本文關(guān)鍵詞：鉻基納米棒催化劑的制備和氣相氟化HCFC-133a合成HFC-134a性能的研究

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【摘要】：氟氯烴(CFCs)曾被廣泛應(yīng)用于制冷劑、發(fā)泡劑、凈化劑、溶劑、滅火劑、氣溶膠推進(jìn)劑、拋光劑等諸多領(lǐng)域。但由于CFCs分子中的氯原子在強紫外線作用下易裂解形成C1自由基,而C1自由基會消耗臭氧,因此CFCs被公認(rèn)為臭氧層損耗物質(zhì)。隨著《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》的進(jìn)一步實施,CFCs替代品的開發(fā)變得尤為重要。氟氯交換反應(yīng)是合成CFCs替代品的主要反應(yīng),用于1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)、二氟甲烷(HFC-32)、1,1,1,2,2-五氟乙烷(HFC-125)等氟代烴的合成。眾所周知,Cr2O3是氟氯交換反應(yīng)的主體催化劑,有關(guān)Cr2O3催化劑已有很多研究,然而對于不同形貌的Cr2O3催化劑在氟氯交換反應(yīng)中的應(yīng)用卻鮮有報道,因此本研究從Cr2O3催化劑的形貌上尋找突破,以期找到高催化性能的鉻基催化劑。本論文采用超聲輔助下的真空浸漬法制備了Cr2O3納米棒催化劑,含微孔的Cr2O3納米棒催化劑以及Cr2O3-Y2O3納米棒催化劑,并用于氣相氟化1,1,1-三氟-2-氯乙烷(HCFC-133a)合成HFC-134a的反應(yīng)進(jìn)行研究。通過XRD,TEM,BET,H2-TPR,XPS,NH3-TPD, Raman等技術(shù)對所制備的催化劑的物相結(jié)構(gòu)以及表面物種進(jìn)行了表征,并考察了催化劑氣相催化氟化HCFC-133a合成HFC-134a的催化性能。論文的具體研究工作如下：1、采用超聲輔助下的真空浸漬法制備了Cr2O3納米棒催化劑,沉淀法制備了Cr2O3納米粒子催化劑。考察了Cr2O3納米棒和Cr2O3納米粒子催化劑對HCFC-133a氣相氟化合成HFC-134a的反應(yīng)性能。在反應(yīng)溫度為320℃時,Cr2O3納米棒催化劑上HCFC-133a的轉(zhuǎn)化率穩(wěn)定在24.0%左右,而Cr2O3納米粒子催化劑上HCFC-133a的轉(zhuǎn)化率最高僅為18.5%。而Cr2O3納米棒催化劑的反應(yīng)比速率(0.012 μmol·m-2·s-1)是Cr2O3納米粒子催化劑的反應(yīng)比速率的兩倍(0.005μmol·m-2·s-1)。Cr2O3納米棒催化劑的高催化性能與其表面的鉻物種價態(tài)和表面酸量有關(guān)。Cr2O3納米棒催化劑中更多高價態(tài)的表面Cr物種(如Cr(Ⅵ))和更高的表面酸密度的存在是提高反應(yīng)性能的兩個十分重要的因素。2、采用超聲輔助下的真空浸漬法制備了含微孔的Cr2O3納米棒催化劑,并將其用于氣相氟化1,1,1-三氟-2-氯乙烷(HCFC-133a)合成HFC-134a的反應(yīng)進(jìn)行催化性能的研究。當(dāng)反應(yīng)溫度為320℃時,含微孔的Cr2O3納米棒催化劑對HCFC-133a的宏觀反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為28.0%,高于前一工作所制備的Cr2O3納米棒催化劑的宏觀轉(zhuǎn)化率(24.0%)。因此,微孔的構(gòu)造提高了Cr2O3納米棒催化劑對HCFC-133a的宏觀反應(yīng)轉(zhuǎn)化率,這主要是由于微孔具有吸附反應(yīng)物鹵代烴和氟化氫的作用,因此有利于加速氟氯交換反應(yīng)的反應(yīng)進(jìn)程。但因為有序Cr2O3納米棒催化劑本身存在規(guī)整的暴露晶面,有利于其催化性能的提高,而微孔的引入反而破壞了這種晶面效應(yīng),因此,使得含微孔的Cr203納米棒催化劑的“本質(zhì)”反應(yīng)速率(反應(yīng)比速率)下降。3、采用超聲輔助下的真空浸漬法制備了Cr2O3-Y2O3納米棒催化劑,并將其用于氣相氟化1,1,1-三氟-2-氯乙烷(HCFC-133a)合成HFC-134a的反應(yīng)進(jìn)行催化性能的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)反應(yīng)溫度為320℃時,Cr2O3-Y2O3納米棒催化劑對HCFC-133a的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為26.0%,略高于第三章工作所制備的Cr2O3納米棒催化劑的轉(zhuǎn)化率(24.0%)；而且Cr2O3-Y2O3納米棒催化劑的反應(yīng)比速率(0.013μmol·.-2·s-1)也略高于Cr2O3納米棒催化劑(0.012 μmol·m2·s-1)這可能是由于Cr2O3和Y2O3之間的相互作用所造成的。
【關(guān)鍵詞】：1 1 1 2-四氟乙烷 有序Cr_2O_3納米棒催化劑 高價態(tài)鉻物種 表面酸量 含微孔的Cr_2O_3納米棒
【學(xué)位授予單位】：浙江師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 引言11-12
• 1.2 氟氯交換反應(yīng)中鉻基催化劑的制備12-13
• 1.2.1 沉淀法12
• 1.2.2 浸漬法12-13
• 1.2.3 共混法13
• 1.3 催化劑性能的影響因素13-19
• 1.3.1 制備方法的影響13-14
• 1.3.2 載體的影響14
• 1.3.3 前驅(qū)體的的影響14-15
• 1.3.4 Cr含量的影響15-16
• 1.3.5 焙燒氣氛的影響16
• 1.3.6 焙燒溫度的影響16-18
• 1.3.7 助劑的影響18-19
• 1.4 鉻基催化劑的失活原因19-22
• 1.4.1 活性組分流失19-20
• 1.4.2 晶相轉(zhuǎn)變20
• 1.4.3 表面燒結(jié)20
• 1.4.4 催化劑積炭20-22
• 1.5 存在的挑戰(zhàn)22
• 1.6 課題研究意義和內(nèi)容22-24
• 1.6.1 選題依據(jù)22-23
• 1.6.2 課題研究的主要內(nèi)容23-24
• 第二章 催化劑的制備和表征24-28
• 2.1 催化劑的制備24-25
• 2.1.1 實驗所用試劑24
• 2.1.2 實驗儀器與設(shè)備24-25
• 2.1.3 催化劑的制備25
• 2.2 催化劑的評價25
• 2.3 催化劑的表征25-28
• 2.3.1 X-射線粉末衍射(XRD)25
• 2.3.2 透射電鏡(TEM)測定形貌25
• 2.3.3 比表面積測試(BET)25-26
• 2.3.4 程序升溫還原(H_2-TPR)26
• 2.3.5 X-射線光電子能譜分析(XPS)26
• 2.3.6 NH_3程序升溫脫附(NH_3-TPD)26-27
• 2.3.7 拉曼分析(Raman)27-28
• 第三章 有序Cr_2O_3納米棒和Cr_2O_3納米粒子催化劑的表征及其氣相氟化1,1,1-三氟-2-氯乙烷性能的研究28-39
• 3.1 引言28-29
• 3.2 實驗部分29-30
• 3.2.1 催化劑的制備29-30
• 3.2.2 催化劑的表征30
• 3.2.3 催化劑的活性評價30
• 3.3 實驗結(jié)果與討論30-38
• 3.3.1 Cr_2O_3-R和Cr_2O_3-P催化劑的XRD表征30-31
• 3.3.2 Cr_2O_3-R和Cr_2O_3-P催化劑的TEM表征31-32
• 3.3.3 Cr_2O_3-R和Cr_2O_3-P催化劑的比表面積和孔道結(jié)構(gòu)32-33
• 3.3.4 Cr_2O_3-R和Cr_2O_3-P催化劑的還原性能33-34
• 3.3.5 Cr_2O_3-R和Cr_2O_3-P催化劑表面的鉻物種34-35
• 3.3.6 Cr_2O_3-R和Cr_2O_3-P催化劑的表面酸性35-36
• 3.3.7 Cr_2O_3-R和Cr_2O_3-P催化劑的Raman表征36-37
• 3.3.8 Cr_2O_3-R和Cr_2O_3-P催化劑氣相氟化HCFC-133a合成HFC-134a反應(yīng)性能比較37-38
• 3.4 結(jié)論38-39
• 第四章 含微孔的Cr_2O_3納米棒催化劑的表征及其氣相氟化1,1,1-三氟-2-氯乙烷性能的研究39-46
• 4.1 引言39-40
• 4.2 實驗部分40-41
• 4.2.1 催化劑的制備40
• 4.2.2 催化劑的表征40-41
• 4.2.3 催化劑的活性評價41
• 4.3 結(jié)果與討論41-45
• 4.3.1 含微孔的Cr_2O_3納米棒催化劑的XRD表征41-42
• 4.3.2 含微孔的Cr_2O_3納米棒催化劑的TEM表征42
• 4.3.3 含微孔的Cr_2O_3納米棒催化劑的比表面積和孔道結(jié)構(gòu)42-43
• 4.3.4 含微孔的Cr_2O_3納米棒催化劑的Raman表征43-44
• 4.3.5 含微孔的Cr_2O_3納米棒催化劑氣相氟化HCFC-133a合成HFC-134a反應(yīng)性能44-45
• 4.4 結(jié)論45-46
• 第五章 Cr_2O_3-Y_2O_3納米棒催化劑的表征及其氣相氟化1,1,1-三氟-2-氯乙烷性能的研究46-51
• 5.1 引言46
• 5.2 實驗部分46-47
• 5.2.1 催化劑的制備46-47
• 5.2.2 催化劑的表征47
• 5.2.3 催化劑的活性評價47
• 5.3 結(jié)果與討論47-50
• 5.3.1 Cr_2O_3-Y_2O_3納米棒催化劑的XRD表征47-48
• 5.3.2 Cr_2O_3-Y_2O_3納米棒催化劑的TEM表征48-49
• 5.3.3 Cr_2O_3-Y_2O_3納米棒催化劑的比表面積和孔道結(jié)構(gòu)49
• 5.3.4 Cr_2O_3-Y_2O_3納米棒催化劑氣相氟化HCFC-133a合成HFC-134a反應(yīng)性能49-50
• 5.4 結(jié)論50-51
• 參考文獻(xiàn)51-58
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果58-60
• 致謝60-61

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 于洪波;謝遵運;王月娟;羅孟飛;;高比表面積Cr_2O_3的制備和氣相氟化HCFC-133a合成HFC-134a的性能研究[J];有機氟工業(yè);2012年02期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張文霞;鉻基納米棒催化劑的制備和氣相氟化HCFC-133a合成HFC-134a性能的研究[D];浙江師范大學(xué);2016年

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本文編號：880091