丙烷选择氧化催化剂AgMoO2PO4*MoO3活性表面结构研究

丙烷选择氧化制丙烯、丙烯醛 (酸 )是低碳烷烃优化利用的重要催化课题 .这类反应中烷烃的高效活化和定向转化很难兼得 .阐明有关催化剂的体相和活性表面结构具有重要意义[1～ 3] .由于受原位实验技术的限制 ,相关研究较少 [4 ,5] .本文采用原位共焦显微拉曼光谱、XRD及 XPS技术考察了丙烷选择氧化催化剂 Ag Mo O2 PO4 · Mo O3的活性表面结构 .1　实验部分1 .1　催化剂的制备　Ag Mo O2 PO4 ·Mo O3以 Ag2 O,Mo O3和 (NH4 ) H2 PO4 粉末为原料 ,采用湿混合法制备 :将上述原料加入适量的去离子水充分混合 ,在 1 1 0℃烘干 ,在 55…     

介孔二氧化硅负载高分散钒催化剂的制备及乙烷选择氧化性能

以高比表面积的介孔二氧化硅为载体, 采用等体积浸渍法制备了一系列介孔二氧化硅负载钒催化剂, 并探究了其乙烷选择氧化反应性能. 利用X射线衍射(XRD)、 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和氢气程序升温还原(H₂-TPR)等方法对催化剂的物化性质进行了表征, 研究了钒负载量对催化剂结构特征的影响. 结果表明,随着钒负载量的增加, 钒物种在催化剂表面的存在形式由高分散低聚的VO _x 转变为高聚的VO _x, 其中高分散钒物种有利于提高目标产物乙烯和乙醛的选择性.     

还原性气氛对丙烷选择氧化催化剂Mo-V-Te-Nb-O结构及活性的影响

系统地研究了还原剂(氯化铵)添加到丙烷选择氧化合成丙烯酸催化剂Mo-V-Te-Nb-O混合氧化物中对催化剂性能的影响.实验结果表明,在制备过程中还原剂的存在明显地影响了所得催化剂晶格氧的活动性,而晶格氧的活动性对Mo-V-Te-Nb-O混合氧化物的催化活性有重要的影响.进一步的研究表明,添加还原剂引起了催化剂形貌和相组成的变化,这些对于丙烯酸的形成有着重要作用.具有较多M1相含量的催化剂在低温(<653 K)时表现出了高丙烯酸选择性,而具有较多M2相含量的催化剂则在高温(>653 K)时更有利于丙烯酸的生成.     

丙烷选择氧化制丙烯醛MoVTeO/SiO2催化剂结构与性能研究

考察了MoVTeO/SiO₂系列催化剂对丙烷选择氧化制丙烯醛反应的催化性能,结合XRD,Raman和TPD等表征结果研究了催化剂结构、表面性质与催化性能之间的关系.结果表明,以Mo为主要活性组分的催化剂(MoV_0.2Te_0.1/SiO₂)具有较好的催化性能.在V,Te组分存在下,Mo物种的分散度和MoO₃的可还原性能提高.以表面钼酸盐和多钼酸盐类形态存在的高分散Mo物种有助于提高催化活性,而催化剂较弱的表面酸性对丙烯醛的生成有利.     

担载钒氧化物催化剂对丙烷选择氧化性能

用等体积浸渍法制备了SBA-15担载的钒基氧化物催化剂,使用X射线衍射（XRD）分析、氮气吸附、紫外激光拉曼、傅里叶变换红外（FTIR）光谱和紫外-可见漫反射（UV-Vis DRS）光谱对催化剂的结构进行了表征,并评价了催化剂对丙烷选择氧化的活性与选择性.实验结果表明SBA-15载体对丙烷选择氧化的活性优于常规的SiO₂载体.SBA-15担载的低载量催化剂是高分散的催化剂体系,在低钒载量（n（V）/n（Si）<2.5%）时,催化剂具有规则的六方介孔结构.低钒载量（n（V）/n（Si）<0.1%）时,隔离四配位的钒氧化物是丙烷选择氧化生成醛类化合物的活性物种;高钒载量（n（V）/n（Si）>2.5%）时,聚合六配位的钒氧化物和微晶钒氧化物是丙烷脱氢或深度氧化的活性物种.     

丙烷选择氧化的铋钼复合氧化物催化剂结构和催化性能

 应用X射线衍射（XRD）,傅里叶变换激光拉曼光谱（FT－LRS）和微型催化反应装置等测试手段研究了丙烷选择氧化的Bi－Mo复合氧化物催化剂的结构和催化性能．结果表明,Bi组分是丙烷催化氧化脱氢为丙烯的主要活性组分,而丙烯醛选择性的大小与Bi－Mo复合氧化物催化剂的组成和结构密切相关．不同组成的Bi－Mo复合氧化物催化剂在丙烷转化率（～28．0％）相近的情况下,其丙烯醛选择性随Mo／（Mo＋Bi）原子比的增加先逐渐增加,在Mo／（Mo＋Bi）原子比为0．50时达极大值（～28．1％）．随Mo／（Mo＋Bi）原子比进一步增加,丙烯醛选择性又急剧下降．XRD和FT－LRS结果表明,Bi2O3和MoO3之间可形成二元Bi－Mo－O晶相固溶体,从而显著提高了催化剂对选择氧化反应的催化性能．尤其是当α－Bi2（MoO4）3和γ－Bi2MoO6两相共存时,Bi－Mo复合氧化物催化剂具有较优良的选择氧化催化性能．γ－Bi2MoO6参与了α－Bi2（MoO4）3对丙烷的选择氧化,加速了选择氧化活性氧物种的再生．     

结构原子组成对Keggin型杂多酸铯盐上丙烷选择氧化性能的影响

系统地研究了具有不同结构原子组成的Keggin型杂多酸铯盐上丙烷选择氧化性能,重点考察了H3+n-xCsxPMo12-nVnO40(n=0-4,x=0-3)系列化合物以及H0.5Cs2.5PW12O40,H1.5Cs2.5PW11VO40和H1.5Cs2.5SiMo12O40样品.应用BET,UV-Vis,FTIR,XRD,TPR和SEM等手段研究了催化剂的物化性质.V取代Mo增加了H3+nPMo12-nVnO40(n=0-4)系列杂多酸的酸量和氧化性能.Cs+对质子的取代调变了样品的表面酸性以及氧化还原性,同时催化剂的热稳定性也随着Cs+取代数的递增而增强,当Cs+的取代数达到2以上时催化剂的热稳定性较好.Cs+取代对H3+n-xCsxPMo12-nVnO40(n=0-4,x=0-3)催化剂上丙烷选择氧化性能有重要影响.随着一级结构中V5+取代数目的增多,可能的Cs+取代数目相应减少;而对丙烯酸的选择性则存在一适宜的Cs+取代数目.Keggin型杂多阴离子的结构原子组成及平衡离子的种类和数量决定了其酸性、氧化还原性和热稳定性,这是影响该类催化剂上丙烷选择氧化性能的首要因素.研究结果表明,以P为中心原子,以Mo和V为配位原子的杂多酸铯盐[x(Cs+)=2.5]具有较好的催化性能.     

多相选择氧化/氨氧化催化中活性位分离和相间协同作用

本文基于烃类选择氧化领域中的大量实例从起源、实现途径及应用状况几个角度对活性位分离和相间协同作用进行了评述。这两条原则已构成多相选择氧化催化的两大支柱：活性位分离是选择氧化催化剂获得选择性的必要条件,并在其他一些重要反应中起着重要的作用;相间协同则是不同晶相间发挥作用的一种方式,主要通过界面内聚和遥控机理发生作用。     

丙烯选择氧化反应中钼基催化剂动态结构的研究

 用原位共焦显微拉曼光谱技术考察了丙烷选择氧化反应中Ag－M\r\no－P－O催化剂的结构，讨论了催化剂动态结构的成因及其对催化剂性\r\n能的影响．实验结果表明，在773K和n（C3H8）∶n（O2）∶n（N2）＝\r\n3∶1∶4的反应条件下，Ag－Mo－P－O催化剂中的Mo－O物种可转化为A\r\ngMoO2PO4中的Mo－O物种（多钼酸根），此时催化剂对丙烷选择氧化具\r\n有较高的催化活性．催化剂中Mo－O物种的转化是由MoO3中Mo－O物种和\r\nAgMoO2PO4中Mo－O物种的结构特性决定的．AgMoO2PO4中的Mo－O物种具\r\n有较强的参与MarsvanKrevelen氧化－还原循环的能力，可能是丙烷选\r\n择氧化反应的活性物种．     

钾修饰SiO2负载超低含量过渡金属催化剂上乙烷选择氧化反应

制备了一系列碱金属K修饰的S iO2负载的超低含量过渡金属(K∶M∶S i=10∶1∶1000,摩尔比,M=V、Cr、Mn、Fe、Co、N i、Cu和Zn)催化剂,考察了该系列催化剂对乙烷分子氧选择氧化生成醛类含氧化合物的反应性能.引入钾促进了S iO2负载的超低含量过渡金属催化剂上乙烷选择氧化生成乙醛和丙烯醛.钾修饰的S iO2负载超低含量过渡金属催化剂上,相对稳定的全充满、半充满或无d电子的表面离子有利于乙烷选择氧化反应进行,而存在多种价态的相对不稳定的离子结构有利于乙烷深度氧化的进行.     

高度隔离过渡金属催化剂及其烯烃环氧化研究

 介绍了过渡金属杂原子分子筛的骨架杂原子表征、用离子注入法和化学嫁接法制备高度隔离过渡金属催化剂及其催化烯烃环氧化研究的结果．基于共振拉曼原理,用紫外共振拉曼光谱明确鉴别了TS－1,Fe－ZSM－5和V－MCM－41等分子筛中的骨架杂原子．用离子注入法和化学嫁接法制得具有高度隔离过渡金属离子的非杂原子分子筛催化剂．烯烃环氧化反应结果表明,所制得的催化剂显示出优良的催化性能．     

Characterizations and Catalytic Properties of Transition Metal Ions Incorporated in Mesoporous Materials

Mesoporous materials typified by MCM-41 possess well-ordered mesoporous channels with controllable pore sizes from 2-30 nm, and are expected as desirable materials for catalysis.However, silicious mesoporous materials generally do not have sufficient intrinsic catalytic activities.Thus many studies have focused on introducing catalytically active sites. It is expected that different synthetic methods would result in different coordination structures of metal cations introduced in MCM-41, and thus different catalytic properties in catalytic reactions. The author's group has used two methods, i.e., direct hydrothermal synthesis (DHT) and template-ion exchange (TIE), for the syntheses of V-, Fe-, and Cr-MCM-41 and applied them as catalysts to selective oxidations of hydrocarbons. This paper highlights the characterizations of the coordination structures of these metal cations introduced into MCM-41 by the DHT and the TIE methods, and the structural-property relationships of these metal ion-containing MCM-41 materials in selective oxidation reactions.MCM-41 was prepared by hydrothermal synthesis using hexadecyltrimethylammonium bromide and sodium silicate as the sources of template and silicon, respectively. In the DHT method, metal cations were directly added into the synthesis gel before hydrothermal synthesis, while the exchanging of metal ions in ethanolic solutions with the template cations contained in the uncalcined MCM-41 was performed in the TIE method. XRD and N2-adsorption measurements showed that the mesoporous regularity was not destroyed with both synthetic methods for all the metal ion-containing MCM-41 with appropriate contents of metal cations.For V-MCM-41, the characterizations with mainly EXAFS suggested that V5+ cations were in tetrahedral coordination and mainly incorporated inside the framework of MCM-41 to substitute Si4+in the samples by the DHT method. Tetrahedrally coordinated Vanadyl species were also obtained by the TIE method, but the VO4 was dispersed on the wall surface of MCM-41. The V-MCM-41-DHT showed higher selectivity in the partial oxidations of C3H8 and i-C4H10 to alkenes and acrolein and methacrolein, but the V-MCM-41-TIE exhibited better catalytic activities in the partial oxidation of CH4 to HCHO and the oxidative dehydrogenation of C2H6.For Fe-MCM-41, EXAFS studies indicated that the DHT method also resulted in Fe3+ cations incorporated inside the framework of MCM-41 if iron content was lower than ca. 1 wt%. However,aggregated iron oxides with iron in octahedral coordination were mainly observed in the calcined Fe-MCM-41 by the TIE method. In the partial oxidation of CH4 to HCHO with O2 and the epoxidation of styrene with H2O2, the Fe-MCM-41 by the DHT method exhibits remarkably higher catalytic performances than that by the TIE method.Chromium could not be incorporated inside the framework of MCM-41 to substitute Si4+, and both synthetic methods led to surface chromate species. However, the DHT method resulted in only monochromate species on the wall surface of MCM-41 while polychromate species existed over the sample by the TIE method as indicated by the UV-Raman spectroscopic studies. The two types of Cr-MCM-41 exhibited distinctly different catalytic behaviors in the partial oxidation of CH4 with O2.The Cr-MCM-41-DHT was remarkably more selective towards HCHO formation.     

过渡金属离子对HPAsMoVO杂多酸的氧化性能的影响

用H2-TPR方法研究了过渡金属离子及其含量对杂多酸-HxPAs0.2Mo10VOy的氧化性能的影响,并在固定床反应器上考察了M0.2HxPAs0.2Mo10VOy(M=Fe3 、Co2 、N i2 和Cu2 )催化剂对异丁烷选择性氧化的催化性能.研究结果表明用过渡金属离子取代杂多酸中的质子,可以在较大程度上增强杂多酸的低温氧化能力,其中Fe3 对增强杂多酸的催化活性最为明显,而Cu2 却有利于提高目的产物甲基丙烯酸的选择性.     

过渡金属修饰对Pt/M-DMSN催化剂丙烷脱氢性能的影响

以两步法制备了一系列过渡金属(M=Fe, Co, Ni, Cu, Zn)修饰的树枝状介孔二氧化硅纳米粒子(DMSN)负载铂(Pt/M-DMSN)催化剂, 并对该系列催化剂进行了丙烷催化脱氢性能评价. X射线衍射(XRD)、 透射电子显微镜(TEM)、 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和氢气程序升温还原(H₂-TPR)表征结果表明, 不同过渡金属在DMSN载体表面分散状态不同,且与Pt的相互作用程度不同. 其中Zn-DMSN载体最有利于Pt的分散, 且反应后催化剂上积碳含量最低; Pt/Fe-DMSN催化剂中Pt与载体的相互作用力较强. 通过活性评价结果可知, Pt/Fe-DMSN催化剂表现出最优的丙烷催化脱氢性能, 丙烷初始转化率为44.2%, 反应6 h后丙烷转化率仍可达36.5%.     

甲醇选择氧化金属氧化物催化剂的结构与其催化性能的关系

甲醇是一个重要的平台分子, 实现其高效转化为能源和化学品的关键是揭示相关反应过程中催化剂的结构与催化性能之间的关系和反应机理. 围绕这个关键问题, 以甲醇选择氧化为探针反应, 本文总结了负载氧化钼、负载氧化钒和杂多酸等典型催化剂体系以及近年来发展的氧化铼、氧化钌等新催化剂体系在认识催化活性中心结构和反应机理, 进而调控它们的氧化中心和酸中心等方面所取得的进展. 这些认识将有助于设计制备性能优异的新催化剂和实现甲醇到目标氧化产物的定向转化.     

低碳烷烃选择氧化金属氧化物催化剂的结构与其催化性能的关系

基于金属氧化物催化剂的低碳烷烃选择氧化是催化研究的一个热点和难点, 而认识催化剂的结构与其催化性能之间的关系对于获得高效催化剂, 解决低碳烷烃选择氧化反应中存在的问题至关重要. 本文围绕催化剂的结构对其催化性能的影响, 概述了V-P-O、V-Sb-O、Mo-V-Te-Nb-O和V-Mg-O等几类典型的氧化物催化剂体系在这方面的研究进展. 结合我们开发的Re-Sb-O催化剂体系, 分析了多功能中心、活性位分离、两相协同效应等方面对金属氧化物催化剂的催化性能的影响. 这些认识将有助于设计合成性能优异的催化剂及实现低碳烷烃的选择氧化活化和定向转化.     

VOx/MCF Catalysts Prepared by Two-solvents Impregnation and Application in the Selective Oxidation of Propane

采用双溶剂法制备了负载型氧化钒类催化剂（VOx/MCF）,N2物理吸附、X射线衍射、透射电镜、拉曼光谱、程序升温脱附、程序升温还原等系统研究了催化剂的物化性质并测试了其在丙烷选择氧化反应中的催化性能.结果表明,由双溶剂法制备的VOx/MCF催化剂具有较好的催化活性,且在氧化钒负载量基本一致的前提下,双溶剂法制备的VOx/MCF催化剂比普通浸渍法制备的VOx/MCF具有更高的催化活性,这与双溶剂法的制备过程可以使得钒物种尽可能进入载体内表面,有利于氧化钒的较好分散有关,而高度分散的氧化钒物种,正是丙烷选择氧化反应的活性中心.     

过渡金属硫化物催化剂催化加氢作用机理

负载型过渡金属(Co、Mo、Ni、W)硫化物催化剂广泛应用于石油炼制催化加氢过程。为了开发高性能的加氢催化剂,过渡金属硫化物催化剂催化活性相的结构与加氢脱硫性能的关系一直以来是催化研究的热点之一。本文从过渡金属硫化物催化剂的活性相结构和反应物在催化剂表面活性位上的吸附-催化反应机理两个方面阐述了过渡金属硫化物催化剂的催化作用研究进展,并对过渡金属硫化物催化剂催化机理研究存在的争议和未来的研究方向进行了分析。