单层五氧化二钒

单层五氧化二钒/ TiO2-ZrO2选择性的催化剂邻二甲苯氧化:制备和表征

摘要：一系列的TiO2-ZrO2的支持V2O5催化剂，钒负荷合成通过湿法浸渍技术范围从4至12重量％和

进行各种热处理温度范围从773到1073 K至明白催化剂的分散性和热稳定性。该

制备的催化剂特征在于X射线粉末衍射（XRD），BET比表面积，摄氧量，和X射线光电子能谱（XPS）的技术。 773ķ煅烧样品XRD结果所赋予的无定形性质

该混合氧化物载体和氧化钒的高度分散的形式。氧摄取的测量支持钒氧化物的单层的形成

在热稳定的TiO2-ZrO2载体。将O 1S，钛2P，锆3D和V 2P核心TiO 2的ZrO 2和V 2 O 5 / TiO 2的氧化锆催化剂的级光电子峰至煅烧温度敏感。在的氧化态没有变化显著

TI4？和ZR4？注意到随着热处理。氧化钒

稳定的V4？在较低温度下，和V5的存在？在观察1073 K的合成催化剂进行了评价的选择性氧化

在温度范围在正常大气压下的邻二甲苯

转换的邻二甲苯600-708 K的纳米TiO2-ZrO2载体的展品非常少，而12重量％V2O5装载样品具有良好的转化率和高的产品选择性朝所需产物，邻苯二甲酸酐。

K. N.饶？ P.文卡塔斯瓦米？ P. Bharali？ B. M.雷迪（）

无机和物理化学部，化工科技，Uppal路的印度理工学院，

海得拉巴500 607，印度

电子邮件：****************.in;*****************

K. N.饶？ H. P.哈

界面工程技术研究中心，科技部，清凉的韩国研究所，

首尔130-650，韩国

P. Bharali

化学科学，提斯浦尔大学，Napaam部，提斯浦尔784 028，印度

关键词：二氧化钛，氧化锆？ V2O5分散？氧化还原特性？邻二甲苯？邻苯二甲酸酐

介绍：在最近几年，在非均相催化化学过程的研究一直对产品的选择性和催化剂失活的问题受到越来越多的重视，甚至在原子水平上。金属氧化物是最剥削阶级的异构适用于各种工业上重要的催化过程的催化剂[1]。在特别是，金属氧化物和混合的金属氧化物都发现许多应用诸如在精细化学品和不同的化学合成的中间体

领域，从塑料行业的药物发现和污染减排。

邻苯二甲酸酐的合成（PA），是最重要的催化之一过程和大量的注意力已集中在研究人员之间[2]。

功率放大器是一种重要的化学中间体中的增塑剂的合成中使用PVC和在酞，邻苯二甲酸酯，苯甲酸的制造已使用的酸，合成靛蓝，和人造树脂（甘酞）。在一般情况下，PA的产生由邻二甲苯[3]，并且该方法的氧化已审查背面一段时间在文献[4，5]。该反应通常也被研究了在较高温度下，以避免对催化剂的焦油和低挥发性的聚合物的沉积[6]。如据文献报道，该反应在接近大气压和

在温度范围600-673 K.另外的PA，其它的中间体和方形成于反应流的产品是苯酞（P），邻- 甲苯甲醛（T）马来酸酐（MA），和碳的氧化物[7]。马来酐也是有用在富马酸和酒石酸，某些农用化学品，一个合成

防腐剂在油和脂肪，在粘接剂的成分，并且也被用作一个共聚单体为不饱和聚酯树脂。

大量各种催化剂中已采用的选择性氧化

邻二甲苯。在所有，钒支持在TiO2（锐钛矿）显示出优异的

凭借良好的产品选择性性能PA [8-12]。负载型钒的活性相的酸- 碱特征在催化中发挥关键作用

行为。钒氧化物活性层的结构和催化性质

取决于相互作用与氧化钛表面的性质。尽管良好

活性和选择性，所述二氧化钛为载体的催化剂的特征在于一些

缺点。TiO 2的锐钛型表现出低的比表面积和低的机械

电阻在高温下，最终降低了变换/

选择性。多次尝试作了修改二氧化钛，锐钛型的支持

与其它稳定金属氧化物组合作为一种方法来克服这样的缺陷[13，

14]。在所有这些，二氧化钛，氧化锆混合氧化物的支持已经相当

广泛用作各种催化剂配方的替代二氧化钛，锐钛矿，

其是近期综述[15]。本调查进行

针对前面提到的背景。在这项研究中，一系列的TiO2-ZrO2的的

合成支持五氧化二钒催化剂，从4钒负载于12％（重量）

和热处理对的分散性和温度稳定性的效果

该催化剂通过XRD，XPS，氧的吸收，并且BET表面积areatechniques影响。合成样品的催化性能进行了评价的

邻二甲苯在根据气相选择性氧化成邻苯二甲酸酐

正常大气压。

实验部分：二氧化钛- 氧化锆混合氧化物（1：1的摩尔比基于氧化物）通过的

使用尿素作为沉淀试剂[16]共沉淀法。在一个典型的

过程中，所需的量的TiCl 4（Fluka公司，AR级）的水溶液，

ZrOCl2（Fluka公司，分析纯），尿素（珞巴族化学，GR级）一起加热

下剧烈搅拌368ķ。使四氯化钛溶液中，冷的TiCl4

在冷浓HCl最初消化，然后用蒸馏水稀释。

尿素分解进行到一定程度后约6小时的加热，并

同时将沉淀物形成为溶液的pH值升高。该

沉淀的混合物加热6小时以上，以促进老化。将所得到的沉淀物

滤出，用去离子水洗涤直到不含阴离子杂质，再

烘箱干燥，在383 K下12小时。在烘箱干燥的固体物质最后焙烧

773 K下在空气氛围中6小时。V 2 O 5（4-12重量％）沉积在煅烧过

混合氧化物载体通过湿浸渍法。NH4VO3（Fluka公司，分析纯）

溶解在1M的草酸溶液加入到细粉状混合氧化物

支持（焙烧773 K）浸渍V2O5。过量的水蒸发

在水浴上，并连续搅拌。所得固体烘箱干燥处

383 K下12小时，并焙烧773 K下在流动氧气气氛中6小时。一些

773ķ煅烧样品部分被再次加热至1073K的研究

催化剂的热稳定性的作用。

X射线粉末衍射图案被记录在一西门子D-500 DIFFRAC

Tometer中通过使用CuKα辐射的来源。X射线衍射相标识

ASTM粉数据文件的帮助。催化剂的BET表面积为

通过N2物理吸附在77K在麦克双子座2360确定

仪器。足够长的时间，进行所述催化剂样品的脱气

根据He流以除去样品中的预吸收水分。一个标准的静态

容积高真空（9:1×10-6乇）的系统，具有该设施用于减小

由流动的氢气原位样品（35毫升分钟-1），用于氧气吸收

测量。催化剂样品（约0.5克）分别减少4小时，在643ķ跟随

通过抽真空，在相同温度下2小时，之前氧气摄取。O 2的量

化学吸附测定为两个连续吸附的差

在该方法的643 K.更多细节获得等温线已被描述

别处[17]。该XPS光谱记录在一个VG-ESCA实验室210

光谱仪中恒仪能量模式正与一个传递能量

50伏特和MgKα辐射作为激发源。结合能（BE）

提及采取的Ti4的钛2P3 / 2的峰值？在458.5电子伏特。该分析是

在室温下进行，压力为典型地在10-10的顺序

托。

催化活性进行测量，在600-708 K，在活塞流

固定床反应器通过在先前的管式炉来加热describedapparatus [18，19]。反应器中催化剂负载组成的0.3-0.5克催化剂

稀释石英分数。用干燥空气将催化剂预热至523 K下

5小时，在反应之前。邻二甲苯进料与机动注射器泵

（Perfusor塞库拉FT，德国）进汽化器在1.0-2.0毫升H-1的流速。

干燥的空气被用作氧气源和80-90毫升min-1的保持流速。

的反应产物收集在冰冷冷冻陷阱和分析

用气相色谱- 火焰电离检测器（FID）中，用高效液相色谱（HPLC）。初步定性分析

的产品，用NMR和质谱分析的帮助下进行的

技术。观察到的主要反应产物是邻苯二甲酸酐，

苯酞，马来酸酐，邻甲基苯甲醛，和Cox的痕迹。活动数据

稳态条件下被收集。转化率，产物选择性，