本文關(guān)鍵詞：氧化預(yù)處理活性炭載體負(fù)載鉍催化劑及其乙炔氫氯化性能研究

  更多相關(guān)文章： 乙炔氫氯化 鉍催化劑 活性炭 氧化處理

【摘要】：聚氯乙烯(PVC)在國民經(jīng)濟中具有重要作用,廣泛應(yīng)用于建筑、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、科技等各行各業(yè)中。氯乙烯單體(VCM)是聚氯乙烯不可替代的原料。由于我國“貧油富煤”的能源現(xiàn)狀,電石乙炔法(乙炔氫氯化反應(yīng))合成氯乙烯在我國一直占據(jù)主導(dǎo)地位,該法以活性炭負(fù)載HgCl2為催化劑。由于汞排放造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,使聚氯乙烯行業(yè)面臨嚴(yán)峻考驗,因此研究綠色無汞催化劑以取代汞催化劑具有重要的現(xiàn)實意義。活性炭負(fù)載金屬催化劑是目前無汞催化劑研究的重要對象之一,作為負(fù)載型無汞催化劑的重要組成部分,載體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)直接影響著催化劑的催化性能。對載體的預(yù)處理是改善載體性質(zhì)的重要手段。通過預(yù)處理可達(dá)到改變活性炭載體的物理及化學(xué)性質(zhì)的目的,從而改善催化劑的催化性能。本論文以活性炭負(fù)載非貴金屬鉍催化劑為無汞催化劑的研究對象,考察了氧化預(yù)處理活性炭載體及金屬助劑對處理后活性炭載體負(fù)載鉍催化劑催化性能的影響。利用N_2吸附脫附(BET表征)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X-射線粉末衍射分析(XRD)、程序升溫還原(H_2-TPR)、熱重(TG)、傅里葉-紅外(FT-IR)、Boehm滴定、X射線光電子能譜(XPS)等表征手段對載體和催化劑進(jìn)行了分析,說明了預(yù)處理后活性炭載體結(jié)構(gòu)與催化劑催化性能之間的構(gòu)效關(guān)系。主要工作及結(jié)果如下:(1)探究了HNO_3、H_2SO_4、H_2O_2和KMnO_4等試劑氧化預(yù)處理活性炭對鉍催化劑乙炔氫氯化催化性能的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同氧化性試劑預(yù)處理的催化劑活性都有所提高,順序為H_2O_2HNO_3≈H_2SO_4KMnO_4,KMnO_4、H_2SO_4和HNO_3預(yù)處理后活性炭表面的含氧官能團(tuán)含量有所增加,但活性炭的比表面積有不同程度的降低,影響催化劑的活性。H_2O_2預(yù)處理后催化劑的催化活性較佳,且H_2O_2預(yù)處理時催化劑的催化活性與其濃度有關(guān):濃度升高時,預(yù)處理后催化劑的活性(乙炔轉(zhuǎn)化率)增加較大,但濃度過高時催化劑活性有所降低。其中15%H_2O_2預(yù)處理活性炭后催化劑的催化活性最佳。表征結(jié)果說明適宜濃度的H_2O_2預(yù)處理活性炭會增加載體表面含氧基團(tuán)和活性炭的比表面積及孔容,這有利于活性組分的負(fù)載和分散,以及活性組分物種在載體上形成較好的結(jié)晶狀態(tài),增強活性組分物種與載體之間作用力,使得催化劑活性提高。H_2O_2濃度過高時,會對催化劑的孔道結(jié)構(gòu)破壞導(dǎo)致活性炭載體的比表面積和孔容降低,降低催化劑的活性。(2)考察了HNO_3、H_3PO_4、CH3COOH和B2O_3溶液處理AC-H_2O_2活性炭對催化劑的乙炔氫氯化催化性能的影響,不同酸處理后催化劑性能從高到低所對應(yīng)的順序為CH3COOHHNO_3H_3PO_4B2O_3。HNO_3處理后催化劑的活性增加,但催化劑的穩(wěn)定性較差;H_3PO_4處理時對催化劑的催化性能影響不大;B2O_3處理后催化劑的催化性能降低;CH3COOH處理后催化劑的催化性能最佳。對催化劑和載體的表征結(jié)果說明,CH3COOH處理后活性炭載體的物理結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯變化,活性炭表面含氧官能團(tuán)(主要是羥基和羧基)增加,使載體表面極性增加,有利于對活性組分的吸附和金屬分散,使催化劑表面活性中心的數(shù)目增加,活性組分與載體作用增強,催化劑的催化活性提高。(3)考察了Zn、Fe、Mg、K、La、Ce等金屬助劑對處理后活性炭負(fù)載鉍催化劑乙炔氫氯化催化性能的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)催化活性順序為:ZnBiFeLaMg≈CeK。Zn助劑的添加可改善Bi/AC-H_2O_2-A的活性,K助劑的添加會降低催化劑的催化活性。表征結(jié)果表明,Zn助劑添加后增加了活性組分在催化劑表面的分散,使催化劑的活性中心增加,從而使Zn-Bi/AC-H_2O_2-A催化劑表現(xiàn)出較高的乙炔氫氯化催化活性,但催化劑在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的積炭易使催化劑失活。K助劑添加后,反應(yīng)過程中的積炭量增加,堵塞了催化劑的部分孔道,減少了催化劑的活性位點從而導(dǎo)致催化活性下降,不利于改善Bi/AC-H_2O_2-A催化劑的性能。
【關(guān)鍵詞】：乙炔氫氯化 鉍催化劑 活性炭 氧化處理
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(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4-6
• Abstract6-11
• 第一章 綜述11-22
• 1.1 聚氯乙烯的概述11-12
• 1.2 無汞催化劑研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 貴金屬催化體系13-15
• 1.2.2 非貴金屬催化體系15-17
• 1.2.3 非金屬催化體系17
• 1.3 活性炭載體的氧化預(yù)處理研究17-18
• 1.4 本論文的研究意義18-19
• 1.5 本論文的技術(shù)路線及研究內(nèi)容19-22
• 1.5.1 技術(shù)路線19-20
• 1.5.2 研究內(nèi)容20-22
• 第二章 實驗部分22-29
• 2.1 材料與試劑22
• 2.2 實驗裝置與分析儀器22-24
• 2.3 催化劑的制備24-25
• 2.3.1 活性炭飽和吸水率的測定24
• 2.3.2 活性炭的預(yù)處理24
• 2.3.3 活性組分溶液的配制24
• 2.3.4 催化劑制備24-25
• 2.4 催化劑的表征25-27
• 2.4.1 N_2吸附-脫附25
• 2.4.2 掃描電鏡（SEM）和EDS元素分析25
• 2.4.3 透射電鏡（TEM）25
• 2.4.4 X-射線粉末衍射分析（XRD）25
• 2.4.5 紅外分析（FT-IR）25-26
• 2.4.6 程序升溫還原（H_2-TPR）26
• 2.4.7 熱重分析（TG）26
• 2.4.8 X射線光電子能譜（XPS）26
• 2.4.9 Boehm滴定法測載體表面含氧官能團(tuán)的含量26-27
• 2.5 催化劑的評價27-28
• 2.6 產(chǎn)物分析和評價指標(biāo)28-29
• 第三章 氧化性試劑預(yù)處理活性炭對鉍催化劑乙炔氫氯化性能影響的研究29-43
• 3.1 實驗部分30-31
• 3.1.1 載體的預(yù)處理30
• 3.1.2 催化劑的制備30
• 3.1.3 催化劑的性能評價30-31
• 3.2 結(jié)果與討論31-41
• 3.2.1 氧化試劑預(yù)處理活性炭對鉍催化劑乙炔氫氯化催化性能的影響31-35
• 3.2.1.1 氧化性試劑預(yù)處理活性炭負(fù)載鉍催化劑的催化性能31-32
• 3.2.1.2 催化劑的表征32-35
• 3.2.2 H_2O_2濃度對鉍催化劑乙炔氫氯化催化性能的影響35-41
• 3.2.2.1 載體的預(yù)處理35
• 3.2.2.2 催化劑的制備35
• 3.2.2.3 不同H_2O_2濃度預(yù)處理活性炭負(fù)載鉍催化劑的催化性能35-36
• 3.2.2.4 載體和催化劑的表征36-41
• 3.3 本章小結(jié)41-43
• 第四章 酸-雙氧水處理活性炭對鉍催化劑乙炔氫氯化催化性能影響的研究43-56
• 4.1 實驗部分43-44
• 4.1.1 載體的處理43
• 4.1.2 催化劑的制備43-44
• 4.1.3 催化劑的性能評價44
• 4.2 結(jié)果與討論44-55
• 4.2.1 不同酸處理AC-H_2O_2活性炭對鉍催化劑乙炔氫氯化催化性能的影響44-52
• 4.2.1.1 不同酸處理后鉍催化劑的催化性能44-45
• 4.2.1.2 載體及催化劑的表征45-52
• 4.2.2 醋酸處理AC-H_2O_2活性炭負(fù)載鉍催化劑條件的優(yōu)化52-55
• 4.2.2.1 醋酸濃度對催化劑催化性能的影響52-53
• 4.2.2.2 H_2O_2和CH_3COOH的處理順序?qū)Υ呋瘎┐呋阅艿挠绊?/span>53-54
• 4.2.2.3 不同活性炭載體對催化劑催化性能的影響54-55
• 4.3 本章小結(jié)55-56
• 第五章 金屬助劑對AC-H_2O_2-A活性炭負(fù)載鉍催化劑乙炔氫氯化催化性能影響的研究56-67
• 5.1 實驗部分56-57
• 5.1.1 載體的處理56-57
• 5.1.2 催化劑的制備57
• 5.1.3 催化劑的性能評價57
• 5.2 結(jié)果與討論57-66
• 5.2.1 金屬助劑對鉍催化劑乙炔氫氯化催化性能的影響57-62
• 5.2.1.1 添加金屬助劑后鉍催化劑的催化性能57-58
• 5.2.1.2 催化劑的表征58-62
• 5.2.2 K助劑對鉍催化劑乙炔氫氯化催化性能的影響62-66
• 5.2.2.1 K含量對催化劑的催化性能的影響62-63
• 5.2.2.2 催化劑表征63-66
• 5.3 本章小結(jié)66-67
• 第六章 結(jié)論與展望67-70
• 6.1 結(jié)論67-68
• 6.2 展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 研究生期間發(fā)表的論文74-75
• 致謝75

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 ;丙烯睛生產(chǎn)的新技術(shù)[J];湖南化工;1972年01期

2 汪洋;陳飛;陳豐秋;詹曉力;;多組分鉬鉍催化劑上丙烯氨氧化反應(yīng)的原位漫反射紅外光譜研究[J];高�；瘜W(xué)工程學(xué)報;2008年03期

3 金勝明,唐謨堂,陽衛(wèi)軍;從氯鹽體系制備丙烯氨氧化用催化劑(Ⅱ)——含鉍催化劑的活性評價[J];中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2001年04期

4 賈金超;李小港;羅國華;周凱;魏飛;;乙炔氫氯化制氯乙烯反應(yīng)中水蒸汽對銅鉍催化劑活性組分的穩(wěn)定作用[J];過程工程學(xué)報;2012年03期

5 ;[J];;年期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 金勝明;C_3烴氨氧化鉬鉍催化劑的制備、表征、評價及理論研究[D];中南大學(xué);2001年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王嬌嬌;氧化預(yù)處理活性炭載體負(fù)載鉍催化劑及其乙炔氫氯化性能研究[D];新疆大學(xué);2016年

2 趙璐;新型鉍催化劑的合成及其催化二氧化碳與環(huán)氧化物制備碳酸酯的研究[D];中南民族大學(xué);2013年

，

本文編號：929023