丙烷氧化脱氢制丙烯介孔催化材料

介绍了丙烷氧化脱氢制丙烯介孔催化材料的研究进展,包括介孔分子筛和介孔金属氧化物催化剂,综述载体、活性组分和制备方法等对丙烷氧化脱氢催化性能的影响,着重评述提高介孔分子筛催化剂催化活性的方法。     

介孔磷酸盐分子筛上钒物种的引入方式及其对丙烷氧化脱氢 催化性能的影响

以溶剂挥发诱导自组装法(evaporation–induced self–assembly，EISA)合成的有序磷酸盐介孔分子筛Na_0.1Zr_0.9PO为载体，分别采用掺杂和浸渍两种方式引入过渡金属钒作为活性物种，制备了一系列不同钒含量的催化剂样品。通过小角X射线衍射、N₂吸附-脱附和透射电镜表征了所制备样品的孔道结构，采用Raman光谱着重研究了不同方式引入的钒物种在Na_0.1Zr_0.9PO上的存在状态，并将催化剂上钒物种的存在状态与其在丙烷氧化脱氢反应中的催化性能相关联，探讨在介孔磷酸盐分子筛上构筑丙烷氧化脱氢活性位的合适方法。研究结果表明：掺杂方式引入的钒物种不仅可以同时以孤立态和聚集态存在，并且当钒含量高于8%时仍能保持高度分散状态，不容易出现导致催化性能下降的结晶态V₂O₅，与浸渍负载相比，本文采用掺杂方式制备的钒基催化剂样品普遍显示出更好的丙烷氧化脱氢活性和更高的丙烯选择性。此外，以碱金属Na掺杂的介孔磷酸盐分子筛Na_0.1Zr_0.9PO作为钒基催化剂的载体，虽然丙烷氧化脱氢反应的活性受到一定程度的抑制，但却可以使丙烯的选择性有所提升。     

丙烷脱氢制丙烯催化剂研究进展

丙烷作为天然气和页岩气等的重要成分,其高效催化转化不仅具有重要的理论研究意义,而且具有广阔的应用前景.丙烷直接脱氢制丙烯已成为增产丙烯的有效手段.对丙烷脱氢反应的铂基催化剂、铬基催化剂、碳基催化剂以及钒基催化剂进行综述,重点介绍载体及助剂对铂基及铬基催化剂活性和稳定性的影响,并提出目前丙烷脱氢反应催化剂研究的关键问题,...     

硼基催化剂丙烷氧化脱氢制丙烯

自2016年Hermans课题组发现六方氮化硼（h-BN）在丙烷氧化脱氢制丙烯（ODHP）反应中优异的烯烃选择性,各类硼基材料引起了研究者强烈的研究兴趣并广泛地用于ODHP反应。与传统金属与金属氧化物基催化剂不同,非金属硼基催化体系能够有效抑制CO _x 等过度氧化产物,提高烯烃产率,具有较广阔的工业应用前景。本综述对硼基丙烷氧化脱氢催化剂从催化剂的设计、合成策略和反应性能等方面进行了系统地讨论,阐明了催化剂的构效关系;总结了反应路线、关键中间体、决速步以及催化动力学行为,加深了硼基催化剂催化丙烷氧化脱氢活性位点和机理的理解。指出三配位B—O/B—OH活性位点的有效构建及实现表面与气相自由基反应的协同催化是提高硼基催化剂丙烷脱氢性能的关键。基于目前的研究现状和存在的问题,对硼基催化剂体系研发前景和未来工业化应用进行了展望。     

柱撑型钒基催化剂的制备及其丙烷氧化脱氢催化性能

以人工合成的3种不同层板组成的层状双羟基金属氢氧化物MgAl-CO₃-LDHs、CoAl-CO₃-LDHs和NiCr-CO₃-LDHs为载体，以偏钒酸钠NaVO₃为柱撑剂和钒前体，采用离子交换法制备了钒柱撑的催化剂样品（MgAlVO、CoAlVO和NiCrVO），通过XRD、FTIR、XPS和Raman等手段表征了样品的物相、钒物种的存在形态以及钒的价态，以丙烷氧化脱氢制丙烯为模型反应，表征了所制备的催化剂样品的催化性能，着重探讨了LDHs载体的层板组成以及钒的含量对催化剂样品中的钒氧物种存在形态及其丙烷氧化脱氢催化性能的影响。结果表明：以20%理论含量的钒柱撑MgAl-CO₃-LDHs所制备的催化剂样品20%MgAlVO对丙烷氧化脱氢反应的催化性能较好，当反应温度为560℃时，丙烯收率可以达到11.3%，Raman光谱显示该催化剂样品中的钒以Mg₃V₂O₈和α-Mg₂V₂O₇两种形式共存，且晶格氧O^2-和吸附氧O^-所占的比例较为均衡，有利于获得较好的丙烷氧化脱氢催化性能，而在同样条件下制备的催化剂样品20%CoAlVO和20%NiCrVO中的钒物种只观察到分别以Co₃V₂O₈和Ni₃V₂O₈存在的正钒酸盐，前者对丙烯的收率不到8%，后者甚至完全得不到丙烯。     

碳基硼基催化体系丙烷氧化脱氢催化剂的研究进展

以碳基硼基为代表的非金属催化剂氧化能力不如金属氧化物,这使得非金属催化体系如碳基和硼基催化剂对于丙烷氧化脱氢反应具有独特的优势。本文综述了应用廉价环保型改性碳基和硼基的非金属丙烷脱氢催化剂将丙烷转化为丙烯的技术前沿,阐述了有序介孔炭材料,纳米碳材料（纳米纤维、石墨烯、碳纳米金刚石等）和六方氮化硼材料各自的丙烷氧化脱氢机理以及通过杂原子改性后提高其催化活性的情况。并对其未来的发展方向以及丙烷氧化脱氢新材料领域的发展做了展望。     

丙烷氧化脱氢制丙烯研究进展

开发新型丙烯制备工艺对于满足人们日益增长的丙烯需求具有重要意义。由于商业化无氧脱氢技术存在热力学平衡限制、反应温度高、催化剂易积炭等不足,近年来,人们将研究重心转向了丙烷氧化脱氢技术。本文简述了丙烷氧化脱氢制丙烯的发展现状,综述了近年来文献报道的丙烷氧化脱氢催化剂体系（V基、Cr基、Co基、Ni基、Mo基、Pt基、Ce基和非金属基催化剂）、机理研究和不同氧化剂选择,并对各自的优势和不足进行了简单分析。分析发现,虽然目前丙烷氧化脱氢催化剂的种类非常广泛,但产物丙烯的收率仍有待提高,机理研究也需要更加系统和深入。最后指出,系统研究丙烷氧化脱氢机理,并在此基础上开发先进催化剂,进一步提高丙烯的选择性和收率是未来丙烷氧化脱氢研究的重要方向。     

HMS介孔分子筛合成及其在丙烷脱氢制丙烯反应中的应用

分别以正硅酸乙酯和伯胺表面活性剂为原料和模板剂成功制备HMS介孔分子筛，经负载活性组分后得到Pt-Sn/HMS催化剂并将其应用于丙烷脱氢制丙烯反应。探究合成过程中伯胺表面活性剂碳链长度及水和乙醇的比例对HMS介孔分子筛孔结构的影响。XRD和N₂吸附-脱附等分析结果表明，模板剂链长增长时，介孔分子筛孔径、孔壁厚、比表面积及孔容均增大。适当的水/乙醇比例有利于获得更大比表面积和孔体积的介孔分子筛，并表现出更有序的介孔结构。丙烷脱氢制丙烯反应评价和热分析等表征结果表明，HMS介孔分子筛孔道特征直接影响Pt-Sn/HMS催化剂的催化性能。使用孔体积且比表面积较大的HMS样品作为载体制备的脱氢催化剂在丙烷脱氢反应中表现出优异的催化活性。性能最优的Pt-Sn/HMS-0.60-16催化剂上，平均丙烷转化率达到46.5%,平均丙烯选择性为94.1%,反应24 h后积炭量仅为质量分数3.4%。     

氧化铝煅烧温度对丙烷脱氢催化剂性能的影响

针对丙烷脱氢催化剂用氧化铝作为载体时存在的孔结构与表面酸性调节的问题,开发了以海藻酸盐为黏合剂,采用挤出滚圆方法,制备了大孔球形氧化铝颗粒,并以此作为载体负载Pt、Sn活性组分制备了丙烷脱氢催化剂,研究了氧化铝载体煅烧温度对催化剂晶型、孔道结构、表面酸性、H2还原性能与丙烷脱氢性能的影响.实验结果表明:随氧化铝载体煅烧...     

丙烷脱氢制丙烯技术研究

介绍了催化脱氢、氧化脱氢、膜反应器脱氢等几种丙烷脱氢制丙烯技术,综述了丙烷催化脱氢制丙烯催化剂的研究现状,虽然丙烷催化脱氢生产丙烯已实现了工业化,但其催化剂的性能需进一步提高;对丙烷氧化脱氢制丙烯反应催化剂的研究现状及膜反应器在丙烷脱氢反应上所具有的优越性进行了描述,认为研发具有高稳定性和高透氢性能的氢分离膜,将有望能大幅度提高丙烯的收率。     

Highly Effective Oxidative Dehydrogenation of Propane Over Vanadia Supported on Mesoporous SBA-15 Silica

Vanadia-containing mesoporous SBA-15 catalysts were prepared and characterized for the oxidative dehydrogenation (ODH) of propane. It is demonstrated that the vanadia-supported SBA-15 catalysts exhibit a much higher catalytic activity than those reported in the literature obtained over vanadium-supported mesoporous MCM-41 catalysts in the ODH of propane. The high catalytic performance of the mesoporous SBA-15 catalysts is attributed to the particularly large pore diameters and low surface acidity.     

碱处理改性对Zn/HZSM-5分子筛催化剂性能的影响

以不同浓度的NaOH溶液对HZSM-5分子筛进行碱处理改性后所得多级孔ZSM-5分子筛作为活性组分制备甲醇制芳烃催化剂,采用XRD、SEM、NH3-TPD和N2吸-脱附等手段对催化剂进行了表征,分别考察了碱处理改性对分子筛催化剂骨架结构、酸性质、孔结构以及催化性能的影响.结果表明,通过合适浓度的NaOH碱溶液处理后,HZSM-5分子筛在保持微孔骨架结构的同时,可以调变其晶内介孔孔道结构分布以及酸性质.随着NaOH碱溶液浓度升高,HZSM-5分子筛的酸量、介孔孔容、介孔表面积都增加、孔容分布变宽,催化剂的活性和稳定性等催化性能得以改善.HZSM-5分子筛碱处理改性适宜的NaOH溶液浓度为0.4 mol/L,改性后的催化剂芳烃收率由25.07％增加到32.22％,使用寿命由8d增加到16d,但NaOH溶液浓度超过0.6 mol/L后会严重破坏HZSM-5分子筛骨架结构,催化活性下降较快.     

中孔碳负载Pt催化剂用于抗氧剂7PPD合成反应

以纳米氧化锌为模板剂,酚醛树脂为碳源,通过硬模板法制备了中孔碳,并以其为载体制备了Pt/MC催化剂,通过BET、SEM、ICP、TEM等表征手段对中孔碳及其负载的Pt/MC催化剂进行表征。结果表明,可以通过模板剂有效调控中孔碳的比表面积和孔结构。将制备的Pt/MC催化剂用于抗氧剂7PPD合成反应,对比普通Pt/AC催化剂,p-ADPA的转化率由97.5%提高至100%,7PPD选择性由94.5%提高至99.5%,催化剂的稳定性明显提高。通过CO化学吸附、ICP、BET等对新鲜和使用十次后的催化剂进行表征,结果表明,催化剂载体的孔结构是影响催化剂稳定性的重要因素,平均孔径较小时,7PPD等大分子尺寸的分子容易堵塞孔道;平均孔径较大时,孔壁较薄,催化剂使用过程中容易磨损,活性组分流失。     

介孔分子筛载体在油品深度加氢脱硫中的应用研究进展

介孔分子筛材料以其独特的孔道结构和孔径分布、高的比表面积及较好的热稳定性和水热稳定性等特点,近年来被广泛地用作油品深度加氢脱硫催化剂载体.本文系统综述了近年来MCM、HMS、SBA、KIT等系列介孔分子筛载体应用于油品深度加氢脱硫(HDS)的国内外研究现状.重点讨论了金属、氧化物、酸、磷、与其它载体复合等载体改性方式对...     

硅烷化和有机弱碱改性Mo/HZSM-5对甲烷无氧芳构化催化性能的影响

催化剂的形态及晶粒的组装对其催化性能有重要影响,采用硅烷化处理对Mo基催化剂表面酸性进行毒化制备了核壳型（Mo基催化剂@Silicalite-1）复合材料;采用四丙基氢氧化铵或正丁胺有机弱碱对Mo/HZSM-5进行刻蚀,然后经过脱硅再结晶分别制备了表面富硅型中空结构Mo/HZSM-5微球和表面富硅、核内含有多级孔道的Mo/HZSM-5微球。采用XRD、TEM、N₂等温吸脱附和NH₃-TPD对催化剂结构进行表征,并考察了三种不同后处理方法对Mo基催化剂在甲烷无氧芳构化反应中催化性能的影响。硅烷化和有机碱处理均能够调变Mo/HZSM-5催化剂的表面酸性,而经有机碱处理以后,催化剂结晶度、介孔比表面积和孔容均具有不同程度的增加,三种不同后处理方法均能改善Mo/HZSM-5催化剂的反应稳定性,对产物的分布也产生了显著影响。     

Vanadium supported on hexagonal mesoporous silica: active and stable catalysts in the oxidative dehydrogenation of alkanes

Hexagonal mesoporous silica (HMS) catalysts post-synthetically doped with vanadia oxo-species were characterized by means of XRD, UV-Vis spectroscopy, H₂-TPR and studied in oxidative dehydrogenation of propane (ODH). The relationship between catalytic activity in ODH and the presence of different vanadia-oxo species (monomeric, oligomeric and oxide-like species) was suggested. Monomeric VOx species are responsible for high catalytic activity and selectivity, oligomeric species containing V-O-V bond are active but non-selective to propene and oxide-like VOx particles are significantly less active and selective.     

Efficient catalysts with controlled porous structure obtained by anodic oxidation under spark-discharge

The anodic oxidation under spark discharge (ANOF technique) is presented as a promising alternative for the preparation of catalytic oxide layers on metallic supports. The influence of the substrate (Al, Ti, and Mg), electrolyte composition and the treatment time to obtain egg-shell catalysts with tailor-made properties for the effective oxydehydrogenation (ODH) of cyclohexane to cyclohexene is studied. Chromium, molybdenum and nickel were chosen as precursors for active species in order to obtain catalysts able to perform the substrate oxidation by electrophilic (chromium oxide), nucleophilic (molybdena) or both kind of oxygen species (nickel oxide). It was found that compared to nickel oxide, the chromium oxide containing egg-shell catalyst was less selective while the molybdenum oxide showed very high selectivity, but lower activity. The intrinsic activity of nickel containing egg-shell catalysts is an order of magnitude higher than that of a classic alumina supported nickel oxide catalyst obtained by impregnation. The selectivity to the intermediate cyclohexene is also favored on the egg-shell catalyst with a regular pore structure. Moreover, the selectivity performance of the catalysts can be improved by designing catalysts with shorter pores.     

Carbon dioxide reforming of methane over nickel catalysts supported on mesoporous MgO

In this paper, ordered mesoporous MgO nanocrystals [MgO(M)] were synthesized, and the nickel catalysts supported on MgO(M) were facilely prepared by impregnation method. The obtained Ni/MgO(M) catalysts with advantageous textural properties were investigated as the catalysts for the carbon dioxide reforming of methane reaction. It was found that compared with the Ni/MgO(C) catalyst [MgO(C): commercial MgO], the mesoporous pore structure of MgO(M) could effectively limit the growth of the activity metal, and the Ni/MgO(M) catalysts showed high catalytic activities as well as long catalytic stabilities toward this reaction. The results showed that the conversions of CH₄ and CO₂ were only decreased <5 % after 100 h of reaction at 650 °C. The improved catalytic performance was suggested to be closely associated with both the advantageous structural properties, such as large specific surface area, uniform pore size, and the “confinement effect” of the mesoporous matrixes contributed to stabilize the Ni active sites during the reaction. The carbon species deposited on the spent Ni/MgO(M) catalyst were analysized by TG and Raman, and the results exhibited that the carbon species after 100 h of reaction were mainly active carbon species.     

含Ni介孔分子筛的合成及其对苯加氢催化性能

采用水热法合成出不含镍和含镍的硅基介孔分子筛.利用XRD、FT-IR、TPR、TEM和比表面孔径测定等手段对样品进行了表征.结果表明：合成出有序性好的介孔分子筛（MCM-41）,550 ℃焙烧可以将模板剂有效去除,所合成介孔分子筛负载Pt后介孔有序性降低,但是介孔结构仍然存在.苯催化加氢反应研究表明：不含Ni的介孔分子筛不具有加氢活性,当将其负载Pt后具有苯加氢催化活性;含Ni介孔分子筛本身具有苯加氢活性,含Ni介孔分子筛负载Pt后苯加氢催化活性有较大的提高,所有样品的环己烷选择性都接近100 %,说明含Ni介孔分子筛可以直接作为苯加氢反应的催化剂或作为苯加氢催化剂良好的载体.