二氧化碳部分氧化異丁烷耦合“催化-分離”反應(yīng)催化劑和膜反應(yīng)器的研究.pdf

1、采用表面改性和等體積浸漬法制備了Pd/VSiO和Pd/MgO/VSiO催化劑，采用BET、XRD、TEM、XPS、TPD、化學吸附-紅外光譜(IR)和微反技術(shù)對催化劑的比表面積、晶相結(jié)構(gòu)、價態(tài)、異丁烷的化學吸附性能和CO2部分氧化異丁烷制異丁烯的催化性能進行了研究。結(jié)果表明：Pd/VSiO催化劑中的釩以V5+形式存在，在催化劑表面形成活性位V=O，其中V=O晶格氧與i-C4H10分子的-CH3和-CH中的H產(chǎn)生化學吸附作用；催化劑中金屬

2、Pd與V4+協(xié)同作用使CO2在催化劑上產(chǎn)生了臥式吸附態(tài)；晶格氧參加了催化氧化反應(yīng)，催化劑中V5+←→V4+變化構(gòu)成了催化反應(yīng)的氧化還原過程。向Pd/VSiO催化劑中引入堿性助劑MgO可以提高V2O5和金屬Pd在載體SiO2表面的分散度，MgO的供電子效應(yīng)使催化劑表面V=O中晶格氧的電子云密度增大，i-C4H10分子-CH3和-CH中的H更易吸附在V=O中晶格氧上活化，從而提高i-C4H10轉(zhuǎn)化率和i-C4H8的選擇性。 采用液態(tài)

3、亞胺化法，利用4，4’-六氟亞異丙基-鄰苯二甲酸酐、2,4,6-三甲基-1，3-苯二胺和3,5-二氨基苯甲酸合成了具有大量功能支鏈羧酸基的可溶性聚酰亞胺。通過溶膠-凝膠法將聚酰亞胺溶于溶劑中分別與不同量的SiO2、TiO2和SnO2溶膠雜化，涂敷在以TiO2為過渡層的硅藻土-莫來石陶瓷膜管支撐體上制備了不同無機氧化物含量的聚酰亞胺/SiO2、聚酰亞胺/TiO2和聚酰亞胺/SnO2雜化膜反應(yīng)器。采用FTIR、TG/DTA、DSC、SEM、

4、TEM、XPS、BET和氣體滲透測定對各膜反應(yīng)器進行了表征和測試。結(jié)果表明：各個膜反應(yīng)器的膜層成膜情況良好，層間結(jié)合緊密，頂層雜化膜具有良好的有機無機兼容性和熱穩(wěn)定性；雜化膜材料中聚酰亞胺亞胺化完全，聚酰亞胺高分子通過支鏈羧酸基與無機相(SiO2、TiO2和SnO2)發(fā)生化學鍵連；聚酰亞胺高分子膜和含不同無機氧化物的雜化膜均對水蒸氣和CO2有較好的選擇分離作用；聚酰亞胺/SnO2雜化膜對CO也具有較好的分離作用，且隨著SnO2含量的增加

5、分離效果增強。 應(yīng)用上述制備的三種膜反應(yīng)器，以Pd/MgO/VSiO為催化劑，分別研究了CO2部分氧化i-C4H10制i-C4H8的反應(yīng)性能。在P=0.1Mpa、T=400℃、SV=1200 h-1、V(CO2)/V(i-C4H10)=1和CO2吹掃氣流速為40ml/min的操作條件下，在三種膜反應(yīng)器中催化反應(yīng)分別取得了i-C4H10轉(zhuǎn)化率9.32％、9.83％和10.45％以及i-C4H8選擇性96.44％、96.78％和97