论文部分内容阅读
过氧化氢(H2O2)作为一种绿色环保的氧化剂，经常被应用在医疗、染色、造纸、军事和环境等领域，其中蒽醌加氢自氧化法制备过氧化氢是目前工业上最常用的方法。蒽醌法中加氢工段是生产过氧化氢的关键步骤，Pd/γ-Al2O3催化剂是目前蒽醌加氢反应最常采用的催化剂。然而，Pd/γ-Al2O3催化剂还存在金属分散度低和催化性能不足的缺点。本论文通过溶胶凝胶法制备了磷掺杂和镁掺杂的Al2O3-xM载体(M代表P或Mg，x代表M的掺杂量，wt%)，考察了载体改性对Pd/Al2O3-M催化剂蒽醌加氢反应的影响；通过一系列表征技术，考察了载体、催化剂的物化性质，探究了催化剂的结构和表面性质与催化性能之间的关系。
首先，考察了载体中P掺杂量对载体Al2O3-xP和催化剂Pd/Al2O3-xP物化性质以及蒽醌加氢反应活性的影响。表征结果表明，对载体进行磷掺杂改性后，可以提高载体的晶型转变温度，增强载体的热稳定性；增加载体弱酸位数量，减少载体强酸性数量。负载Pd(Pd负载量为0.6wt%)后，催化剂表面具有较多的P-OH键，对Pd有较好的锚定作用，增加了Pd的分散度，有更多的活性位点。催化性能评价结果表明，当P掺入量为1wt%时，催化剂Pd/Al2O3-1P的催化性能最佳，加氢效率可达9.7g/L，与未掺P的催化剂Pd/Al2O3相比提升了38%，2-乙基蒽氢醌选择性也略有上升；Pd/Al2O3-1P催化剂在六次循环后仍能保持较高活性和选择性。Pd/Al2O3催化剂失活的主要原因是Pd流失和深度加氢产物沉积在催化剂上所致。
其次，考察了载体Mg掺杂和煅烧温度对催化剂Pd/Al2O3-xMg(Pd负载量为0.3wt%)物化性质和蒽醌加氢性能的影响。表征结果显示，载体煅烧温度的提高增加了载体孔径，降低了载体比表面积和孔容；对载体进行镁掺杂后可以提高载体的中强碱性，降低载体的强酸性，950℃焙烧的载体Al2O3-Mg具有适中的碱性和较少的强酸位。当Mg掺入量为1wt%时，催化剂Pd/Al2O3-1Mg的分散度最高，Pd颗粒尺寸最小。催化活性结果表明，蒽醌加氢反应活性随镁含量增加呈现先增加后降低的规律，载体焙烧温度950℃、Mg含量为1wt%的催化剂Pd/Al2O3-1Mg表现出最高的催化活性，加氢效率达到7.1g/L。
首先，考察了载体中P掺杂量对载体Al2O3-xP和催化剂Pd/Al2O3-xP物化性质以及蒽醌加氢反应活性的影响。表征结果表明，对载体进行磷掺杂改性后，可以提高载体的晶型转变温度，增强载体的热稳定性；增加载体弱酸位数量，减少载体强酸性数量。负载Pd(Pd负载量为0.6wt%)后，催化剂表面具有较多的P-OH键，对Pd有较好的锚定作用，增加了Pd的分散度，有更多的活性位点。催化性能评价结果表明，当P掺入量为1wt%时，催化剂Pd/Al2O3-1P的催化性能最佳，加氢效率可达9.7g/L，与未掺P的催化剂Pd/Al2O3相比提升了38%，2-乙基蒽氢醌选择性也略有上升；Pd/Al2O3-1P催化剂在六次循环后仍能保持较高活性和选择性。Pd/Al2O3催化剂失活的主要原因是Pd流失和深度加氢产物沉积在催化剂上所致。
其次，考察了载体Mg掺杂和煅烧温度对催化剂Pd/Al2O3-xMg(Pd负载量为0.3wt%)物化性质和蒽醌加氢性能的影响。表征结果显示，载体煅烧温度的提高增加了载体孔径，降低了载体比表面积和孔容；对载体进行镁掺杂后可以提高载体的中强碱性，降低载体的强酸性，950℃焙烧的载体Al2O3-Mg具有适中的碱性和较少的强酸位。当Mg掺入量为1wt%时，催化剂Pd/Al2O3-1Mg的分散度最高，Pd颗粒尺寸最小。催化活性结果表明，蒽醌加氢反应活性随镁含量增加呈现先增加后降低的规律，载体焙烧温度950℃、Mg含量为1wt%的催化剂Pd/Al2O3-1Mg表现出最高的催化活性，加氢效率达到7.1g/L。