交聯(lián)粘土催化甲烷燃燒和乙苯脫氫反應(yīng)的研究.pdf

1、蒙脫土是一種天然層狀粘土，在我國儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低廉，是作為催化劑或催化劑載體的較好選擇，有廣闊的應(yīng)用前景。但天然蒙脫土層間距小、熱穩(wěn)定性差，難以直接應(yīng)用。 該論文用各種羥基聚合物為交聯(lián)劑，取代天然蒙脫土層間可交換的陽離子而制得交聯(lián)蒙脫土(PILC)，期望增大層間距和提高熱穩(wěn)定性，并把交聯(lián)蒙脫土負(fù)載型催化劑用于甲烷燃燒、乙苯脫氫等反應(yīng)。 (1)在蒙脫土原粉中引入Al-、AlZr-、AlCe-、AlLa-、AlY-交聯(lián)劑，制

2、得Al-、AlZr-、AlCe-、AlLa-、AlY-PILC，底面間距明顯增大，熱穩(wěn)定性顯著提高；與Al-PILC相比，AlZr-、AlCe-PILC的底面間距更大，熱穩(wěn)定性更高。 以這幾種交聯(lián)蒙脫土為載體，制得負(fù)載型Cu、Mn催化劑，考察了它們對甲烷燃燒的催化活性，結(jié)果表明AlZr-、AlCe-、AlLa-、AlY-PILC負(fù)載型Cu、Mn催化劑活性均高于Al-PILC催化劑；550℃下反應(yīng)時(shí)，甲烷在Cu/AlZr-PILC

3、、Cu/AlCe-PILC催化劑上的轉(zhuǎn)化率近90％。 (2)以Al-、AlCe-、AlY-PILC為載體，離子交換法制得Fe/Al-PILC、Fe/AlCe-PILC、Fe/AlY-PILC催化劑，它們對乙苯脫氫制苯乙烯具有較高的催化活性和產(chǎn)物選擇性。 (3)用TiCl4水解合成Ti-交聯(lián)劑，通過改變Ti/土，制備Ti-PILC。以其為載體，用等體積浸漬法制得Cu/Ti-PILC系列催化劑。與原土相比，Ti-PILC的表

4、面-OH含量增多；Ti/土對甲烷在Cu/Ti-PILC上的燃燒活性有一定影響，Ti/土為10mmol/g的20％Cu/Ti-PILC活性最高。 (4)用Ti(OC4H9)4水解合成Ti-交聯(lián)劑，通過改變Ti/土，制備Ti-PILC。以其為載體，用等體積浸漬法制得Cu/Ti-PILC催化劑。與原土相比，Ti-PILC的比表面積有較大提高；Ti/土不同的Ti-PILC，比表面積亦不同，其中Ti/土為5、10mmol/g的Ti-PIL

5、C的比表面積較高，增大Ti/土，Ti-PILC的比表面積反而下降。在蒙脫土層間引入Ti-交聯(lián)柱，增加了表面-OH含量。Ti-PILC的TG、DTA曲線在100℃、150℃、200～600℃處，分別出現(xiàn)了一個(gè)弱吸熱峰、弱放熱峰和強(qiáng)放熱峰，伴隨著不同程度的失重，這分別歸因于粘土表面吸附水的脫除、吸附在粘土表面的Ti-交聯(lián)劑和粘土孔內(nèi)Ti-交聯(lián)柱的燃燒所致。Cu/Ti-PILC對CH4燃燒反應(yīng)有較高的催化活性，Ti/土=10mmol/g的Ti

6、-PILC的活性最高。 (5)以Ti(OC4H9)4和Si(OC2H5)4為前驅(qū)體，合成Ti-Si-交聯(lián)劑。通過改變Si/Ti，制備Ti-Si-PILC。以其為載體，用等體積浸漬法制得20％Cu/Ti-Si-PILC、10％Mn/Ti-Si-PILC催化劑。與原土相比，Ti-Si-PILC的表面-OH含量增多；Ti-Si-PILC的TG、DTA曲線形狀與Ti-PILC相似，分別在100、150、200～600℃處分別出現(xiàn)了一個(gè)弱