乙烷和二氧化碳氧化脱氢制乙烯的催化剂研究

【摘要】： 本文制备了一系列负载Cr基催化剂,结合XRD、DRS UV-Vis、XPS、TG-DTA、TPR、TPD和BET等多种表征手段对催化剂的组成结构、表面酸性和氧化还原性质等进行了表征,全面考察了不同催化剂上乙烷二氧化碳氧化脱氢制乙烯的反应性能,对催化剂结构与催化活性的关系进行了关联,并对催化剂的活性中心性质、反应机理及失活原因等问题进行了初步探讨。 合成了不同含量CoAl_2O_4调变的Cr-CoAl_2O_4/Al_2O_3催化剂,详细考察了活性组分的负载量及助剂等对催化剂的结构、性质和二氧化碳乙烷氧化脱氢制乙烯反应催化性能的影响。结果表明,CoAl_2O_4修饰载体后,Cr和载体的作用力变弱,使得Cr更容易被还原,n(Cr~(6+))/n(Cr~(3+))的比值变大,提高了催化剂的活性,14%Cr-4%CoAl_2O_4/Al_2O_3达到了一个最佳值。而且CoAl_2O_4的形成对积炭有一定的抑制作用。 对比考察了不同含量NiAl_2O_4调变的Cr-NiAl_2O_4/Al_2O_3催化剂,详细考察了活性组分的负载量及助剂等对催化剂的结构、性质和二氧化碳乙烷氧化脱氢制乙烯反应催化性能的影响。加入Ni以后,乙烷和二氧化碳的催化活性都有提高。 【关键词】：乙烷 二氧化碳 脱氢 乙烯 尖晶石
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：O643.32
【目录】：

• 提要4-9
• 第一章 绪论9-30
• 1.1 课题的研究背景和意义9-12
• 1.2 乙烷CO_2氧化脱氢制乙烯的研究现状12-18
• 1.2.1 CO_2 氧化乙烷脱氢制乙烯反应的催化剂体系12-18
• 1.2.1.1 简单氧化物催化剂12-13
• 1.2.1.2 复合氧化物催化剂13
• 1.2.1.3 过渡金属氧化物催化剂13-16
• 1.2.1.4 贵金属氧化物催化剂16
• 1.2.1.5 金属碳化物催化剂16
• 1.2.1.6 稀土金属氧化物催化剂16-17
• 1.2.1.7 膜反应器上的催化反应17
• 1.2.1.8 脉冲电晕等离子体条件下的催化反应17-18
• 1.3 乙烷CO_2氧化脱氢制乙烯的反应机理18-22
• 1.3.1 反应耦合机理18-20
• 1.3.2 氧化还原机理20-22
• 1.4 本论文研究的目的及内容22-23
• 参考文献23-30
• 第二章 催化剂制备及研究方法30-34
• 2.1 主要试剂和原料30
• 2.2 催化剂的制备30
• 2.3 催化反应评价30-32
• 2.4 样品的主要表征手段32-33
• 2.4.1 X 射线粉末衍射(XRD)表征32
• 2.4.2 紫外-可见漫反射光谱(DRS UV-Vis)表征32
• 2.4.3 X 射线光电子能谱(XPS)表征32
• 2.4.4 低温N_2 吸附表征32
• 2.4.5 差热及热失重(DTA-TGA)分析32-33
• 2.4.6 程序升温脱附(TPD)分析33
• 2.4.7 程序升温还原(TPR)分析33
• 参考文献33-34
• 第三章 Cr-CoAl_2O_4//Al_2O_3催化剂上 CO_2氧化乙烷脱氢制乙烯反应的研究34-55
• 3.1 引言34-35
• 3.2 催化剂的制备35
• 3.3 催化剂表征35-46
• 3.3.1 XRD 表征结果35-37
• 3.3.2 紫外－可见漫反射光谱(DRS UV-Vis)表征37-39
• 3.3.3 程序升温还原(TPR)表征39-41
• 3.3.4 NH_3-TPD41-42
• 3.3.5 X 射线光电子能谱（XPS）表征42-43
• 3.3.6 BET分析43-45
• 3.3.7 催化剂的积碳分析结果45-46
• 3.4 实验结果与讨论46-49
• 3.4.1 不同载体对反应性能的影响46-47
• 3.4.2 Cr/Al_2O_3 催化剂中Cr 的含量对反应性能的影响47-48
• 3.4.3 Cr-Co/Al_2O_3 催化剂中Co 的含量对反应性能的影响48
• 3.4.4 反应温度对催化性能的影响48-49
• 3.5 反应机理49-50
• 3.6 小论50-51
• 参考文献51-55
• 第四章 Cr-NiAl_2O_4/Al_2O_3催化剂上乙烷 CO_2氧化脱氢制乙烯反应的研究55-70
• 4.1 引言55
• 4.2 催化剂的制备55-56
• 4.3 催化剂的表征56-65
• 4.3.1 XRD 表征56-58
• 4.3.2 程序升温还原(TPR)表征58-59
• 4.3.3 紫外－可见漫反射光谱(DRS UV-Vis)表征59-60
• 4.3.4 BET 分析60-62
• 4.3.5 X 射线光电子能谱（XPS）表征62-63
• 4.3.6 CO_2程序升温脱附（TPD）表征63-64
• 4.3.7 催化剂的积碳分析结果64-65
• 4.4 实验结果与讨论65-67
• 4.4.1 Ni 含量的变化对催化性能的影响65-66
• 4.4.2 温度对催化性能的影响66-67
• 4.5 小结67-68
• 参考文献68-70
• 作者简历70-71
• 致谢71-72
• 中文摘要72-74
• 英文摘要74-75

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