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（     

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．     

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．     

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．     

甲烷芳构化反应催化剂MoO3／HZSM－5的研究—MoO3与HZSM—5的相互作用及Mo的价态

甲烷活化与转化是当今催化研究领域的前沿课题。在非氧化气氛下，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［１］。本文主要讨论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ＲｉｇａｇｕＤ／ｍａｘ－Ｒｂ粉末Ｘ－射线衍射仪，表面组成和Ｍｏ的价态分析采用ＶＧ．ＥＳＣＡＬＡＢ２１０Ｘ－射线光电子能谱仪     

ZSM—5分子筛上液化石油气芳构化反应的研究

采用常压连续流动微反装置，考察了液化石油气在HZSM－5分子筛及各种改性分子筛上的芳构化反应，并对抑制积炭延长分子筛活性稳定性方面做了研究。根据测得的催化剂样品上的吡啶吸附红外光谱及氨的TPD结果，提出了芳构化的活性中心是由B酸与L酸共同构成，B酸与L酸应有适宜配比的观点。     

改性Mo/HZSM-5在甲烷无氧芳构化反应中的性能

硅铝摩尔比(nSi/nAl)不同的HZSM-5(Hydrogen Zeolite Socony Mobile-Five)制备的催化剂在甲烷无氧芳构化反应中的性能不同。实验表明:nSi/nAl=40的Mo/HZSM-5在苯选择性、稳定性和苯生成速率等方面均优于其他硅铝摩尔比的催化剂;同时,对载体改性可以提高催化剂在甲烷无氧芳构化反应中的性能。对比不同的改性方法发现,先碱处理再酸处理改性的wMo=0.03的Mo/HZSM-5较其他催化剂具有更好的催化性能,改性后的催化剂具有更好的稳定性以及使反应具有更高的苯选择性和苯生成速率。     

HZSM—5催化剂上间二甲苯异构化反应动力学研究

应用连续流动微反装置研究了ＨＺＳＭ－５分子筛上间二甲苯异构化反应动力学。通过计算机优化程序，求取了生成对二甲苯与邻二甲苯两个反应的表观速率常数之比及表现活化能之差。结果表明，对位选择性随温度降低而增大。     

用于甲烷部分氧化制甲醛反应的超细MoO3／SiO2催化剂

对比研究两种不同载体ＭｏＯ３／ＳｉＯ２催化剂用于甲烷部分氧化反应，结果表明用醇盐法所制ＳｉＯ２做成的催化剂比用所买ＳｉＯ２做成的催化剂反应活性和选择性好；电镜（ＴＥＭ）结果表明前者是超细粒子催化剂，其平均粒径为１２．６５ｎｍ，粒度分布窄；ＢＥＴ及孔结构测定表明前者比表面积大，孔容及孔径小，孔径分布窄；ＴＰＲ结果表明前者ＭｏＯ３与ＳｉＯ２相互作用较弱。     

正己烷在ZnNi/HZSM-5上芳构化反应的研究

研究了HZSM-5负载型芳构化催化剂中的硅铝比，锌、镍金属质量分数等对正己烷芳构化反应的影响．结果表明：催化剂的硅铝比越大，其稳定性越好，但芳构化能力弱，造成芳烃和BTX收率低；催化剂镍质量分数为1．0％，锌质量分数达到3．0％时，芳烃和BTX收率最高，分别为31．45%6和30．24％，再增大锌的质量分数芳烃和BTX产率保持不变；锌质量分数为3．0％，镍质量分数高于1．0％的情况下芳烃和BTX收率反而下降．因而催化剂中锌、镍的最佳质量分数分别为3．0％和1．0％．此外，还对催化剂的酸性变化对正己烷芳构化的过程进行了初步探讨．     

HZSM-5载体对甲烷无氧芳构化反应影响

将不同物化性质的HZSM－5作为甲烷无氧芳构化反应催化剂的载体，系统研究了载体性质对反应的影响，研究发现，不同硅铝物质的量比的HZSM－5担载Mo催化剂具有不同的催化反应性能，在一定硅铝物质的量比范围内，随着硅铝物质的量比的降低，HZSM－5酸量增加，甲烷无氧芳构化反应甲烷转化率提高，表明HZSM－5对该反应起酸催化作用，载体酸性南是影响反应性能的主要因素。而HZSM－5结晶度对甲烷无氧芳构化反应影响不大。     

丙烷在ZSM-5催化剂上的芳构化反应

研究了在HZSM-5及其Zn改性的催化剂上、在不同反应条件下、丙烷芳构化反应的活性和选择性。试验结果表明,锌改性后的Zn-ZSM-5催化剂与HZSM-5相比,在同样的反应条件下,可提高丙烷转化率与芳烃选择性。在520℃,丙烷重量空速为0.74h~(-1)条件下,在Zn-ZSM-5上丙烷转化率达94.3%,芳烃收率达50.4%。实验中还应用TPD技术以NH_3为吸附质研究了Zn-ZSM-5催化剂表面酸性的改变对其活性和选择性的影响。     

甲烷无氧芳构化催化剂的X光电子能谱分析

通过对甲烷无氧芳构化反应不同焙烧温度催化剂进行X光电子能谱分析，发现600℃焙烧温度，催化剂中Mo(3d5)的结合能较400℃和700℃高，同时Mo的相对含量较高，在活性评价中，600℃焙烧的催化剂活性最好，说明了高价钼氧化物是催化剂活性物种的初始形态；同时发现高温焙烧（高于600℃）引起分子筛骨架脱铝，焙烧温度达700℃时，骨架脱铝变得严重，引起催化剂酸性下降，导致催化剂活性下降，而Si元素在700℃以下焙烧时相对稳定，分子筛基本骨架结构没有被破坏。     

助剂及载体对MoO3.MxOy／SiO2催化剂性能及甲烷部？…

在常压下,以氧气为氧化剂,用两种不同制法的载体分别制备催化剂,用于甲烷部分氧化反应,对比结果表明用醇盐法所制ＳｉＯ２（ＺＳｉＯ２）做成的催化剂比用市售ＳｉＯ２（ＱＳｉＯ２）做成的催化剂反应活性和选择性好,助剂Ｖ２Ｏ５加入提高了ＣＨ４转化率和ＣＯ２,ＣＯ选择性,降低了ＨＣＨＯ产率和选择性,Ｂ２Ｏ３加入提高了ＣＨ４转化率,ＨＣＨＯ产率和其选择Ｖ２Ｏ５和Ｂ２Ｏ３的加入使ＭｏＯ３与ＺＳｉＯ３发生了不同的相     

甲烷直接转化生成芳烃和乙烯新催化过程的研究：Ⅲ.通过Mo／HZSM—5 …

研究了用甲烷和乙烷碳化预处理对Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５催化甲烷围化成芳烃和乙烯的起始反应温度的影响,催化剂经甲烷在９７３Ｋ或经乙烷在８７３Ｋ碳化３０ｍｉｎ后,可使甲烷催化转化成苯和Ｃ２烃的起始反应温度降低约１００ｋ。催化剂用烃类的碳化预处理过程不仅导致了钼物种的价态变化,而且可能导致了碳化钼的生成并引起催化剂化学本性的变化。通过催化剂在甲烷及氢气氛下的差热分析及甲烷在催化剂上程序升温表面反应产物分析证实     

甲烷无氧脱氢芳构化W/MCM-22基催化剂积炭的表征研究

利用TEM和XRD对积炭的甲烷无氧脱氢芳构化W／MCM-22基催化剂及其参比样进行观测，结果显示。催化剂上的积炭主要是无定形碳，间或有为数甚少的碳纳米管或碳纤维，无可观量石墨状碳存在的XRD证据．利用氢氟酸溶液处理积炭的W／MCM-22基催化剂试样，溶解除去沸石分子筛基催化剂组分，后用溶剂CH2Cl2进行萃取分离．可得不溶性和可溶性两类碳沉积物，前占主体量，后占总积炭量不足10％；利用FTIR、MS和^1H NMR等谱学方法对积炭进行表征，结果表明，可溶性碳沉积物主要是一些分子量在523～745范围的饱和脂肪烃高聚物，不溶性碳沉积物主要为稠环芳烃大分子．     

载体硅烷化改性对W/MCM-22催化剂上甲烷脱氢芳构化反应性能的影响

用正硅酸乙脂(TEOS)和三甲基氯硅烷(TMCS)为硅烷化试剂,分别对MCM-22分子筛进行表面改性处理,考察其对所担载W/MCM-22基催化剂上甲烷脱氢芳构化(DHAM)反应性能的影响,结果表明,TEOS或TMCS对MCM-22分子筛载体的硅烷化处理主要导致分子筛外表面最强和最弱的表面酸性位被消去,分子筛孔道内的B酸位(芳构化中心)几不受影响;在DHAM反应化学上表现为:CH4转化率大体持平,但芳烃选择性明显上升,催化剂的结焦/积碳速率有所减缓,单程操作寿命明显延长.在经硅烷化处理的8%W-0.6%Zn/MCM-22催化剂上,苯选择性最高达73.1 C%(相应甲烷转化率为15.3%),是未经硅烷化处理相应参比样(61.3 C%)的～1.2倍,单程操作寿命从300 min延长至470 min(就同等芳烃产率水平而言);类似的结果在Mo促进的W/MCM-22体系上也观察到.经硅烷化改性催化剂上可溶性积炭主要是分子量较低(在200～400范围)的饱和脂肪烃聚合物,而未经硅烷化处理参比样的可溶性积炭分子量多在500以上.     

甲烷芳构化反应诱导期产物的质谱在线分析

利用在线质谱考查了甲烷芳构化反应的诱导期,建立了产物质谱在线分析的定量方法.依据质量碎片比例关系并采用类似矩阵解叠的方式处理重叠的质量碎片谱,再以He为内标校正反应尾气的体积变化和质谱的压力波动,利用相对灵敏度因子将质谱的强度信号转化,得到不同组分的摩尔流量,进而计算甲烷的转化率与产物的选择性.