本文關(guān)鍵詞：用于丙烷脫氫反應(yīng)的鉻催化劑的制備及其改性研究

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【摘要】：目前,CrO_x和Pt系催化劑是丙烷催化脫氫常用的兩種催化劑。鉻系催化劑因其良好的催化性能以及價(jià)格優(yōu)勢(shì)受到廣泛的關(guān)注。本文采用兩種制備方法制備了Cr系催化劑,在浸漬法的基礎(chǔ)上,對(duì)催化劑添加助劑進(jìn)行改性研究。首先以酒精共沉淀法制備了不同含量的Cr/Al_2O_3催化劑(Co-Cr/Al)。通過(guò)各種表征方法,分析Cr/Al_2O_3催化劑的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性。通過(guò)對(duì)比評(píng)價(jià),確定了最佳的鉻含量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明酒精共沉淀法制備的Cr/Al_2O_3催化劑具有活性氧化鋁的XRD特征峰,比表面積較大,活性組分和載體之間存在相互作用。隨著各含量的變化,催化劑表面上Cr~(6+)/Cr~(3+)的比值在不斷減少,當(dāng)鉻含量在7.5%時(shí),Cr~(6+)/Cr~(3+)的比值為0.83。另外確定了最佳的鉻含量為7.5%,其對(duì)應(yīng)的丙烷轉(zhuǎn)化率為62%,丙烯選擇性為91%。但是,酒精共沉淀法實(shí)驗(yàn)重復(fù)性比較差,制備過(guò)程中影響因素較多,易造成藥品浪費(fèi),污染環(huán)境。其次,用浸漬法制備Cr/Al催化劑(Im-Cr/Al)并研究了最佳浸漬量,以及最佳老化溫度,并將兩種方法制備的催化劑進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明:其最佳浸漬量為5%,5.0Cr/Al催化劑的丙烷轉(zhuǎn)化率為43%,丙烯選擇性為94~95%。最佳的老化溫度為25℃,和Co-Cr/Al催化劑相比,Im-Cr/Al催化劑的表面酸性位點(diǎn),尤其是堿性位點(diǎn)都比較少,活性組分和載體之間的結(jié)合力較弱,催化劑表面上的易形成聚合態(tài)的鉻物系,這些都有利于催化劑催化活性的提高。但Co-Cr/Al催化劑比表面積較大,其表面上有更多的有利于丙烷脫氫的鉻活性位點(diǎn),因此有較高的催化活性。盡管如此,浸漬法實(shí)驗(yàn)重復(fù)性比較好,有利于研究催化劑活性組分的催化機(jī)理,因此決定在后續(xù)的研究中采用浸漬法制備催化劑。最后對(duì)Im-Cr/Al催化劑進(jìn)行改性研究,希望通過(guò)助劑的添加,在同等或者降低鉻含量的基礎(chǔ)可以提高催化劑的催化活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在添加的Ca、Mo、La、Fe、Zn、Y、Cu、Ni Sn等助劑中,Ni助劑對(duì)Cr/Al催化劑催化性能影響最大。經(jīng)過(guò)表征,Ni的添加增加了催化劑表面上弱堿性位的百分含量,同時(shí)減弱了催化劑表面上弱酸性的百分含量,而且Ni物系以及鉻物系存在相互作用,催化劑表面上增加了聚合態(tài)Cr物系和還原態(tài)的Cr~(3+)物系,這都有利于催化劑催化性能的提高。2.5Cr-Ni/Al催化劑的初始轉(zhuǎn)化率(47%)比2.5Cr/Al催化劑的初始轉(zhuǎn)化率(29%)高18%,兩者的丙烯選擇性相差不大。
【關(guān)鍵詞】：酒精共沉淀法 浸漬法 Cr-Ni/Al催化劑 Cr物系
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O643.36
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-19
• 1.1 丙烷脫氫制丙烯研究的背景和意義8
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-10
• 1.3 丙烷脫氫制備丙烯的催化劑體系10-15
• 1.3.1 鉑系催化劑10
• 1.3.2 鉻系催化劑10-14
• 1.3.3 其他體系的催化劑14-15
• 1.4 催化劑制備方法15-16
• 1.5 丙烷脫氫理論熱力學(xué)計(jì)算分析16-18
• 1.6 本課題選題依據(jù)及主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分19-23
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料與試劑19-20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備20
• 2.3 催化劑的表征方法20-21
• 2.3.1 X-射線(xiàn)衍射（XRD）20
• 2.3.2 低溫氮?dú)馕锢砦?脫附測(cè)試20-21
• 2.3.3 氨氣/二氧化碳程序升溫（NH_3/CO_2-TPD）21
• 2.3.4 程序升溫還原（H_2-TPR）21
• 2.3.5 X射線(xiàn)電子能譜（XPS）21
• 2.3.6 紫外可見(jiàn)漫反射（UV-Vis DRS）21
• 2.4 催化劑的評(píng)價(jià)方法21-22
• 2.5 催化劑性能的計(jì)算方法22-23
• 第三章 酒精共沉淀法制備Cr/Al_2O_3催化劑及其性能的研究23-35
• 3.1 引言23
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分23-24
• 3.3 Cr/Al_2O_3催化劑的表征24-31
• 3.3.1 Cr/Al_2O_3催化劑的XRD分析24
• 3.3.2 Cr/Al_2O_3催化劑的低溫氮?dú)馕?脫附24-25
• 3.3.3 Cr/Al_2O_3催化劑的NH_3/CO_2-TPD分析25-27
• 3.3.4 Cr/Al_2O_3催化劑的程序升溫還原（H_2-TPR）分析27-29
• 3.3.5 Cr/Al_2O_3催化劑XPS分析29-30
• 3.3.6 Cr/Al_2O_3催化劑的Uv-vis光譜分析30-31
• 3.4 Cr/Al_2O_3催化劑的催化脫氫性能分析31-34
• 3.4.1 Cr/Al_2O_3催化劑的催化脫氫性能分析31
• 3.4.2 Cr/Al_2O_3催化劑的再生性能分析31-34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 第四章 浸漬法制備Cr/Al催化劑及其性能的研究35-45
• 4.1 引言35
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分35
• 浸漬法制備Cr/Al催化劑35-36
• 4.3 浸漬法、酒精共沉淀制備Cr/Al催化劑的對(duì)比表征分析36-41
• 4.3.1 Cr/Al催化劑的XRD分析36
• 4.3.2 Cr/Al催化劑的低溫氮?dú)馕?脫附分析36-37
• 4.3.3 Cr/Al催化劑的NH_3/CO_2-TPD分析37-39
• 4.3.4 Cr/Al催化劑的程序升溫還原（H_2-TPR）分析39
• 4.3.5 Cr/Al催化劑XPS分析39-41
• 4.4 Cr/Al催化劑的催化脫氫性能分析41-44
• 4.4.1 浸漬法Cr/Al催化劑的催化脫氫性能分析41
• 4.4.2 Cr/Al催化劑的浸漬溫度的分析41-42
• 4.4.3 不同制備方法的Cr/Al催化劑催化性能分析42-44
• 4.5 本章小結(jié)44-45
• 第五章 浸漬法Cr/Al催化劑改性研究45-63
• 5.1 引言45
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分45
• 5.3 Cr-Ni/Al催化劑的表征45-55
• 5.3.1 Cr-Ni/Al催化劑的XRD分析45-46
• 5.3.2 Cr/Al_2O_3催化劑的低溫氮?dú)馕?脫附46-47
• 5.3.3 Cr-Ni/Al催化劑的NH_3/CO_2-TPD分析47-49
• 5.3.4 Cr-Ni/Al催化劑的程序升溫還原（H_2-TPR）分析49-51
• 5.3.5 Cr/Al_2O_3催化劑XPS分析51-54
• 5.3.6 Cr/Al_2O_3催化劑的Uv-vis光譜分析54-55
• 5.4 Cr/Al催化劑的催化脫氫性能分析55-62
• 5.4.1 對(duì)不同Cr含量的Cr/Al催化劑的改性研究55-58
• 5.4.2 Cr-Ni//Al催化劑的再生性能分析58-62
• 5.5 本章小結(jié)62-63
• 第六章 全文總結(jié)63-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 攻讀研究生階段所取得的成績(jī)70-71
• 致謝71

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