三元共组装法合成有序介孔磷酸盐及其催化性能研究

发布时间：2018-05-25 21:42

本文选题：介孔磷酸盐 + 溶剂挥发诱导自组装　；参考：《昆明理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：介孔材料具有规则的孔道结构,较大的孔径尺寸和比表面积,有利于大分子的吸附、分离、活化和择形催化;而非晶态的孔壁结构可以方便地引入其它活性中心以及材料表面酸碱性的调变。基于上述优点,介孔材料成为丙烷氧化脱氢反应最受欢迎的催化剂载体。但是以介孔磷酸盐作为丙烷氧化脱氢反应催化剂载体研究报道较少。丙烷氧化脱氢反应是高温气相反应,而传统的水热法合成的多金属介孔磷酸盐分子筛热稳定性非常差,而且孔道的有序度不高。溶剂挥发诱导自组装法(Evaportion-induced self-assembly,简称EISA)是一种非水合成技术,该方法不仅合成过程简捷,合成的介孔磷酸盐分子筛普遍具有较高的热稳定性和有序的介孔结构。本论文以三嵌段共聚物F127为模板剂,乙醇为溶剂,采用EISA法合成了有序介孔CaZrPO、MgZrPO和AlZrPO,并对其介孔结构、表面酸性质、物相结构、骨架元素的组成、配位结构和化合价态、材料的热稳定性等性质进行了详细的表征和分析。以实验室合成的有序介孔磷酸盐作为载体,负载活性组分钒,制备了一系列钒基催化剂,用于丙烷氧化脱氢制丙烯反应催化性能研究,结果表明:(1)利用EISA法合成的有序介孔CaZrPO、MgZrPO和AlZrPO具有规整的介孔结构,孔道形貌为二维六方相,空间群p6mm。孔壁结构为非晶态,平均孔径大于7nm,比表面积最高可达258m2/g,材料的热稳定性良好。高温焙烧后,非晶态的孔壁结构向结晶态转变,相变过程是导致介孔结构坍塌的主要原因。(2)由于组成元素的不同,介孔材料的热稳定性存在一定的差异性。在介孔结构不被破坏的前提下,CaZrPO和MgZrPO所能承受的最高焙烧温度为700℃,而AlZrPO的最高焙烧温度为800℃。组成介孔材料金属离子配位能力的不同可能是导致介孔材料热稳定性存在差异性的主要原因。(3)以实验室合成的有序介孔CaZrPO和AlZrPO为载体,负载活性组分钒,用于丙烷氧化脱氢制丙烯催化性能的研究。N2吸附-脱附曲线和孔径分布曲线测试结果表明负载的钒氧物种会堵塞介孔孔道,且随着负载量的增多比表面积会不断降低,孔径分布宽化。拉曼光谱分析表明,采用浸渍法负载的钒氧物种在载体表面分布的不均匀,随着负载量的增多,载体表面可能会同时存在孤立态、聚集态和V205三种钒氧物种。(4)丙烷转化率和丙烯选择性都会随着反应温度的升高而增大,因此丙烯的收率会不断增加。通过对比不同的钒基催化剂V/CaZrPO和V/AlZrPO在不同反应温度下的丙烷氧化脱氢反应数据以及不同温度下丙烷转化率和丙烯选择性随钒氧物种负载量的变化规律,发现丙烷氧化脱氢反应在低温段(500℃～550℃)和高温段(570℃～600℃)表现出了不同的规律,说明丙烷氧化脱氢经历了不同的反应路径,高温下的反应类型更加复杂化。(5)通过吡啶红外、氨的程序升温脱附(NH3-TPD)和氢气的程序升温还原(H2-TPR)等表征手段初步阐明了钒基催化剂的表面酸性质和钒氧物种的氧化还原性对丙烷氧化脱氢催化性能的影响。
[Abstract]:A series of mesoporous CaZrPO , MgZrPO and AlZrPO have been synthesized by EISA method . ( 3 ) The catalytic properties of propylene oxide were investigated by means of XRD and Raman spectroscopy . The results showed that the oxidation dehydrogenation of propane increased with the increase of the reaction temperature .
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O643.36

【参考文献】