丙烷氧化脫氫制丙烯CeVO4和NiO-SBA-15催化劑的研究.pdf

1、丙烷氧化脫氫是(ODHP)低碳烷烴優(yōu)化利用的重要途徑之一,隨著全世界對丙烯的需求日益增長該過程越來越受到人們的重視。但是由于生成的丙烯比丙烷更加活潑,在分子氧的存在下,前者容易深度氧化,因而降低該反應(yīng)的溫度對抑制丙烷的裂解和產(chǎn)物丙烯的深度氧化具有重要意義。針對這一問題,本論文選取具有良好低溫活性的釩酸鈰和氧化鎳基催化劑為研究對象,考察了催化劑形貌、結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)以及表面活性氧物種等因素對催化劑低溫性能的影響,并基于各類催化劑的XRD、S

2、EM、Raman、H2-TPR和O2-TPD等表征結(jié)果,探討了催化劑的構(gòu)效關(guān)系。本論文分兩部分:
　　第一部分(第三章)采用水熱法制備了三種不同形貌的稀土釩酸鈰催化劑。針對ODHP反應(yīng),研究了催化劑的形貌效應(yīng)。實驗結(jié)果表明:與采用共沉淀法合成的催化劑相比,采用水熱法合成的納米棒、納米球和納米立方體的催化活性較差,其原因可能是由于水熱法合成的催化劑晶形完整,比表面積較小。在相同的反應(yīng)條件下,納米棒的丙烷轉(zhuǎn)化率和丙烯選擇性高于其他兩種

3、形貌的催化劑,XRD和Raman測試結(jié)果表明,催化劑表面結(jié)構(gòu)的差異是造成其ODHP性能差異的重要原因。與其他晶面相比,納米棒暴露的(100)面上Ce原子的濃度相對較低,因而具有較高的丙烷轉(zhuǎn)化率和丙烯選擇性。
　　第二部分(第四章)采用浸漬法、以硝酸鎳為前驅(qū),通過改變焙燒氣氛制備了SBA-15負(fù)載的納米NiO催化劑。分別考察了靜止和流動He、以及1％(V/V)NO/He等焙燒氣氛對20wt％NO/SBA-15催化劑ODHP性能的影響

4、。實驗結(jié)果表明,與在靜止、流動He中焙燒的催化劑相比,在1％(V/V)NO/He氣氛中焙燒的20wt％NiO/SBA-15具有優(yōu)異的低溫丙烷氧化脫氫制丙烯性能,在350℃時,丙烷的轉(zhuǎn)化率為29.1％,丙烯的收率達13.3％。反應(yīng)溫度升至450℃時,丙烯的選擇性仍保持在44.8％.X-射線粉末衍射和透射電鏡測試結(jié)果表明,1％(V/V)NO/He氣氛可有效抑制焙燒過程中NiO納米顆粒的團聚,使NiO物種高分散于SBA-15的孔道中。H2-程