基于ZnMgAl类水滑石的纳米催化剂的制备及其丙烷脱氢性能研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:aiwoba1215
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丙烯,是现代工业中的重要的石油化工基础原料。随着对丙烯需求量的日益增长,作为一种定向增产丙烯生产工艺,丙烷无氧脱氢技术已经成为科研工作者的研究热点之一。当前工业上丙烷脱氢技术应用最为广泛的催化剂是Pt基和Cr基催化剂,相对于Pt的价格昂贵和Cr6+的高毒性,新型脱氢金属氧化物催化剂的代表,ZnO基催化剂具有成本低廉,绿色低碳,储量丰富等特征,可作为传统脱氢催化剂的替代品。利用类水滑石材料(LDHs)的阳离子层晶格限域作用,本论文工作采用不同方法把活性金属Zn引入水滑石层间,将焙烧后的含ZnO的复合氧化物直接作为催化剂应用于丙烷脱氢反应中,探究不同分散度的ZnO催化丙烷脱氢的特性,取得了一些研究成果,具体内容如下:(1)采用共沉淀法制备了一系列不同Zn掺杂量的ZnMgAl类水滑石前体,对其拓扑转变的复合金属氧化物催化剂进行丙烷脱氢性能和丙烯生成活化能研究。结果表明,水滑石晶格限域作用下单分散的ZnO物种具有较高的丙烯选择性和稳定性,不易还原和失活;聚合的ZnO物种具有更好的脱氢活性,但很容易被还原,配位不饱和的Zn活性位点会过度脱氢形成积碳,造成催化剂的失活。催化剂的丙烯生成活化能随ZnO聚合度的提高而增加,这种分布与催化剂还原能力的提高导致的不饱和的Zn活性位点更容易产生有关。(2)采用原位生长法制备ZnMgAl类水滑石前体,研究其焙烧后的复合金属氧化物的丙烷脱氢性能。结果表明,用此方法获得的ZnMgAl LDO具有核壳多级结构,孔道交错排列,比表面积较大。反应的最佳温度是580℃,最高丙烷转化率可达73%,但丙烯选择性较低,反应的稳定性也较差。
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