论文部分内容阅读
随着石油价格的不断上涨以及天然气探明储量的不断增加，将廉价的低碳烷烃直接转化为更有价值的含氧化合物和烯烃具有广泛的应用前景。低碳烷烃选择氧化的难点在于烷烃的高转化率和目标产物的高选择性难以兼得，这仍是具有挑战性的工作。钼基和钒基催化剂是低碳烷烃选择氧化的两类主要催化剂，而碱金属等助剂的添加有利于目标产物选择性的提高。因此，如何研制多组分，多功能高分散隔离活性位催化剂以及探索最佳的反应条件是提高低碳烷烃转化率和目标产物选择性的关键。 本论文基于文献调研以及本组前期研究工作，选择Mo、V为活性组分，具有高比表面积的三维立方孔道结构KIT-6为载体，用水热法制备掺杂型Mo-KIT-6、K/Mo-KIT-6和V-KIT-6系列催化剂。考察pH值、活性组分掺杂量等因素对催化剂的结构和性能的影响。用XRD、TEM、SEM、FT-IR和UV-Vis等手段对催化剂的物化性质、孔道结构、形貌和活性组分存在状态进行表征。在固定床微型反应装置上对丙烷选择氧化反应性能进行评价，用气相色谱对反应产物进行在线定性定量分析。实验表明：原位掺杂的Mo-KIT-6和V-KIT-6系列催化剂在低活性组分掺杂量时(Mo：Si<5％，molarratio)保持KIT-6介孔的三维立方孔道结构。随着Mo、V含量的增加，KIT-6的三维立方结构逐渐被破坏，催化剂的比表面积和孔体积有一定的下降，平均孔径略微增加，而碱金属的改性促进了活性金属由聚合态向高分散隔离态的转变。 考察了所制备系列的催化剂在丙烷选择氧化反应中的催化性能，研究结果表明：在催化剂0.5K/12Mo-KIT-6上，温度525℃时，丙烷转化率为45.2％；获得最高的含氧化合物和烯烃收率分别是12.4％和10.6％。