In、Pd助剂对Mo/HZSM-5催化剂上甲烷无氧芳构化改性的研究

【摘要】： 甲烷直接转化成芳烃对多相催化是一个巨大的挑战，同时又为天然气的合理利用开辟了一条新的途径。Mo／HZSM-5是该反应良好的催化剂，引起了广泛的注意。但是此催化剂有较低的甲烷转化率，在反应过程中有大量的积炭生成，导致催化剂迅速失活。这也是该反应被进一步考虑工业应用的主要障碍之一。为了进一步改善催化剂的催化性能，本文重点研究助剂In、Pd对Mo／HZSM-5催化剂的改性作用。 通过对不同In添加量的考察，发现适当In的添加，能促进甲烷的脱氢、环化生成芳烃，表现在明显地提高了Mo／HZSM-5催化剂的甲烷转化率和芳烃的选择性，显著降低了催化剂的积炭选择性。通过NH_3-TPD、TPR和TPO等表征技术，表明In的载入能增加催化剂的弱酸量，降低了Mo／HZSM-5催化剂还原温度，从而起到了促进作用。考察了催化剂的制备方法对催化剂性能的影响，结果表明，不同浸渍顺序的催化剂的性能有很大的区别，共浸法制备的催化剂有最佳的活性。 实验数据表明，与Mo／HZSM-5催化剂相比，Pd的加入能明显地降低积炭选择性，较大幅度地提高了甲烷的转化率和芳烃的选择性，且活性稳定。与In助剂加入现象相同，Pd助剂的加入增加了催化剂的弱酸量，提高了催化剂的脱氢、芳构化性能。TG和DTA结果表明，Pd的加入明显抑制了积炭的生成。由不同制备方法制得的催化剂反应性能有很大的差异，通过CH_4预处理的催化剂表现了很好的催化性能，这被归因于在CH_4气氛下升温时，催化剂表面的活性物种被活化从而影响了催化剂的反应性能。 【关键词】：甲烷 芳构化 积炭 Mo/HZSM-5 Mo-Pd/HZSM-5 Mo-In/HZSM-5
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（大连化学物理研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：O643.3
【目录】：

• 中文摘要2-3
• 英文摘要3-8
• 第一章 绪论8-36
• 1．1 甲烷转化的热力学研究8-11
• 1．2 甲烷芳构化的实现11-14
• 1．2．1 热裂解11
• 1．2．2 在有氧气氛下或氧化剂存在下的甲烷芳构化11-13
• 1．2．3 非氧气氛下的甲烷芳构化13-14
• 1．3 催化剂的结构和Mo含量对催化剂性能的影响14-16
• 1．3．1 载体结构的影响14-15
• 1．3．2 Mo含量的影响15-16
• 1．4 工艺条件的影响16-17
• 1．4．1 反应温度16
• 1．4．2 反应空速16-17
• 1．4．3 反应压力17
• 1．5 预处理条件和制备方法对催化剂结构及性能的影响17-18
• 1．5．1 焙烧温度17
• 1．5．2 预处理气氛17-18
• 1．5．3 制备方法18
• 1．6 活性组分间相互作用18-20
• 1．7 活性位和反应机理的研究20-24
• 1．8 催化剂失活的研究24-26
• 1．8．1 影响积炭形成的因素24-25
• 1．8．2 积炭的种类及其对反应的影响25-26
• 1．9 Mo／HZSM-5甲烷芳构化性能的优化26-30
• 1．9．1 载体的改性27
• 1．9．2 在反应气氛中加入一些添加剂27-28
• 1．9．3 助剂对催化剂性能的影响28-30
• 1．10 论文研究的内容和目的30-31
• 参考文献31-36
• 第二章 实验部分36-40
• 2．1 实验所用的载体及化学试剂36
• 2．2 催化剂的制备36-37
• 2．2．1 铟助剂改性的催化剂的制备36
• 2．2．2 钯助剂改性的催化剂36-37
• 2．3 产物全分析装置37
• 2．4 催化剂活性的评价37-38
• 2．5 催化剂物化性能表征方法38-39
• 参考文献39-40
• 第三章 In助剂对Mo／HZSM-5催化剂改性的研究40-51
• 3．1 引言40
• 3．2 In含量对Mo-In／HZSM-5催化剂甲烷芳构化反应性能的影响40-42
• 3．3 Mo-In／HZSM-5催化剂的物理性质42-44
• 3．4 酸性对催化剂性能的影响44-46
• 3．5 积炭的Mo／HZSM-5和Mo-0．7In／HZSM-5催化剂烧炭（TPO）结果分析46-47
• 3．6 制备方法对催化剂反应性能的影响47-49
• 3．7 小结49
• 参考文献49-51
• 第四章 Pd助剂对Mo／HZSM-5催化剂改性的研究51-75
• 4．1 引言51
• 4．2 不同的Pd含量对Mo／HZSM-5催化剂性能的影响51-52
• 4．3 Mo／HZSM-5和Mo-0．4Pd／HZSM-5催化剂稳定性的比较52-55
• 4．4 助剂Pd的添加对Mo／HZSM-5催化剂性质的影响55-59
• 4．5 Pd的添加对Mo／HZSM-5催化剂积炭行为的影响59-61
• 4．6 不同浸渍顺序对催化剂性能的影响61-64
• 4．7 不同制备方法对催化剂性能的影响64-66
• 4．8 不同的预处理气氛对催化剂性能的影响66-70
• 4．9 积炭的催化剂的烧炭结果分析70-72
• 4．10 小结72-73
• 参考文献73-75
• 发表文章目录75-77
• 致谢77

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