甲烷芳构化反应催化剂MoO3／HZSM—5的研究—MoO3与HZSM—5的相互…

甲烷活化与转化是当今催化研究领域的前沿课题。在非氧气气氛下，ＭｏＯ３／ＨＺＳＭ５在甲烷芳构化反应具有较高的催化活性和选择性，这主要与金属Ｍｏ离子的存在、分子筛的酸性和孔道结构有关。本文要讨论ＭｏＯ３在ＨＺＳＭ－５上的分散及其之间的相互作用和反应过程中金属离子的状态。实验中晶体结构及物相分析采用Ｒｉｇａｇｕ Ｄ／ｍａｘ－Ｒｂ粉末Ｘ－射线衍射仪，表面组成和Ｍｏ的价态分析采用ＶＧ．ＥＳＣＡ ＬＡＢ２０１     

强酸促进的Mo／HZSM—5基催化剂上甲烷脱氢芳构化研究

研制出一种强酸促进的甲烷非氧化脱氢芳构经催化剂Ｍｏ－Ａ／ＨＺＳＭ－５，在可比的实验条件下，其对甲烷的转化活性和苯收率比非促进的Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５催化剂均提高约４０％，且催化剂稳定性大为提高，实验结果揭示表面酸度，主要是表面Ｂ－酸位浓度，与甲烷的转化活性密切相关，本认为右强酸促进的Ｍｏ－Ａ／ＨＺＳＭ－５催化剂，甲烷活化脱氢主要系经由Ｂ－酸助的Ｃ－Ｈ键异裂的反应途径；即ＣＨ４＋Ｈ＾（＋）ａ→Ｈ３Ｃ（     

强酸促进的Mo／HZSM－5基催化剂上甲烷脱氢芳构化研究

研制出一种强酸促进的甲烷非氧化脱氢芳构化催化剂Ｍｏ－Ａ／ＨＺＳＭ－５．在可比的实验条件下，其对甲烷的转化活性和苯收率比非促进的Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５催化剂均提高约４０％，且催化剂稳定性大为提高．实验结果揭示表面酸度，主要是表面Ｂ－酸位浓度，与甲烷的转化活性密切相关．本文认为在强酸促进的Ｍｏ－Ａ／ＨＺＳＭ－５催化剂上，甲烷活化脱氢主要系经由Ｂ－酸助的Ｃ－Ｈ键异裂的反应途径，即：低价Ｍｏ物种则可能在稳定卡宾中间态，以及后续的齐聚、芳构化过程中起重要作用．     

Mo／HZSM—5基甲烷非氧化脱氢芳构化催化剂的TPD及TPR研究

在Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５基甲烷非氧化脱氢芳构化催化剂中加入促进剂ＺｎＳＯ４,使该催化剂的活性和操作稳定性大为改善．对非促进的Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５和促进型的Ｍｏ－ＺｎＳＯ４／ＨＺＳＭ－５甲烷芳构化催化剂的ＮＨ３－ＴＰＤ研究结果表明,促进剂ＺｎＳＯ４的加入大大提高了催化剂表面的Ｂ－酸位浓度;这种Ｂ－酸位能较稳定地存在于催化剂表面,不易流失;催化剂表面高浓度Ｂ－酸位的稳定存在是其甲烷非氧化脱氢催化活性显著提高的关键因素．Ｈ２－ＴＰＲ结果显示,过高的焙烧温度不仅不利于维持催化剂的表面酸性位（尤其是Ｂ－酸位）的浓度,还可能导致催化剂表面Ｍｏ物种的聚集和ＭｏＯ３微晶的生成,使同一Ｍｏ负载量的催化剂中可还原至较低价态的Ｍｏ物种所占比例下降．     

甲烷脱氢芳构化W／HZSM—5基催化剂EPR研究

利用ＥＰＲ等谱学方法,对Ｗ／ＨＺＳＭ－５基催化剂上Ｗ物种的价态及其在Ｈ２预还原过程中的动态行为进行了表征研究．结果表明,由碱性前驱液制备的Ｗ／ＨＺＳＭ５催化剂在１０７３Ｋ、Ｈ２预还原条件下只能还原产生一类主要Ｗ物种,Ｗ５＋;而由酸性前驱液制备的Ｗ－Ｈ２ＳＯ４／ＨＺＳＭ－５催化剂在相同反应条件下则可还原产生两类共存的Ｗ物种,Ｗ５＋和Ｗ４＋．关联到在相同的甲烷脱氢芳构化（ＤＨＡＭ）反应条件下Ｗ－Ｈ２ＳＯ４／ＨＺＳＭ－５对ＤＨＡＭ反应的催化活性比Ｗ／ＨＺＳＭ－５高得多的实验事实,可以推断,ＤＨＡＭ反应活性与催化剂上较高价态Ｗ物种（Ｗ５＋）的浓度并不存在顺变关系,而与Ｗ４＋物种的浓度则密切相关．     

PbO和HZSM—5的相互作用研究

以ＸＲＤ,Ｈ２－ＴＰＲ,ＮＨ３－ＴＰＤ为手段,研究了ＰｂＯ和ＨＺＤＭ－５沸石表面的相互作用并与探针反应甲苯甲醇烷基化反应的活性和选择性进行了关联。实验结果表明,ＰｂＯ和ＨＺＳＭ－５沸石表面有一定的相互作用,ＨＺＳＭ－５被ＰｂＯ修饰后,表面强酸中心减少,从而使探针反应的活性下降而选择性提高。     

HZSM—23／γ—Al2O3丁烯异构化催化剂的活性和表面酸性

研究了ＨＺＳＭ－２３分子筛和γ－Ａｌ２Ｏ３配比对ＨＺＳＭ－２３／γ－Ａｌ２Ｏ３改性分子筛催化正丁烯异构化反应的转化率和选择性的影响．在中温及低空速条件下，随着配比中γ－Ａｌ２Ｏ３的增加，转化率降低而选择性有所提高．ＸＲＤ．ＴＰＤ及ＦＴ－ＩＲ对催化剂进行表征的结果显示：经改性后的ＨＺＳＭ－２３的总酸量和强酸位减少，而Ｌ酸的浓度增加，正丁烯异构化反应的选择性主要取决于Ｌ酸位浓度．     

甲烷作为化工原料直接转化生成芳烃和乙烯新催化过程的研究：———？…

采用程序升温表面反应方法研究甲烷在Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５催化剂上的反应过程,在反应初始阶段发现有Ｈ２Ｏ,ＣＯ２和ＣＯ生成。随着这些产物的消失,乙烯和苯和含量达到最大值。认为在反应初始阶段,甲烷与催化剂发生氧化还原相互作用形成新的活性相,从而使甲烷催化转化为乙烯苯。活性相的形成需要Ｍｏ和ＨＺＳＭ－５同时存在。当Ｍｏ含量为２％￣３％时,对生成乙烯和苯最为有利。     

异丙苯裂解反应动力学及HZSM—5沸石表面酸性的表征

采用脉冲微反色谱法研究在ＨＺＳＭ－５沸石上异丙苯裂解反应动力学，求是反应速率常数、活化能、吸附平衡常数和吸附热，并以该反应探针，对没硅铝比的ＨＺＳＭ－５沸石的表面酸性进行了表生上异丙苯裂解结果表明：随Ｓｉ／Ａｌ比的减少，ＨＺＳＭ－５沸石表面酸性增加。     

正己烷在ZnO／HZSM－5上的催化活性和脉冲反应动力学研究

用浸渍法制得系列ＺｎＯ／ＨＺＳＭ－５催化剂，ＸＲＤ结果表明，当ＺｎＯ含量低于５％时，ＺｎＯ以非晶相表面层形态存在于ＨＺＳＭ－５表面，含量超过１０％时，有ＺｎＯ晶相生成．用脉冲微反技术测定了正己烷在ＺｎＯ／ＨＺＳＭ－５上的催化活性，并且测得不同温度下正己烷在ＺｎＯ（１％）／ＨＺＳＭ－５上的表观速率常数，自表观活化能和色谱法测得的吸附热，求得表面反应活化能为１５０．７ｋＪ／ｍｏｌ．     

Bi2O3/HZSM-5催化丙烯二聚与芳构化

采用连续微反装置研究了丙烯在Ｂｉ２Ｏ３／ＨＺＳＭ－５催化剂上的二聚与芳构化反应．在７７３Ｋ下，当Ｂｉ２Ｏ３负载量为３％时，获得了８３．８４％的ＢＴＸ选择性．氢气氛下反应可抑制催化剂失活，但同时也抑制了芳构化反应．ＴＰＤ结果表明Ｂｉ２Ｏ３的载入降低了总酸量，也降低了酸强，Ｂｉ２Ｏ３的作用很可能是提高了ＨＺＳＭ－５上氢的脱附能力     

Mo/HZSM-5分子筛的表征和液相催化酯化活性

用ＸＲＤ,ＩＲ,ＮＨ３ＴＰＤ和ＢＥＴ等技术研究了Ｍｏ／ＨＺＳＭ５分子筛上Ｍｏ的体相状态和酸性;在液相酯化反应中,利用Ｍｏ／ＨＺＳＭ５分子筛催化合成了丙酸异戊酯和乳酸异戊酯．结果表明,Ｍｏ在Ｍｏ／ＨＺＳＭ５分子筛上主要以三氧化钼微晶存在,且随Ｍｏ担载量的增加,分子筛的总酸量降低,Ｌ酸中心增多,对液相催化酯化反应有较高的活性．     

Mo—Ni／γ—Al2O3甲烷化催化剂MoNi4合金的生成及其作用

通过变化浸渍液的ｐＨ 值、焙烧温度及还原温度制备了几种Ｍｏ－Ｎｉ／γ－Ａｌ２Ｏ３ 甲烷化催化剂,用Ｘ 射线粉末衍射（ＸＲＤ）、透射电子显微镜（ＴＥＭ）法对催化剂的结构和性能进行了考察,用脉冲气相色谱法测定了催化剂的ＣＯ 甲烷化活性及抗硫性．结果表明,Ｍｏ－Ｎｉ催化剂经还原处理后有ＭｏＮｉ４ 合金生成,ＭｏＮｉ４ 合金是主要的抗硫活性相,提高了甲烷化反应的抗硫性     

乙酸镍在载体上的反应

该文主要以色谱技术研究了负载型Ｎｉ（Ａｃ）＿２的热分解性能。结果表明，Ｎｉ（Ａｃ）＿２的分解过程取决于载体的性质。强酸性载体ＨＺＳＭ－５分子筛起催化分解作用，导致Ｎｉ（Ａｃ）＿２分解时在低温区出现ＣＨ＿４和ＣＯ＿２峰；ＭｇＯ与Ｎｉ（Ａｃ）＿２的配位作用致使Ｎｉ（Ａｃ）＿２有两个最佳分解温度，ＣＯ＿２，ＣＯ和Ｈ＿２相应地都出现两个峰；与ＭｇＯ和ＨＺＳＭ－５相比，ＳｉＯ＿２和γ－Ａ１＿２Ｏ＿３对Ｎｉ（ＡＣ）＿２热分解的影响不很明显。但ＳＯ＿２，γ－Ａ１＿２Ｏ＿３和ＨＺＳＭ－５有较强的甲烷化效应。     

Cu—ZSM—5上NO催化分解的研究

考究了不同温度及不同空速条件下,Ｃｕ－ＺＳＭ－５、Ｃｕ／Ａｌ２Ｏ３及Ｃｕ／ＳｉＯ２等催化剂上ＮＯ直接分解的性能,并采用ＸＲＤ,ＴＰＲ及ＳＥＭ等手段对催化剂进行表征,将表征结果与催化剂活性相关联,探讨了Ｃｕ－ＺＳＭ－５催化剂活性较高的原因。     

正已烷在酸性沸石催化剂上的蒸汽裂解反应

利用蒸汽热裂装置考察ＨＭ，ＨＺＳＭ－５型沸石型上ｎ－Ｃ６的蒸汽热裂反应性能，并用ＴＰＤ，ＩＲ及异丙醇分解反应测定其酸碱性，发现酸性Ｐｅｎｔａｓｉｌ型沸的蒸汽热裂反应活性高，烯烃特别是乙烯收率较高，其中以ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比为６０的ＨＺＳＭ－５沸石为最佳。     

分子筛催化合成乳酸异戊酯的研究

用ＨＺＳＭ－５,Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５,Ｆｅ／ＨＺＳＭ－５（３８）分子筛催化合成乳酸异戊酯,以Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５分子筛的催化性能最好。当Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５分子筛催化剂用量为１ｇ／ｍｏｌ乳酸,乳酸与异戊醇的摩尔比为１：１．２,控制反应温度为１５０℃时,乳酸异戊酯的产率可达９３．８％,催化剂可以回收连续多次使用,在６ｈ内产率仍可保持在９３％左右。     

KPO3—MoM3体系平衡固相的研究

本文对ＫＰＯ３－ＭｏＯ３体系平衡固相作了较详细的研究。用Ｘ－射线衍射证明在５０ｍｏｌ／ＫＰＯ３－５０ｍｏｌ＾ＭｏＯ３处及７５ｍｏｌ％ＫＰＯ３－２５ｍｏｌ＾ＭｏＯ３处有两化合物存在。＾３１Ｐ核磁共振进一步证实它们的化学式为ＭｏＯ３．ＫＰＯ３和３ＫＰＯ３．ＭｏＯ３的可靠性，同时测定了各平衡固相的熔化热。     

Au／MoO3和Pt／MoO3薄膜光致变色反应的研究

报道了金属Ａｕ或Ｐｔ与ＭｏＯ３薄膜形成的肖特基结对ＭｏＯ３薄膜光致变色的增幅作用。纯粹的ＭｏＯ３薄膜只对紫外光有响应，但经过阴极极化处理后，薄膜就有产生可见光变色效应。为了提高变色效率，在薄膜表面蒸镀一层金属Ａｕ（或Ｐｔ），ＭｏＯ３薄膜的紫外和可见光致变色能力都有大幅度提高。这可用金属Ａｕ或Ｐｔ与ＭｏＯ３之间形成的特殊结构－肖特基结来解释。Ｐｔ与ＭｏＯ３的Ｆｅｒｍｉ能级差大于Ａｕ与ＭｏＯ３的Ｆｅｒ     

在Pr_3N－P_2O_5－Al_2O_3－H_2O体系中合成AlPO_4－5分

选用三正丙胺为模板剂．采用水热晶化法合成ＡｌＰＯ４－５分子筛。在Ｐｒ３Ｎ－Ｐ２Ｏ５－Ａｌ２Ｏ３－Ｈ２Ｏ体系中研究了水热晶化条件──模板剂用量、反应混合物ｐＨ值、晶化时间和晶化温度等。对ＡｌＰＯ４－５分子筛晶相形成和产物结晶度的影响。通过ＸＲＤ、ＩＲ、ＳＥＭ及ＤＴＡ、ＴＧ等分析手段，表征了ＡｌＰＯ４－５的结构和热稳定性能。