论文部分内容阅读
甲烷脱氢芳构化反应是甲烷活化与转化的一条有效的途径。经过近十年的研究探索，在甲烷活化、芳构化机理方面均已取得了重要的成果，并形成了一些主要的观点。但就催化剂反应性能的改进方面，却一直未有大的突破，催化剂的积炭失活依旧严重地制约着该反应的工业化进程。鉴于此，本论文工作的重点是开发具有较强的容碳和消碳能力的Mo基分子筛催化剂，改善催化剂的反应稳定性。在参考大量国内外相关文献的基础上，系统地考察了分子筛载体的预处理、催化剂的制备方法等对催化剂反应性能的影响，并借助于一些现代物理、化学表征手段研究了催化剂上Mo物种的落位及其与分子筛间的相互作用、催化剂的酸性质等对催化剂反应性能的影响；研究了反应后催化剂上积炭物种的类型，探讨了造成催化剂失活的原因与再生的方式和条件。 通过考察分子筛硅铝比对催化剂性能的影响，发现分子筛的酸中心类型和酸强度分布严重地影响着催化剂的反应性能，Si／Al比大的催化剂积炭严重，芳烃选择性低：Si／Al比在20～70范围内的催化剂反应性能较好。 考察了催化剂的制备方法、Mo负载量、过渡金属助剂等对Mo／HZSM-5催化剂的反应性能的影响。结果表明浸渍法制备的6Mo／HZSM-5催化剂上Mo物种在分子筛内外表面的分布比例适当、催化剂的酸强度适中，因此表现出较好的反应性能。Cr、La、Ce、In、Eu的改性效果好于Cu、Co、Ni等，但综合性能低于未改性的Mo／HZSM-5。 对催化剂的稳定性进行考察，研究了影响催化剂稳定性的主要因素，并在此基础上优化了催化剂的制备条件和方式，制备出了一种具有较高稳定性的Mo／HZSM-5催化剂。该催化剂在反应35h时甲烷的转化率仍可达到8％左右，苯的收率维持在6％左右。这些性能指标达到和超过了已报道的国内外同类催化剂的性能。 利用1H MAS NMR、吡啶吸附IR及NH3-TPD研究了分子筛的预处理及催化剂的制备方式对催化剂酸中心类型及酸强度分布的影响，并探讨了催化剂酸性质与反应性能之间的关系。结果表明，分子筛的预处理和催化剂的制备方式对催化剂的