复合氧化物负载型金催化剂在乙炔选择加氢制乙烯反应中的性能研究

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工业上获得乙烯的主要方法是烃类的热裂解,得到的乙烯中含有微量乙炔,后者的存在易对后续乙烯聚合反应产生不良影响,降低乙烯聚合产品质量。催化加氢制乙烯是消除乙炔的一种高效、高原子利用率的方法,但目前应用的 Pd系催化剂极易因高聚物绿油的产生而失活,且对乙烯的选择性也有待提高。因此,开发一种高乙烯选择性、高稳定性的加氢催化剂仍是该领域的一个重要课题。  金催化剂有一个突出的特性,就是其对单烯烃的形成具有100%的选择性。本论文分别制备了Ni、Mg改性的复合氧化物负载型金催化剂。重点对其在乙炔催化加氢制乙烯反应中的催化活性与稳定性进行了研究,探讨了不同改性金属的引入对Au组分的尺寸、形貌、化学状态等的影响。主要研究成果如下:  (1)Ni改性的Au/NiOx-Al2O3催化剂在较高反应温度下更有利于乙炔的转化。Ni含量对催化剂的催化性能影响较为明显,当Ni含量为0.3 wt.%时,乙炔的转化率较高,为24.0%,而乙烯的选择性均能够达到98.0%以上。NiOx的存在形式对催化剂的催化性能影响较大,相比低温焙烧得到的 Ni2O3与高温焙烧形成的 NiAl2O4尖晶石结构,高分散状态的NiO更有利于改善乙炔的转化率。  (2)Mg改性的Au/MgO-Al2O3催化剂具有较好的乙炔高温转化率。MgO中活泼的晶格氧可能更有利于氢气的解离,从而促进乙炔的转化。当MgO含量为3.0%时,乙炔的转化率较高,为45.0%,而乙烯的选择性均能够保持在98.0%以上。  (3)相比Au/Al2O3催化剂,Au/NiOx-Al2O3与Au/MgO-Al2O3具有更好的稳定性。200℃下,稳定性顺序大致为:Au/MgO-Al2O3>Au/NiOx-Al2O3>Au/Al2O3。研究表明,Ni、Mg的引入有效降低催化剂的酸性,从而减少积碳产生,提高稳定性。
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