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以分子氧为氧化剂,乙烷和丙烷直接选择氧化生成醛类含氧化合物是低碳烷烃有效利用研究中的巨大挑战之一,乙烷及丙烷选择氧化反应过程的研究工作对于低碳烷烃的活化和直接转化具有重要意义。本论文致力于担载型高分散催化剂体系上乙烷和丙烷分子氧选择氧化反应生成醛类含氧化合物的研究。 本论文首先考察了不同纯硅载体催化剂上乙烷选择氧化反应性能,确定SBA-15为该反应的最佳载体。采用浸渍法制备了钾修饰的SBA-15担载的钒基及钼基催化剂,并考察了在该类催化剂上乙烷及丙烷选择氧化生成醛类(甲醛、乙醛和丙烯醛)含氧化合物的催化反应性能;为探索催化剂的结构及物化性质与催化性能之间的关系,采用XRD、UV-Vis、FT-IR、UV-Raman、H2-TPR等方法对样品进行了分析与表征。对不同担载量的钒基及钼基催化剂研究结果表明,在低载量时,活性组分主要以高分散隔离活性位的形式存在。 在高分散隔离活性位的V0.25/SBA-15和Mo0.75/SBA-15催化剂上进行的乙烷选择氧化反应,其总醛收率分别为2.2%和4.2%。在上述催化剂上引入碱金属K发现,乙烷的转化活性及总醛的选择性都有了明显提高,在K0.5-Vo0.75/SBA-15和K0.25-Mo0.75/SBA-15分别获得了2.7%和8.5%的总醛收率,其中在后者上获得了5.2%的乙醛,据我们所知,这是文献报道中乙烷选择氧化反应生成醛类氧化物的总醛及乙醛收率最高的体系之一。 将上述催化剂体系应用于丙烷选择氧化反应中,研究结果表明,未引入K的钒、钼基催化剂的丙烷氧化活性较好,而K的加入不但抑制了丙烷的氧化活性,还降低了醛类产物的选择性。高分散隔离活性催化剂和良好的还原性有利于乙烷选择氧化反应的进行。