鎳基催化劑上乙烷選擇氧化制乙烯-環(huán)氧乙烷的研究.pdf

1、乙烯和環(huán)氧乙烷都是重要的有機(jī)化工產(chǎn)品，全球?qū)ζ湫枨罅恐鹉暝黾?。目前，工業(yè)上從乙烷制乙烯主要采用高溫裂解這一耗能較大的過程，且該反應(yīng)受熱力學(xué)平衡的限制，而環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)則由乙烯環(huán)氧化制得。由于生產(chǎn)乙烯和環(huán)氧乙烷的兩個反應(yīng)溫度相差很大，前者在900℃以上，后者則需在300℃以下反應(yīng)，因而由乙烷一步轉(zhuǎn)化為環(huán)氧乙烷較難實(shí)現(xiàn)。因此，如何在較低溫度下獲得較高的乙烷氧化脫氫制乙烯(ODHE)性能具有重要意義。在此基礎(chǔ)上，如果能從乙烷直接一步制得環(huán)氧乙

2、烷，并獲得較好的環(huán)氧乙烷選擇性和產(chǎn)率，無疑將大大降低生產(chǎn)成本，并具有重要的理論意義和實(shí)際意義。
　　納米氧化鎳催化劑具有良好的低溫乙烷氧化脫氫制乙烯(ODHE)性能，其形貌對反應(yīng)性能有很大影響。本文用碳球?yàn)槟０逯苽淞薔iO空心球，用尿素沉淀法合成了花狀NiO，用簡單的水熱法成功制備了分層結(jié)構(gòu)的NiO花狀空心球，并考察了不同水熱時間和原料用量比對其形貌的影響，從而研究了分層結(jié)構(gòu)花狀空心球的形成過程。與常規(guī)NiO相比，特殊形貌NiO表

3、現(xiàn)出較好的乙烷氧化脫氫催化性能。催化劑的XRD、SEM、BET、H2-TPR等表征結(jié)果表明，與常規(guī)尺寸氧化鎳相比，特殊形貌氧化鎳催化劑粒徑較小，比表面積增大，且氧化還原性能較高，因而活性較高，有利于乙烯選擇性的提高。
　　納米NiAgO催化劑能夠?qū)崿F(xiàn)乙烷一步轉(zhuǎn)化為環(huán)氧乙烷，但目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性較低，在300℃僅有1.1％的產(chǎn)率。本文對NiAgO催化劑進(jìn)行了改進(jìn)，用溶膠凝膠法制備了摻雜不同元素的納米NiAgMeO（Me=Cu、Mg,

4、Ce、Y、Nd、Sm）催化劑。在相同實(shí)驗(yàn)條件下，乙烷一步制環(huán)氧乙烷催化性能順序?yàn)镹iAgYO＞NiAgCeO＞NiAgMgO＞NiAgSmO＞NiAgO≈NiAgNdO＞NiAgCuO。其中，3％NiAgYO催化性能最佳，在290℃環(huán)氧乙烷的選擇性和產(chǎn)率分別達(dá)到19.8％和7.6％。
　　本文還對在NiAgYO催化劑上乙烷一步制得環(huán)氧乙烷的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了初步探討。通過XRD、XPS、H2-TPR、O2-TPD、BET等方法對催化劑