丙烷脱氢催化剂的制备与表征
丙烷脱氢高效催化剂的设计及其催化反应机理研究
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丙烷脱氢高效催化剂的设计及其催化反应机理研究丙烷脱氢高效催化剂的设计及其催化反应机理研究是一个涉及化学工程、催化科学和材料科学的交叉学科课题。
以下是此课题可能涵盖的一些研究内容和方向:1. 催化剂设计:活性组分选择:选择合适的金属或金属氧化物作为催化剂的活性组分。
例如,Pt、Pd、Ru、Co等金属常用于脱氢反应。
载体选择:选择合适的载体来支持活性组分,并提供良好的热稳定性和化学稳定性。
常用的载体有Al2O3、TiO2、ZrO2等。
助剂和修饰剂:通过添加助剂和修饰剂来优化催化剂的活性、选择性和稳定性。
例如,添加碱土金属、稀土元素或非金属元素。
2. 催化剂制备方法:物理混合法:将活性组分与载体直接混合,然后进行干燥和烧结。
化学沉积法:利用可溶性的盐与载体反应,生成相应的金属氧化物或氢氧化物。
浸渍法:将载体浸入金属盐的水溶液中,然后干燥和烧结。
溶胶-凝胶法:通过金属醇盐的水解和聚合反应制备前驱体,再经热处理得到催化剂。
3. 催化反应机理研究:吸附研究:研究丙烷在催化剂表面的吸附行为,包括吸附能、吸附态和吸附位点。
中间产物研究:通过在线红外、质谱等技术研究反应过程中产生的中间产物。
动力学研究:建立丙烷脱氢的动力学模型,了解反应路径和速率控制步骤。
4. 催化剂性能评价:活性测试:在固定床或流化床反应器中测试催化剂的丙烷脱氢活性。
选择性测试:测试催化剂在丙烷脱氢过程中的产物选择性。
稳定性测试:通过长时间运行测试催化剂的稳定性。
5. 工业应用前景与挑战:探讨丙烷脱氢高效催化剂在工业生产中的潜在应用,以及目前面临的挑战和技术瓶颈。
此课题的研究不仅有助于深入理解丙烷脱氢的催化反应机理,而且对于开发高效、稳定的催化剂具有重要的指导意义,为丙烷脱氢工业生产提供技术支持和理论依据。
丙烷脱氢催化剂
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丙烷脱氢催化剂
丙烷脱氢催化剂是一种用于加速丙烷(C3H8)的脱氢反应的催化剂,它可以加快丙烷与氧的反应,将其转化为甲醛和水。
它的催化作用可以大大减少反应时间,提高反应效率,减少原料的耗费以及排放的废气。
丙烷脱氢催化剂通常是由金属酸盐和有机氮盐复合而成,这些酸盐和氮盐用于促进脱氢反应,其中金属酸盐负责提供所需要的氧,而有机氮盐负责提供所需要的氮。
丙烷脱氢催化剂的主要组成成分有银(Ag)、锰(Mn)、钴(Co)和钛(Ti)等金属酸盐,以及硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)和磷酸(H3PO4)等有机氮盐。
丙烷脱氢催化剂具有良好的抗高温性,适用于高温反应,它在反应过程中可以有效的促进反应速率,减少生成的废气,提高反应效率。
然而,丙烷脱氢催化剂也有一些缺点,其中最大的问题就是它可能会产生有毒的废气,像甲醛、硫化氢和一氧化碳等,这些废气长期累积会对人类健康造成不良影响。
此外,丙烷脱氢催化剂还需要消耗大量能源,这也是一个问题。
因此,在使用丙烷脱氢催化剂时,应根据现场实际情况来选择合适的催化剂,尽量避免使用过多催化剂,以减少有害物质的排放。
此外,应遵循有关法律,努力减少资源的消耗,保护环境。
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ZSM-5丙烷脱氢催化剂的制备及其催化性能研究的开题报告
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PtSnNa/ZSM-5丙烷脱氢催化剂的制备及其催化性能研究的开题报告一、选题背景及意义丙烷脱氢是重要的工业过程之一,能够将低价的烷烃转化为高附加值的烯烃。
由于烯烃在合成树脂、合成橡胶、合成药品等领域具有广泛的应用,因此丙烷脱氢催化剂一直备受关注。
目前,最常用的丙烷脱氢催化剂是铂基催化剂,但由于铂的稀有度和高昂的成本,致使寻找其他更高效、更经济、更环保的催化剂成为当前研究的重点。
本文研究的PtSnNa/ZSM-5丙烷脱氢催化剂,是基于ZSM-5分子筛基础上的复合催化剂。
其中,添加的锡和钠可以提高ZSM-5分子筛的活性和稳定性,同时Pt金属的添加可以增强催化剂的脱氢效果。
因此本研究力图探究PtSnNa/ZSM-5丙烷脱氢催化剂的制备方法,以及研究其催化性能。
二、研究内容和目标本研究主要内容如下:(1)通过水热法或离子交换法制备PtSnNa/ZSM-5复合催化剂,优化制备条件。
(2)采用XRD、SEM、TEM、XPS、NH3-TPD等手段表征催化剂的物理和化学性质。
(3)评价PtSnNa/ZSM-5催化剂的丙烷脱氢性能,并与铂基催化剂进行比较。
本研究旨在制备出高活性、高稳定性且成本较低的丙烷脱氢催化剂,为工业生产提供可靠的替代方案。
三、研究方法(1)制备催化剂:利用水热法或离子交换法制备PtSnNa/ZSM-5复合催化剂,并对制备条件进行优化。
(2)表征催化剂:采用XRD、SEM、TEM、XPS、NH3-TPD等表征手段对催化剂进行表征。
(3)测试催化性能:采用固定床反应器对催化剂进行丙烷脱氢反应测试,并对比铂基催化剂。
四、预期成果及意义本研究预计能够成功制备出高性能的PtSnNa/ZSM-5丙烷脱氢催化剂,并确定一定的制备条件。
通过对催化剂的表征,能够进一步了解其物理和化学性质。
此外,评价催化剂的性能,为行业提供具有巨大市场潜力的新型丙烷脱氢催化剂,有望在化工工业领域产生积极的推动作用。
211064108_PtSn
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化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 3 期PtSn/MgAl 2O 4-sheet 催化剂的制备及其PDH 反应性能张孟旭,王红琴,李金,安霓虹,戴云生,钱颖,沈亚峰(昆明贵金属研究所,稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室,云南 昆明 650106)摘要:近年来,因为页岩气大规模开采的成功可以为丙烷脱氢制丙烯(PDH )工艺提供大量廉价的丙烷,丙烷脱氢制丙烯已成为最有前途和最具吸引力的丙烯生产技术。
目前工业上丙烷脱氢主要采用的是负载型PtSn/Al 2O 3催化剂。
然而在丙烷脱氢高温反应中,PtSn 纳米粒子易烧结和积炭使催化剂遭受严重的失活。
为了解决上述问题,本文合成了片状的MgAl 2O 4尖晶石载体负载PtSn 金属纳米粒子,制备了PtSn/MgAl 2O 4-sheet 催化剂。
该催化剂具有较大的孔径,有利于PDH 反应中反应物的吸附和产物的脱附,提高了催化剂的活性同时降低了积炭含量。
同时片状的MgAl 2O 4尖晶石载体的(111)面与PtSn 纳米颗粒存在着强的相互作用,阻止了PtSn 纳米颗粒在高温反应中的烧结。
在丙烷脱氢反应中,丙烷的转化率达到了43.2%,丙烯的选择性达到了95.0%,失活速率仅为0.008h −1,其性能优于商用的PtSn/Al 2O 3催化剂。
关键词:丙烷脱氢;铂锡催化剂;形貌控制;丙烯;镁铝尖晶石中图分类号:TQ426.82 文献标志码:A 文章编号:1000-6613(2023)03-1365-08Preparation of PtSn/MgAl 2O 4-sheet catalyst and its PDH reactionperformanceZHANG Mengxu ,WANG Hongqin ,LI Jin ,AN Nihong ,DAI Yunsheng ,QIAN Yin ,SHEN Yafeng(State Key Laboratory of Advanced Technologies for Comprehensive Utilization of Platinum Metals, Kunming Institute ofPrecious Metals, Kunming 650106, Yunnan, China)Abstract: In recent years, propane dehydrogenation to propylene (PDH) has become the most promising and attractive propylene production technology because the successful large-scale exploitation of shale gas can provide a large amount of cheap propane. Currently, supported PtSn/Al 2O 3 catalysts are mainly used for propane dehydrogenation in industry. In the high temperature reaction of propane dehydrogenation, PtSn nanoparticles are prone to sintering and coke deposition, which causes severe catalyst deactivation. To solve the above problems, we synthesized PtSn/MgAl 2O 4-Sheet catalyst by using MgAl 2O 4-Sheet spinel as support. The catalyst had a large pore size, which was favorable for the adsorption of reactants and the desorption of products in the PDH reaction, and thus improves the activity of the catalyst and reduced the content of coke. Meanwhile, the (111) plane of the MgAl 2O 4 spinel support had a strong interaction with the PtSn nanoparticles, which prevented the sintering of PtSn nanoparticles in the high temperature reaction. In the propane dehydrogenation reaction with the prepared catalyst, the conversion of propane reached 43.2%, the selectivity of propylene reached 95.0%, and the deactivation研究开发DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0919收稿日期:2022-05-17;修改稿日期:2022-07-19。
丙烷脱氢催化剂用球形氧化铝载体制备
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丙烷化学链制丙烯脱氢—烧氢双中心催化剂的研究
![丙烷化学链制丙烯脱氢—烧氢双中心催化剂的研究](https://img.taocdn.com/s3/m/3a2305bf900ef12d2af90242a8956bec0975a5b2.png)
丙烷化学链制丙烯脱氢—烧氢双中心催化剂的研究丙烷化学链制丙烯脱氢—烧氢双中心催化剂的研究引言:丙烯是一种重要的工业原料,在塑料、合成橡胶和合成纤维等领域有着广泛的应用。
目前,丙烯主要是通过石油 cracking 方法或从裂解油中分离得到,然而这些方法面临着环境污染、能源消耗大等问题。
因此,开发高效、环保的丙烷脱氢制丙烯的方法成为了研究的热点。
丙烷脱氢:丙烷脱氢是将丙烷中的氢原子脱离,从而得到丙烯的过程。
传统的丙烷脱氢方法主要是通过热裂解反应,需要高温、高压和催化剂的参与。
这种方法存在着能量浪费和催化剂寿命短等问题,因此需要寻找新的丙烷脱氢方法。
烧氢催化剂:近年来,一种利用烧氢催化剂实现丙烷脱氢的方法引起了研究人员的广泛关注。
烧氢催化剂是一种两个中心同时作用的催化剂,其中一个中心负责丙烷的活化,另一个中心负责氢原子的移除。
这种双中心催化剂具有高效、选择性好等优点。
研究进展:近年来,许多研究人员开展了关于丙烷化学链制丙烯脱氢—烧氢双中心催化剂的研究。
其中,一种金属催化剂被广泛用于丙烷脱氢反应,如铂、钼等。
这些金属催化剂可以通过改变配体、改变支撑材料等方式改进其催化性能。
此外,还有研究人员提出了一种基于过渡金属氧化物的丙烷脱氢催化剂,如钼酸盐。
这种催化剂通过控制氧化还原反应来实现丙烷的脱氢。
另外,一些研究者还发现,添加助剂或共溶剂可以改善丙烷脱氢反应的效果。
例如,添加适量的一氧化碳可以提高烧氢催化剂的选择性和稳定性。
此外,一些离子液体被引入到反应体系中,以增强催化剂的催化活性和选择性。
结论:丙烷化学链制丙烯脱氢—烧氢双中心催化剂是一种有望取代传统丙烯制备方法的新技术。
通过不断的研究和改进,相信这种催化剂将会在未来得到广泛应用,从而实现丙烷脱氢制丙烯的高效、环保生产。
然而,目前的研究还存在一些问题和挑战,因此还需要进行更深入的研究和探索。
综上所述,丙烷化学链制丙烯脱氢—烧氢双中心催化剂是一种具有潜力的新技术,可用于高效、环保的丙烷脱氢制丙烯。
巴斯夫 丙烷脱氢 催化剂
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巴斯夫丙烷脱氢催化剂
以巴斯夫丙烷脱氢催化剂为题,我将从人类视角出发,为您描述一下这一过程。
丙烷脱氢是一种重要的化学反应,对于生产丙烯具有重要意义。
巴斯夫公司研发的丙烷脱氢催化剂是一种高效的催化剂,能够在相对温和的条件下实现丙烷向丙烯的转化。
在这个过程中,催化剂起到了关键的作用。
它可以降低反应的活化能,促进反应的进行,提高反应的选择性和产率。
巴斯夫公司的催化剂采用先进的技术和高纯度的原材料制备而成,具有优异的催化性能。
催化反应发生在催化剂表面的活性位点上。
丙烷首先被吸附在活性位点上,与催化剂表面的氢原子发生作用,形成丙烷中的一个氢被取代为一个丙烯基的中间体。
随后,这个中间体进一步发生重排和脱氢反应,生成丙烯。
催化剂表面的其他位点则参与氢的解离和再吸附过程,实现反应的循环。
巴斯夫公司的丙烷脱氢催化剂具有高的催化活性和稳定性,能够在较低的温度下实现高产率的丙烯生产。
这不仅提高了生产效率,还减少了能源消耗和环境污染。
通过巴斯夫公司的丙烷脱氢催化剂,我们能够更加高效地生产丙烯这一重要的化工原料。
丙烯广泛应用于塑料、橡胶、纺织、电子等
领域,对于推动工业发展和满足人们日常生活的需求起到了重要的作用。
巴斯夫公司不断进行技术创新和研发,致力于提供更加高效、环保的催化剂,为丙烯生产和相关行业的发展做出贡献。
通过以上的描述,我们可以看到巴斯夫公司的丙烷脱氢催化剂在丙烯生产中的重要作用。
这一催化剂的研发和应用,不仅提高了生产效率和产量,还减少了能源消耗和环境污染。
巴斯夫公司将继续致力于催化剂技术的创新,为化工行业的可持续发展贡献力量。
丙烷脱氢催化剂的研究的开题报告
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丙烷脱氢催化剂的研究的开题报告题目:丙烷脱氢催化剂的研究一、研究背景丙烷是一种广泛应用的低碳烷烃,但它的化学稳定性较高,不容易发生反应。
在某些情况下需要将丙烷转化为丙烯等高值化学品,同时由于丙烯的应用范围广泛,所以丙烷脱氢技术一直为人们所关注。
目前,丙烷脱氢反应的催化剂主要分为非氧化型和氧化型两种,而非氧化型催化剂比氧化型催化剂具有更高的活性。
但是,非氧化型催化剂的热稳定性和选择性却不如氧化型催化剂,因此更好的非氧化型催化剂有待研究。
二、研究内容和目的本研究主要研究非氧化型催化剂在丙烷脱氢反应中的应用。
具体内容包括催化剂的制备、表征和催化性能的测试。
通过对催化剂的表征和活性测试,探究催化剂性质与丙烷脱氢反应中催化活性的关系,找出较好的丙烷脱氢催化剂。
三、研究方法1. 催化剂制备本研究将采用物理法和化学法相结合的方法制备催化剂。
首先,在高温下,将不同种类的载体和金属负载预先焙烧一段时间,使其具有较好的热稳定性。
然后,将金属负载物和载体经过一定的处理方法进行混合,使催化剂能够均匀地分散在载体上,之后再用一定条件的还原法对其进行还原。
2. 催化剂表征对催化剂进行X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外-可见吸收光谱等表征手段,分析催化剂的物理、化学性质,如催化剂的晶体结构、形貌、组成及成分、红外光谱等。
3. 催化剂活性测试使用实验室制备的催化剂,在反应器中进行丙烷脱氢反应测试,研究不同条件对催化剂活性的影响,如反应温度、气体流量等。
四、预期结果通过对催化剂的制备、表征和活性测试,找到较好的非氧化型催化剂,并且优化反应条件,得出较高的丙烷脱氢反应产率和选择性,为丙烯的工业生产提供技术保障。
五、结论本研究具有重要的理论和应用价值,对于推动我国丙烷资源的开发和利用具有重要意义。
丙烷脱氢催化剂的制备方法
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专利名称:丙烷脱氢催化剂的制备方法专利类型:发明专利
发明人:刘泽超,刘昌呈,马爱增,王春明申请号:CN202010720215.6
申请日:20200724
公开号:CN113967472A
公开日:
20220125
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:一种丙烷脱氢催化剂的制备方法,包括将氧化态丙烷脱氢催化剂用C1~C3烷烃与H2的混合气在500~700℃还原处理,所述的氧化态丙烷脱氢催化剂包括氧化铝载体和以载体为基准计算的含量为0.5~10质量%的锰。
该法制备的催化剂用于丙烷脱氢制丙烯,具有较高的活性和选择性。
申请人:中国石油化工股份有限公司,中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院
地址:100728 北京市朝阳区朝阳门北大街22号
国籍:CN
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丙烷脱氢催化剂的制备与表征目前,丙烷脱氢制丙烯催化剂主要分为丙烷直接催化脱氢催化剂和丙烷氧化脱氢催化剂两大类,直接催化脱氢催化剂主要有Cr系催化剂和Pt系催化剂。
Pt系催化剂的制备方法浸渍法浸渍法是将贵金属负载到载体上的最常用的方法,以Pt系催化剂为例:制备单Pt催化剂时,先将Pt的前驱物如(NH4)2PtCl6,H2PtCl6或Pt(acac)2等用去离子水或有机溶剂制备成溶液,采用初湿浸渍法浸渍到载体上,然后再在适当的温度下进行烘干、焙烧和还原;制备Pt-Sn催化剂,可以采用顺序浸渍法,也可采用共浸渍法。
顺序浸渍法是分别将Pt、Sn的前驱物制备成溶液,先浸渍一种,烘干后再浸渍另一种。
共浸渍法则是将两种前驱物先制备成一种溶液再进行浸渍。
浸渍法虽然简单,但不能控制金属颗粒的大小,负载双金属或多金属时不能控制金属颗粒的组成。
金属颗粒的大小和组成,与金属前驱体的组成、载体性质以及浸渍方法等都有关。
此外采用有机溶剂溶解金属前驱物,在工业生产中还要考虑溶剂的回收问题。
离子交换法该方法的原理是利用贵金属前驱物与载体表面的羟基相互作用,例如采用离子交换法制备Pt/SiO2催化剂,SiO2表面存在硅羟基,Pt的四铵络合物[Pt(NH3)4(OH)2]与硅羟基中的质子可以发生离子交换反应得到[Pt(NH3)4]2+,离子交换反应后先将催化剂烘干,然后在500℃下氧化,再用H2还原,制得Pt/SiO2催化剂,其中Pt颗粒的粒径集中分布在1~3 nm。
采用离子交换法,也可以将Pt负载到Al2O3载体上,可以选用氯铂酸、氯铂酸铵等化合物作为Pt的前驱物。
溶胶凝胶法溶胶凝胶法是制备催化剂的常用方法,一般用于制备金属氧化物催化剂和负载型非贵金属催化剂。
该方法制备贵金属催化剂可在一定程度防止贵金属颗粒的烧结。
采用溶胶凝胶法制备负载型贵金属催化剂,有以下2种方法:一种是将预先制备好的金属颗粒,直接加入到载体的溶胶凝胶中;另一种方法是将金属盐与制备载体的材料一起成胶或直接加入到制备载体的溶胶凝胶中,溶胶凝胶再进行成型、干燥、焙烧、还原等步骤,制得催化剂。
沉积沉淀法沉积沉淀法是将载体置于Pt的前驱物溶液中,在搅拌过程中采用不同的手段使Pt形成沉淀,沉积在载体表面的方法。
将Pt以盐的形式从其前驱物溶液中沉淀下来,可以加入碱,如Na2CO3,NaOH等,也可以采用光催化水解的方法。
在Pt形成沉淀的同时,也可以加入KBH4、甲醇等促进Pt的还原。
为保证Pt沉积到载体表面处于高分散状态,其前身物溶液中可以引入表面活性剂。
沉积沉淀法的缺陷在于Pt在载体表面的分布受溶液的组成、浓度、温度、pH值、加料方式、搅拌强度等多方面因素的影响,操作条件不易控制,重复性不高;Pt在载体内外表面分布可能不均匀;沉淀物与载体表面作用较弱,催化剂制备、使用等过程中容易造成活性组分流失。
铬系催化剂制备方法CrOx-Al2O3催化剂的制备研究包括浸渍法,共沉淀法和化学气相沉淀法,所有这些方法都需要在600℃进行煅烧处理,当煅烧处理在600℃以上容易引起催化剂失活,可能是因为想成了稳定的CrOx/Al2O3尖晶石结构。
中国石油大学的李芹采用等体积浸渍法制备了一系列Cr-K2O/Al2O3催化剂,采用去离子水将一定量的三氧化铬(CrO3)、硝酸钾(KNO3)配成浸渍液,加入适量活性氧化铝载体颗粒,在室温下搅拌24h以保证浸渍均匀。
将浸渍后的氧化铝小球放入120℃的鼓风干燥箱中干燥12h,之后将其置于马弗炉中在一定温度条件下焙烧4h后得到脱氢催化剂。
在500~800℃的范围内,经过研究发现不同焙烧温度对Cr-K/Al2O3催化剂的比表面积、孔容及孔径的影响较小,但对催化剂表面晶型、稳定性及酸碱性影响较大。
对不同温度焙烧Cr-K2O/Al2O3-t 催化剂的XRD谱图分析发现,在500~600℃焙烧的Cr-K2O/Al2O3-t催化剂除γ-Al2O3的特征衍射峰外并未出现其他晶相的衍射峰,说明活性组分在样品表面的分散度较高。
而600~800℃焙烧的催化剂上出现了K2CrO4尖晶石相的衍射峰,且随着焙烧温度的升高,K2CrO4衍射峰的强度逐渐增加,说明焙烧温度影响了活性组分Cr2O3的分散。
之后又通过NH3-TPD图谱发现焙烧温度低于或等于700℃时,催化剂酸性变化不明显;焙烧温度大于700℃时,催化剂的酸性有明显的降低。
经过异丁烷脱氢实验发现,焙烧温度对催化剂的异丁烷脱氢性能有一定影响,焙烧温度在700和800度的催化剂上的异丁烯的选择性下降明显。
综合催化收率及异丁烯选择性,选择焙烧温度600℃制得的Cr-K/Al2O3-600催化剂为优选催化剂。
Cr系催化剂的合成方法与Pt系催化剂合成方法类似,主要有浸渍法和溶胶-凝胶法。
浸渍法可使大部分的含量较少的活性组分分散到反应物所能到达的表面上,提高了活性组分的利用率。
传统的铬系催化剂需要在较高的反应温度下进行反应(650℃),高温会促进反应物分子的聚合脱氢和积炭,如果反应所需温度较低,则可以大大降低积炭的形成速率。
但是传统的湿法浸渍只能合成低担载量的负载型催化剂,制备高担载量的催化剂时,一般需要重复多次浸渍,但是这往往会造成活性组分的聚集,降低活性组分的分散度,使活性组分的利用率降低。
有研究者发现3%的铬担载量催化剂与8%或者更高担载量的催化剂,具有相同的催化活性。
同时,活性组分担载量太高时,浸渍时前驱物会在载体孔道内聚集、结晶,造成载体孔道堵塞,比表面和孔容的下降,相应地,催化剂活性也跟着下降。
因此,如何在高担载量时,同时保持活性相的高分散度,以及载体孔道的畅通是制备高活性、高稳定性氧化铬/氧化铝催化剂的一大关键。
在工业生产中浸渍法采用有机溶剂溶解金属前驱物,因此需要考虑溶剂的回收问题。
溶胶-凝胶法制备的催化剂其活性组分除了部分附着在催化剂的表面之外,也有一部分镶嵌到催化剂内部孔道中,因此活性组分不容易流失,同时也增大了铬的担载量,减缓了催化剂的失活速度。
相比浸渍法,在相同金属负载量下,制得的催化剂通常有着更好的金属分散性。
溶胶凝胶法的制备过程简单,催化剂的合成时间较短,但目前还未大规模工业化应用。
催化剂的性能评价及结构表征催化剂的脱氢性能评价脱氢性能评价采用脱氢固定床反应器,催化剂的脱氢性能评价具体步骤如下:首先是填装催化剂于反应器的适宜位置,然后安装反应器,通氮气验漏,在30mL/min的氮气氛围下升温至反应温度580℃,然后恒温30min,之后停止氮气通入,开始进料。
装置通过质量流量计来控制气体的流量从而调节进料组成,采用丙烷与氢气1:1进料,原料气进入反应器催化剂床层之前,先在混合器内混合均匀并预热至300℃,进料总流量为30mL/min。
反应产物通过热分离与冷分离除去水分等杂质后用气相色谱在线分析。
反应结束后,通入氮气降温,最后切断电源。
通过色谱分析得到反应物及反应产物中各组分的相对质量分数,对丙烷转化率及丙烯选择性进行计算,以进行催化剂的脱氢效果评价。
催化剂的表征低温氮气吸脱附采用多功能吸附仪(可选是美国麦克公司生产的Tristar3000,Micromeritics Instrument Corporation,U.S.A)用静态低温吸附容量法测定孔结构和比表面积。
据低温下N2在催化剂表面的吸附量随压力变化的特性做出样品的吸附-脱附等温线,再利用BJH方法计算催化剂孔容和孔径的大小,通过BET理论计算催化剂比表面积大小。
X射线多晶衍射(XRD)XRD谱图表示的是衍射强度对衍射角度的关系,测定的是催化剂的晶型,不同晶型的样品在谱图上有不同的衍射峰。
扫描电子显微镜(SEM)扫描电子显微镜可以了解脱氢催化剂表面微观结构。
透射电子显微镜(TEM)能够进一步分析催化剂活性金属组分在载体上的分布状况及颗粒大小。
化学吸附分析仪程序升温还原(H2-TPR):采用化学吸附分析仪对催化剂的还原性能进行分析,通过TPR 图谱判断还原物质的种类和还原的难易程度。
氨吸附-程序升温脱附(NH3-TPD):可以测定催化剂表面的酸量及酸强度的分布。
TPD表征中脱附温度越高,酸的强度就越强,并将150-250℃,250-350℃和>350℃的峰分别定义为弱酸,中强酸及强酸。
In-situ DRIFTS表征原位漫反射傅里叶红外变换光谱(in-situ DRIFTS)可以用来测定反应过程中的中间物种,此表征可以采用美国热电尼高力公司生产的Nexue 6700傅里叶变换红外光谱仪上完成,分辨率4cm-1,并由64次扫描的平均值得到最终的红外谱图。
在负载顺序非铬系丙烷脱氢催化剂的影响的实验中,原位红外的具体操作步骤如下:将催化剂样品置于红外反应池内,样品将表面剖至平整,然后在氮气气氛下升温至反应温度580℃。
切换原料气之前先采集背景光谱,然后通入反应混合气(氢气:丙烷以30mL/min的速率按体积比1:1进料),每反应15min 后采集一次,每次采集之前先用氮气吹扫2min然后再采集。
而在晶化温度对复合铬系催化剂的影响的实验中,原位红外的具体操作如下:首先将催化剂样品装入原位红外的反应池中,在氮气气氛下升温至反应温度580℃,然后切换成丙烷和氢气的混合气(混合比及流量同上),每反应5min采集一次光谱信息,为避免丙烷的C-H振动对测定结果的干扰,用KBr 代替样品升温到反应温度后通入原料混合气测定光谱作为背景。
X射线光电子能谱X射线光电子能谱(XPS)广泛应用于无机化合物、合金、半导体、聚合物、元素、催化剂等材料,可以对特定元素进行定性和半定量分析。
在催化领域,经常用于表征催化剂表面负载金属的含量、价态和比例。
采用XPS测定催化剂表面的铬物种的价态。
X射线由单色的能量为18.2W的Al-Kα所激发,通能为46.95e V,采集角为45o,并将C的1s轨道结合能为284.8eV作为参考来测定其他元素结合能数据。
催化剂积碳含量测定在V ARIO EL Ⅲ型CHNS/O多元素分析仪上对铬基催化剂样品中的积碳含量进行测定。
测定时采用动态闪烧,并根据催化剂样品的性质调整加氧时间,保证分解完全;催化剂样品经过燃烧-氧化-还原之后,再经吸附、解析,由TCD检测器进行检测,进样量设定为1-100mg。