多组份Mo-Bi-O催化剂结构及选择性氧化性能

１９４８年，Ｓｈｅｌｌ公司在Ｃｕ２Ｏ催化剂上首次发现丙烯选择性氧化生成丙烯醛的反应［１］。进入６０年代，美国Ｓｏｈｉｏ（现ＢＰ）公司研制出Ｃ－Ａ型Ｐ／Ｍｏ／Ｂｉ／ＳｉＯ２催化剂，开发成功丙烯氨氧化制丙烯腈新工艺［２，３］，带动了α－烯烃选择性氧化及相关学科的全面发展。从丙烯、异丁烯（醇）出发，选择性氧化反应制备丙烯醛（酸）、丙烯醇、丙烯腈、甲基丙烯醛（酸）、甲基丙烯腈等都已得到广泛工业化，这些都属于低级烯烃的烯丙基氧化反应。目前用于此类反应的工业化催化剂都是复杂的多组份复合金属氧化物体系，主要基…     

丙烯氧化合成丙烯酸工艺及催化剂的研究进展

介绍了丙烯酸合成工艺和催化剂的工业应用现状及发展趋势。重点综述了丙烯两步氧化法制丙烯酸的工艺及反应器的研究进展,并介绍了所用催化剂的工业生产和实验研究现状。丙烯选择氧化制丙烯醛催化剂主要是Mo-Bi系催化剂,丙烯醛氧化制丙烯酸催化剂主要是Mo-V系催化剂。今后丙烯氧化制丙烯酸催化剂的研究重点在于添加各种助剂、降低反应温度、改变载体材质和形状、提高目的产物的收率和选择性以及提高催化剂的热稳定性及寿命等方面。     

丙烯催化氧化合成丙烯醛的动力学

利用流动循环法研究了丙烯在磷钼酸铋催化剂上氧化生成丙烯醛和二氧化碳的动力学,测得两者的总生成速度对丙烯是一级反应,而对于氧为零级反应。并测得丙烯醛总生成反应的视活化能为24.3仟卡/克分子。研究反应产物对反应速度的影响表明,整个反应为—平行—串联系统。     

改性空心结构钼酸铁催化丙烯选择氧化

采用各类助剂对空心结构钼酸铁纳米管(FeMo-nt)催化剂的表面进行改性,并表征了催化剂的物理化学性质,研究了助剂的助催化机理。实验结果表明,FeMo-nt催化剂表面Mo物种富集,Mo与Fe原子的相互作用较特殊,各类助剂能够调变FeMo-nt催化剂表面活性中心的电子环境;改性后的FeMo-nt催化剂用于丙烯选择氧化反应时,可生成环氧丙烷、丙烯醛与丙烯酸等高附加值丙烯衍生物,且能调变氧化产物的组成。其中,氨丙基三乙氧基硅烷改性的FeMo-nt催化剂能有效抑制完全氧化产物COx的生成,丙烯醛与丙烯酸等高附加值丙烯衍生物的选择性明显增加。     

丙烯醛合成工艺及催化剂研究进展

丙烯醛是合成蛋氨酸和1,3-丙二醇等的重要中间体。介绍了包括甲醛乙醛缩合法、丙烯氧化法、丙烷氧化法和甘油脱水法等在内的丙烯醛的合成工艺及其催化剂的最新研究进展,并对这几条工艺路线进行了综合比较。     

铁为活性位的丙烯气相环氧化--FeOx/SBA-15催化剂上Na+添加引起的反应途径转变

研究了一种以铁为活性中心,以N2O为氧化剂的新型丙烯气相环氧化反应.研究发现,在FeOx/SBA-15催化剂上以N2O为氧化剂时丙烯氧化的主要产物为丙烯醛,添加钠盐后,反应主产物转变为环氧丙烷,表明添加碱金属盐可以实现反应路径从烯丙基氧化到环氧化的转变.考察了NaCl的添加量对催化性能的影响,结果表明,当Na/Fe比为5时具有最佳的环氧化催化性能.通过比较添加其它钠盐对催化性能的影响,发现钠离子的存在是实现反应由烯丙基氧化向环氧化转变的关键,其中NaCl的添加效果最好.     

丙烷均相和非均相选择氧化

在丙烷和氧化压很高的条件下，用各种混合金属氧化物催化剂研究了丙烷部分氧化为丙烯醛的问题。我们发现含有钼和铋的白钨矿型氧化物催化剂对于丙烷选择氧化为丙烯醛是很有效的。在这种白钨矿型催化剂中，钒钼酸铋显示出很高的催化性能，而在催化剂中加入银离子基性能会进一步改进。采用加银的钒钼酸铋催化剂在丙烷转化率为13％时，丙烯醛的选择性大于60％。对反应影响因素的研究表明反应是经由中间产物丙烯而进行的。而丙烯是在非催化的游离基过程中由丙烷生成的。     

二氧化碳和甲醇氢等离子体催化反应合成碳酸二甲酯

采用等体积浸渍法制备了Al_2O_3负载Cu催化剂,用于低温氢等离子体法研究CO_2和甲醇在石英管反应器中的催化反应性能。结果表明,Cu/Al_2O_3表面均匀分散Cu的晶体表面可以解离吸附CO_2,将电子传递到CO2分子中,生成了活化态CO_2~–物种。CO_2和甲醇在Cu/Al_2O_3表面上反应的产物有二甲醚、乙醛、丙酮、甲醇、乙醇、1,1-二甲氧基乙醇、碳酸二甲酯(DMC)、乙酸等物质,其生成DMC的转化率达9.2%。     

负载型Ni-Zn-Ce氧化物催化剂上CO_2氧化丙烷脱氢反应研究

以γ-Al2O3为载体,采用浸渍法制备系列Ni-Zn-Ce氧化物催化剂,在常压连续流动固定床微反应器上研究了上述催化剂对CO2氧化丙烷脱氢制丙烯反应的催化性能。采用BET、SEM和XRD等分析测试技术对催化剂形貌和结构进行表征。实验结果表明:催化剂中各成分的作用不同,NiO能明显提高丙烷的转化率,适量的ZnO可提高丙烯的选择性,CeO2能显著改善催化剂的抗积炭能力。     

铁为活性位的丙烯气相环氧化--不同方法制备的Fe-MCM-41的催化性能

研究了不同方法制备的Fe-MCM-41在添加钾盐前后对以N2O为氧化剂的丙烯环氧化反应的催化性能.发现添加KCl前的Fe-MCM-41上,丙烯氧化反应的主产物为丙烯醛,以直接水热合成法制备的催化剂转化率最高.添加钾盐后,反应主要产物为环氧丙烷,表明添加钾盐促使丙烯进行环氧化反应,此时以浸渍法和模板剂离子交换法制备的催化剂性能较好.紫外可见光谱表征表明,添加钾盐前,直接水热合成法制得的试样中铁主要呈四配位,可能位于分子筛骨架中,而以浸渍法和模板剂离子交换法制得的试样中含六配位的铁,添加钾盐后,各试样中主要含四配位的铁.通过比较不同方法制备的试样的催化性能,推测位于分子筛表面的四配位的铁物种为丙烯气相环氧化的活性位.     

稀土复合氧化物催化剂和载体γ-Al_2O_3的吸附性能

建立了一套具有一定特点的脉冲气固色谱装置。可在接近反应条件下进行实验。(1)利用吸附平衡数据,计算了 CO 及 O_2在载体γ-Al_2O_3上的吸附等温线、微分吸附热及吸附熵变,并分析了随温度变化吸附性能转变的规律。(2)利用不可逆吸附和热脱数据,研究了附载在γ-Al_2O_3上稀土钙钛矿型催化剂的 CO 和 O_2的吸附性能,观察到 CO 氧化的反应活性和 CO 不可逆吸附之间有一定关联;CO 从催化剂表面热脱产物为 CO_2;并发现在表面“吸饱”CO 后,对 O_2没有不可逆吸附。     

丙烷部分氧化制取丙烯醛Ⅱ.反应工艺条件和反应器结构与材质的影响

研究了反应工艺条件和反应器结构与材质在Ａｇ－Ｂｉ－Ｖ－Ｍｏ－Ｏ催化剂体系下对丙烷部分氧化制取丙烯醛反应的影响，确定较合适的反应工艺条件为：温度４９０℃，空速３０００毫升／（克催化剂小时），Ｃ３Ｈ８／Ｏ２＝０．７—０．８，Ｎ２含量为１０％—１５％。且研究表明反应器的结构与材质对催化剂的反应性能影响很大，反应器床层上端应有一定的自由空间，玻璃反应器比铁反应器能获得较高的丙烷转化率和丙烯醛收率。根据反应温度和反应器结构对丙烷氧化反应的影响，我们认为丙烷氧化制丙烯醛由丙烷均相脱氢至丙烯及丙烯进一步催化氧化生成丙烯醛两步组成     

生物还原法制备负载型钯催化剂

将微生物可在常温下还原贵金属离子的特性引入催化剂的制备过程中,利用对Pd2+具有较强还原能力的地衣芽孢杆菌(简称R08)制得负载型Pd催化剂(简称催化剂)。采用X射线光电子能谱(XPS)和透射电镜(TEM)对催化剂进行表征。XPS测定结果表明,室温下R08菌体可将γ-A l2O3载体表面上的Pd2+基本还原为Pd0;生物还原法制得的催化剂的Pd微粒的平均粒径约为5nm。将该催化剂用于2%CO-98%空气(体积分数)混合气的催化氧化反应,CO完全氧化的最低反应温度为60℃,在此温度下催化剂的活性可恒定150h,结果优于相同条件下化学浸渍法制得的催化剂。XPS表征和催化活性评价结果说明,用于CO催化氧化反应的催化剂中单原子Pd活性中心的价态为0~+2。     

生物质平台化合物糠醛的催化转化北大核心CSCD

以生物质平台化合物糠醛为原料合成液体燃料和高附加值精细化学品是当前能源化工领域的研究热点之一。综述了近年来糠醛催化转化的主要反应途径,包括糠醛的选择性氧化得到马来酸、马来酸酐、2(5H)-呋喃酮、琥珀酸、糠酸,氧化酯化为糠酸甲酯,催化加氢为糠醇、2-甲基呋喃、四氢糠醇、环戊酮、γ-戊内酯,羟醛缩合为糠叉丙酮及氧化缩合为2-呋喃基丙烯醛和2-甲基-3-(2-呋喃基)丙烯醛的催化过程;详细讨论了各种转化过程所用的催化剂、反应特征及产物收率;并对未来糠醛催化转化的研究方向和发展前景进行了展望。     

生物质平台化合物糠醛的催化转化

以生物质平台化合物糠醛为原料合成液体燃料和高附加值精细化学品是当前能源化工领域的研究热点之一。综述了近年来糠醛催化转化的主要反应途径,包括糠醛的选择性氧化得到马来酸、马来酸酐、2(5H)-呋喃酮、琥珀酸、糠酸,氧化酯化为糠酸甲酯,催化加氢为糠醇、2-甲基呋喃、四氢糠醇、环戊酮、γ-戊内酯,羟醛缩合为糠叉丙酮及氧化缩合为2-呋喃基丙烯醛和2-甲基-3-(2-呋喃基)丙烯醛的催化过程;详细讨论了各种转化过程所用的催化剂、反应特征及产物收率;并对未来糠醛催化转化的研究方向和发展前景进行了展望。     

催化剂焙烧温度及反应条件对MoOx/Al2O3丙烷氧化脱氢性能的影响

以Al2O3为载体,钼酸铵[（NH4）6Mo7O（24）·4H2O]为前驱体,采用浸渍法制备了MoO3负载质量分数为18%的18MoOx/Al2O3催化剂,并考察了催化剂焙烧温度及反应条件对丙烷氧化脱氢性能的影响。结果表明,当焙烧温度为600℃时出现MoO3晶相,焙烧温度为550℃时催化剂的反应性能最佳,丙烯选择性及收率均最大,分别为63.16%（摩尔分数,下同）,14.01%;较高的反应温度更有利于氧化脱氢反应,一定程度上抑制CO2与CO的生成,当反应温度由400℃升高到600℃时,CO2与CO的总选择性由66.77%降到24.02%;氧气的存在能抑制裂解反应的发生;一定范围内减少反应物与催化剂的接触时间并不能有效抑制深度氧化反应的发生,但是可以通过降低裂解反应的发生来提高丙烯选择性;催化剂再生实验表明积炭是催化剂失活的重要原因。     

丙烷选择氧化制丙烯醛MoPTeO/SiO2催化剂的研究

用浸渍法制备了一系列不同Te含量的MoPTeO/SiO2催化剂,考察了Te含量对丙烷选择氧化制丙烯醛性能的影响.结果表明,Te促进了中间产物丙烯向丙烯醛的转化,从而提高了反应的选择性;对催化剂进行了BET、H2-TPR、NH3-TPD等表征,结果表明,Te改善了催化剂的可还原性,并使催化剂单位表面积酸性明显增强,有利于催化剂选择氧化性能的提高.     

2-噻吩乙酸合成方法的改进

以噻吩、乙酸酐为原料,考察了不同催化剂对噻吩酰基化反应的影响;以中间产物2-乙酰噻吩(Ⅰ)为原料,研究了溶剂、相转移催化剂对中间产物氧化重排反应的影响。实验结果表明:负载型杂多酸H3PW12O40/SiO2为酰基化反应适宜催化剂。在氯仿为溶剂,适量聚乙二醇400作为相转移催化剂时,中间产物2-乙酰噻吩氧化重排生成2-噻吩乙酸甲酯(Ⅱ),(Ⅱ)经水解得产物2-噻吩乙酸(Ⅲ),经重结晶后产物产率可达66.8%。用1 H NMR,IR对产物结构进行了表征。     

强酸性阳离子树脂催化丙烯醛水合反应的研究

以强酸性阳离子树脂为催化剂,考察了在间歇式和固定床中两种不同方式下的丙烯醛水合反应情况,并研究了此类树脂催化丙烯醛水合工艺条件。结果表明,D072型强酸性树脂因其酸性强,催化丙烯醛水合反应时存在着反应温度低、转化率高等特点,但产物选择性较低;在所选两种不同反应方式中,间歇式反应需时较长,且容易控制丙烯醛分子在催化剂表面的停留时间,丙烯醛的转化率及产物3-羟基丙醛的选择性最高可达到60.00%和63.01%;在连续反应中,丙烯醛转化率仅为45.57%,产物选择性为65.24%,产率低于间歇反应。连续反应中因省略了催化剂的分离过程,并可以有效地减少丙烯醛的挥发,因此更加有利于工业化生产。     

Ti/HMS和Ti/MSU催化剂制备、表征及催化性能研究

以十二烷基胺为模板制备HMS、Ti/HMS,以十二烷基聚氧乙烯醚为模板剂制备MSU和Ti/MSU分子筛催化剂,并用X射线衍射、N2吸附-脱附对催化剂样品进行表征。利用丙烯环氧化反应、1-丁烯环氧化反应、异丙苯氧化反应对制备的催化剂进行性能评价。结果表明:纯硅HMS和MSU分子筛对上述反应没有催化活性;Ti/HMS和Ti/MSU在丙烯环氧化和1-丁烯环氧化反应活性较高;Ti/HMS和Ti/MSU在异丙苯氧化反应中具有一定的催化作用,但对产物选择性偏低。