸位,蒙脱石硅氧四面体上的Si?OH以及[AlO4]上吸附的H3O+提供了B酸位.XRD分析表明,负载WOx的蒙脱石表面存在WO2.72,WO2.9和WO3三种不同类型的WOx,当钨负载量从12 wt%增至16 wt%,孤立的单斜晶系WO3晶粒增多.NH3-TPD和DR UV-vis结果表明,WOx负载在蒙脱石表面以[WO5/WO6](B酸位)、[WO4]和单斜晶系WO3相(L酸位)形式存在.蒙脱石上负载WOx能够调节催化剂的酸强度、酸量和酸位.随着钨负载量从4 wt%增至12 wt%,丙烯醛收率从40.9%增加到67.3%;进一步增加钨负载量到16 wt%,丙烯醛收率降为50.7%.结果发现,随着钨负载量的增加,催化活性组分含量增加,[WO5/WO6](B酸位)增加,使催化活性增加;当W负载量达到16 wt%时,WOx分散性降低,且在催化剂表面形成孤立的单斜晶系WO3相(L酸位),不利于提高丙烯醛选择性.当反应温度为320 oC,甘油水溶液浓度为15 wt%时,磷酸活化蒙脱石负载12 wt%W的催化剂上甘油转化率为89.6%,丙烯醛收率达到73.3%.“,”The use of H2SO4-, HCl-, H3PO4-, and CH3COOH-activated montmorillonite (Mt) and WOx/H3PO4-activated Mt as catalysts for the gas-phase dehydration of glycerol was investigated. The WOx/H3PO4-activated Mt catalysts were prepared by an impregnation method using H3PO4-activated Mt (Mt-P) as the support. The catalysts were characterized using powder X-ray diffraction, Fourier-transform infrared spectroscopy, N2 adsorption-desorption, diffuse reflectance ultraviolet-visible spectroscopy, temperature-programmed desorption of NH3, and thermogravi-metric analysis. The acid activation of Mt and WOx loaded on Mt-P affected the strength and number of acid sites arising from H+ exchange, the leaching of octahedral Al3+ cations from Mt octahedral sheets, and the types of WOx (2.7 ≤x≤ 3) species (i.e., isolated WO4/WO6-containing clusters, two-dimensional [WO6] polytungstates, or three-dimensional WO3 crystals). The strong acid sites were weakened, and the weak and medium acid sites were strengthened when the W loading on Mt-P was 12 wt% (12%W/Mt-P). The 12%W/Mt-P catalyst showed the highest catalytic activity. It gave a glycerol conversion of 89.6% and an acrolein selectivity of 81.8% at 320 ℃. Coke deposition on the surface of the catalyst led to deactivation.
其他文献
文言文是初中语文教学的重要内容,新课标要求中学生要掌握阅读浅易文言文的能力,这对继承我国优秀传统文化,培养学生爱国情怀有着重要意义.但是,当前文言文教学效果却不理想.
小学语文的教育实际上是与信息技术互相融合的,现代的信息技术教育发展丰富了小学语文教育的方法、手段、内容,并提高了教育效率.信息技术教育的发展还可以有利于小学语文教
《普通高中语文课程标准》中指出:高中语文课程要充分发挥其促进学生发展的独特功能,使全体高中学生获得应该具备的语文素养,并为学生的不同发展倾向提供更大的学习空间;要为
识字教学是小学低年级语文教学的一个重要方面,它对培养学生的认知能力和审美能力有着极大的促进作用,也是高中年级进行于都教学和作文教学的基础.因此,我们应充分重视识字教
现浇钢筋混凝土加劲肋空心管无梁楼盖是一种新型的钢筋混凝土空心楼盖体系,针对这种楼盖进行了平行管向和垂直管向的简支板带试验,以分析加劲肋空心管楼盖在这两个方向上的承
每次在对学生的作文指导或作文讲评的时候,总是对学生写作素材的失真,情感的空泛疾呼:让生活成为写作的源泉.《语文课程标准》指出:“写作教学应贴近学生实际,让学生易于动笔
语文课外学习应体现语文学习的实践性和综合性.要搞好小学语文课外学习活动中,一是要充分开发合理利用资源;二是组织形式多样的语文课外学习活动的关键;三是正确引导是实施语
《语文课程标准》把培养学生基本的阅读能力当作语文教学的重要任务之一.阅读是人获得知识的一种最基本、最重要的途径,有助于养成良好的行为习惯,形成正确的世界观.
“听说读写,立体成长”是语文教师专业成长共同体研究基于“全面提升语文素养,努力成就精彩人生”的思考.只有走专业化成长之路,才能成为适应现代教育需要的教师,才能成就教
阅读教学是小学语文教学的重要组成部分,是小学语文教学的基本环节,是培养学生听、说、读、写各种能力的重要环节.在新课程条件下,小学语文阅读教学出现了许多教学的策略和方