γ?Al2O3为催化剂常用的载体,其表面物化性质对催化反应影响较大。通过改变合成方法和条件,可调控γ?Al2O3的载体形貌及载体表面Al的配位环境。不同形貌的载体暴露晶面所需能量不同,其直接影响载体的表面酸性,并影响活性金属之间以及活性金属与载体之间的相互作用,从而创造活性金属不同的锚位点,因此控制载体形貌是调控活性组分结构的有效方式。丙烷脱氢催化剂的载体形貌影响催化剂的催化性能。从γ?Al2O3载体的制备方法、形貌控制及其对丙烷脱氢催化剂的影响等几个方面,综述了相关领域的研究进展。
采用无溶剂法,以四丙基氢氧化铵(TPAOH)为模板剂,合成了一系列B?MFI分子筛,采用XRD、SEM、N2吸附?脱附、原位红外光谱及吡啶吸附红外光谱等方法,表征了TPAOH添加量对B?MFI分子筛物化性质的影响,并考察了1?丁烯双键异构化反应性能。结果表明,TPAOH添加量显著影响B?MFI分子筛的晶粒尺寸和骨架硼物种含量,当TPAOH添加量为4.500 g(n(SiO2)/n(TPAOH)=11.6)时,所制得的B?MFI分子筛粒径最小,且具有最大量的硅硼羟基窝,可提供更多高活性反应位点。反应评价结果证实,采用B?MFI分子筛催化剂进行1?丁烯双键异构化反应时,1?丁烯的转化率高达70.00%,2?丁烯的选择性大于99%,且催化剂稳定性优异,评价周期内无失活迹象。
采用等体积顺序浸渍法,并运用超声波震荡的方法提高金属分散度,制备了不同Sn负载量(质量分数)的Pt0.5?Snx/γ?Al2O3催化剂。采用XRD、BET、H2?TPR、CO?IR、TG等表征手段对催化剂进行表征,考察了Sn负载量对Pt0.5?Snx/γ?Al2O3催化剂活性中心结构以及丙烷脱氢反应性能的影响。结果表明,通过改变样品中Sn的负载量来调控n(Sn)/n(Pt),会导致Pt和Sn的空间分布差异,从而影响Pt和Sn之间的作用模式;随着助剂Sn负载量的增加,由于Pt?Sn间的相互作用,有助于增加Pt的分散度,增加活性位点数,提高催化剂的反应活性;当负载过量的Sn时,会形成Pt?Sn合金团簇结构,导致Pt被包覆,从而使催化剂活性位点数减少,导致其反应活性下降。
Al2O3载体的性质是影响丙烷脱氢Pt?Sn/γ?Al2O3催化剂性能的关键因素。采用450、650、850 ℃三种焙烧温度制备了γ?Al2O3载体,运用XRD、XRF、NH3?TPD、Py?FTIR、CO?FTIR、OH?FTIR等表征手段系统研究了载体和其负载型催化剂的结构和性质,使用固定床在线分析微型反应装置评价了丙烷脱氢反应性能,并对气相产物分布和结焦性质进行了分析。结果表明,随着焙烧温度的升高,γ?Al2O3载体的表面酸量减少,850 ℃高温焙烧几乎完全消除了表面弱L酸中心,这说明γ?Al2O3表面配位不饱和Al位点和表面-OH数量随焙烧温度的升高而减少,这一特征不利于金属活性中心的高度分散;CO?FTIR和TEM表征结果均证实了在Pt?Sn/γ?Al2O3?850催化剂上形成了更大的Pt团簇,更多的饱和配位Pt活性相结构会促进深度脱氢等副反应的发生,降低丙烯产物的选择性。
以多聚甲醛、1,3,5?三甲基苯和对苯二胺为C源和N源聚合制得CN y 前驱体,经焙烧制成N掺杂C催化剂,并研究经由不同焙烧温度制得的N掺杂C催化剂对乙炔氢氯化反应性能的影响。结果表明,CN y ?700?1催化剂反应活性最高,在乙炔与氯化氢体积比 1.0∶1.1、反应温度280 ℃、乙炔体积空速90 h-1的反应条件下,乙炔转化率可高达89.8%。通过催化剂表征发现,催化剂的活性与比表面积、孔体积和吡咯N相对含量有关,与吡咯N原子结合的碳原子是其活性位点;在一定温度范围内,升高焙烧温度可使催化剂产生较大的比表面积,吡啶N也一定程度转化为吡咯N;催化剂失活的主要原因是积碳。
负载型SnCl2是一种无汞乙炔氢氯化催化剂,为了增强SnCl2催化剂的乙炔氢氯化反应性能,通过引入乙酰丙酮配体(acetylacetone)制备了5.0%Sn(acac)2Cl2/AC催化剂,并对催化剂的物化性能进行了分析。结果表明,在乙炔体积空速为90 h-1、乙炔与HCl物质的量比为1∶1.1、反应温度为170 ℃的条件下,5.0%Sn(acac)2Cl2/AC催化剂的乙炔转化率达到96%,高于5.0%SnCl2/AC催化剂的乙炔转化率;结合反应前后催化剂的性能表征,证实引入乙酰丙酮配体可增强SnCl2催化剂的乙炔吸附能力,同时还可起到抑制反应过程中锡流失的作用,有效地提高了SnCl2催化剂的反应活性和稳定性。
采用湿浸渍法制备了不同负载量的WO x /SBA?15催化剂,讨论了WO x 分散性对烯烃歧化反应的影响。结果表明,负载量影响了WO x 在载体表面的分散度,进而影响催化活性;负载量10%的催化性能最佳;高负载量的WO x /SBA?15表面聚集态WO x 数目较多,掩盖了活性位点。采用物理吸附、XRD、SEM表征样品织构性质,采用吡啶红外、化学吸附表征了样品的酸性和酸量。反应评价显示10%负载量的10%WO x /SBA?15催化活性最佳,丙烯收率可达50%,丙烯选择性近90%。
等级孔分子筛材料因其兼具高效传质与择形催化的优势而成为当前分子筛研究领域热点,然而其传质优化机制的不明确是制约等级孔分子筛材料设计思路与发展方向的主要因素。简要介绍了等级孔分子筛材料研究现状,并重点对等级孔分子筛材料传质机制研究进展,包括当前研究所面临的挑战和研究策略等方面进行了综述,探讨了传质机制研究在等级孔分子筛材料研发过程的重要意义,并对未来发展方向进行了展望。