本文關(guān)鍵詞：乙醇蒸氣預(yù)處理Cr基催化劑對(duì)丙烷脫氫性能的影響（英文）

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【摘要】：丙烯是僅次于乙烯的重要有機(jī)化工基礎(chǔ)原料,廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)聚丙烯、丙烯醛、丙烯酸、甘油、異丙醇、聚丙烯氰、丁辛醇等化工產(chǎn)品.近年來,隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,丙烯下游產(chǎn)品的需求量迅速上漲,極大地促進(jìn)了全球?qū)Ρ┑男枨?負(fù)載型氧化基催化劑因其良好的催化性能和低廉的生產(chǎn)成本而被廣泛應(yīng)用于低碳烷烴脫氫反應(yīng)中,Catofin,Linde及FBD工藝使用的就是Cr_2O_3/γ-Al_2O_3催化劑.丙烷脫氫過程中,擔(dān)載型氧化鉻催化劑Cr物種的價(jià)態(tài)、配位結(jié)構(gòu)及與載體之間的相互作用會(huì)影響其催化性能.催化反應(yīng)過程中,丙烷分子吸附在Cr-O上進(jìn)行活化反應(yīng),因而研究清楚催化劑的活性物種是非常重要的.綜合文獻(xiàn),一部分研究者認(rèn)為Cr~(6+)為反應(yīng)的活性中心,在反應(yīng)初期與丙烷接觸立即被還原為活性比較弱的Cr~(3+).隨著原位表征技術(shù)的發(fā)展,一些研究者認(rèn)為,八面體配位結(jié)構(gòu)的Cr~(3+)物種為催化反應(yīng)的活性中心,四面體配位結(jié)構(gòu)的Cr~(6+)僅僅是Cr~(3+)活性物種的前驅(qū)體,而且Cr~(6+)并沒有被發(fā)現(xiàn)具有催化活性.但何種Cr物種是脫氫活性中心,至今仍沒有一致結(jié)論,這是值得繼續(xù)關(guān)注和解決的問題.同時(shí),浸漬法制備催化劑的過程中,金屬前驅(qū)體、浸漬溶劑、干燥時(shí)間、干燥溫度及焙燒時(shí)間和溫度等因素會(huì)影響所制備催化劑的催化活性.我們采用等體積浸漬法制備催化劑,并用飽和乙醇蒸氣對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理,以丙烷脫氫為探針反應(yīng)研究了預(yù)處理對(duì)催化劑脫氫反應(yīng)性能的影響,采用X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)、程序升溫還原(H_2-TPR)、X射線光電子能譜(XPS)和紫外-可見光譜(UV-Vis)等表征手段,揭示催化反應(yīng)的活性中心及反應(yīng)機(jī)理.在無氧脫氫反應(yīng)中,經(jīng)過乙醇蒸氣預(yù)處理的催化劑CrH-Et催化活性稍高于原始催化劑CrH.在二氧化碳參與的反應(yīng)中,催化劑CrH-Et催化活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于CrH.當(dāng)C_3H_8:CO_2:He=1:5:4時(shí)達(dá)到最佳效果,CrH-Et的丙烷轉(zhuǎn)化率為41.4%,丙烯選擇性為84.8%,同樣條件下CrH的催化活性和丙烯選擇性分別為28.0%和85.9%.但是乙醇作為浸漬溶劑,對(duì)催化劑并沒有促進(jìn)作用.XRD和TEM結(jié)果表明,Cr均勻分散在載體表面,Cr粒子簇的大小并不影響催化劑的催化活性.H_2-TPR,XPS和UV-Vis結(jié)果說明,經(jīng)過乙醇蒸氣預(yù)處理后催化劑中的Cr~(6+)被還原成低價(jià)Cr,因而可以證明Cr~(6+)不是催化劑的活性中心.Cr~(3+)作為活性中心而存在,Cr~(6+)僅作為活性組分的前驅(qū)體而存在.而在反應(yīng)過程中,Cr~(3+)容易被反應(yīng)中生成的H_2還原成非活性組分.相對(duì)于催化劑CrH,經(jīng)過乙醇蒸氣預(yù)處理的催化劑(CrH-Et)上部分還原后的低價(jià)Cr更容易被CO_2重新氧化成Cr~(6+).即在反應(yīng)過程中,CrH-Et能保持相對(duì)CrH更多的活性組分,因而保持更高的催化活性.
【作者單位】： 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所潔凈能源國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(籌);中國(guó)科學(xué)院大學(xué);
【基金】：the financial support from China Postdoctoral Science Foundation (2014M560224)
【分類號(hào)】：O643.36;TQ221.212
【正文快照】： 1. Introduction Propyleneisanimportantintermediateintheproductionof polymersandotherchemicalcompoundsthatarewidelyused inpetrochemicaland polymer based processes[1 4].At pre sent, the majority of propylene is obtained by conventional cracking reactio，

本文編號(hào)：1258003