一锅水热-浸渍法制备Pd-Fe/SiO 2 催化剂及其蒽醌加氢性能增强
发布时间：2021-11-29 07:29
以正硅酸乙酯为硅源,Pluronic三嵌段共聚物P123或四丙基氢氧化铵（TPAOH）为结构调节剂,采用一锅温和水热法成功地合成了Fe-修饰的SiO2;并以其为载体,采用等体积浸渍法制备了负载型0.3%Pd-3%Fe/SiO2催化剂。采用XRD、N2吸附-脱附、CO脉冲吸附法、微型浆态床反应器和高效液相色谱对产物的物相结构、织构性质和2-乙基蒽醌加氢性能进行了表征和测试。结果表明,该催化剂具有较规整的孔道、较窄的孔径分布和适中的比表面积;在蒽醌加氢反应中,该催化剂的氢化效率可达13.1g/L、选择性可达66.1%,并且反应4h时的氢化效率仍高达11g/L。相比之下,典型的工业Pd-催化剂反应1.5h后便因副反应过多而无法进行,且氢化效率仅有5.4g/L,选择性仅有26.2%。研究还发现,以P123为结构调节剂时,掺杂Fe可以提高催化剂的选择性;而以TPAOH为结构调节剂时,掺杂Fe可以同时显著地改善催化剂的活性和选择性。
【文章来源】：化工进展. 2016,35(12)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
氢化反应装置和氧化反应装置
·3916·化工进展2016年第35卷明所制备的沸石分子筛热稳定性优异；各催化剂均未出现Pd或者PdO的特征衍射峰，说明其含量较低，因而衍射峰被载体的衍射峰所掩盖[23]。2.2织构性质分析图3(a)和图3(b)分别给出了各催化剂的N2吸附-脱附等温线和相应的孔径分布图。由图3(a)可知，各催化剂的N2吸附-脱附等温线均为国际纯粹与应用化学联合会所定义的IV型，说明它们具有典型的介孔结构[24]。P-Fe和P催化剂在相对压力p/p0=0.6～1.0出现了典型的H2型滞后环，说明催化剂中存在由多孔吸附质或均匀粒子堆积孔造成的墨水瓶状孔，这是由结构调节剂的脱除和沸石晶粒的堆砌所形成的[25]；而TP-Fe和TP催化剂在相对压力p/p0=0.7～1.0出现了典型的H1型滞后环，说明催化剂中存在大小均一的圆柱形孔[19]。P-Fe和P催化剂与TP-Fe和TP催化剂比较，滞后环明显向p/p0减小的方向移动，说明P123比TPAOH作为结构调节剂所制得的催化剂的孔径小，这与图3(b)的孔径分布图一致。由图3(b)的孔径分布图可知，各催化剂的孔径分布均十分集中，这赋予了催化剂优异的择形选择性。催化剂的比表面积、孔容和平均孔径等参数如图3各催化剂的N2吸附-脱附等温线和相应的孔径分布表2各催化剂的织构性质参数催化剂比表面积/m2·g-1孔容/cm3·g-1孔径/nmP-Fe361.70.829.1P336.90.708.3TP-Fe253.70.8914.0TP253.40.9315.0表2所示。由表中数据可知，P-Fe催化剂的比表面积和孔容积明显高于P催化剂，这可能是由于Fe优先吸附在聚醚P123表面，起到了类似接枝的作用，导致沸石表面的孔数量增多，孔容增大，并且掺杂的Fe-在焙烧过程中抑制了沸石晶粒的长大，因此催化剂的比表面积有所增大。TP-Fe与TP催化剂的比表面
比表面积有所增大。TP-Fe与TP催化剂的比表面积和孔容均差别不大，表明掺杂Fe-对于其织构性质没有明显影响。2.3金属分散度分析各催化剂的金属分散度、金属比表面积和平均粒径如表3所示。由表3可知，P催化剂相对于TP催化剂具有更高的Pd分散度、金属比表面积和较小的晶粒平均粒径。此外，分别对比P-Fe和P、TP-Fe和TP催化剂后发现，掺杂Fe-后金属的整体分散度降低，金属比表面积下降，但晶粒的平均粒径增大，这可能与Fe-的负载量（3%，质量分数）远大于Pd-（0.3%，质量分数）及其晶粒尺寸较大有关。2.4催化性能分析图4给出了自制催化剂和工业催化剂的氢化效表3各催化剂的金属分散度、比表面积和平均粒径催化剂金属分散度/%金属比表面积/m2·g-1平均粒径/nmP-Fe0.281.8414P7.2632.315TP-Fe0.191.2604TP4.6320.724图4自制催化剂与工业催化剂的氢化效率对比
【参考文献】：
期刊论文
[1]双氧水氧化废轮胎胶粉在改性沥青中的应用[J]. 于凯,王欢,韩赫兴,李瑞,陈小玉,杜鹃,权伟,刘双喜. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2014(11)
[2]微孔-介孔复合分子筛的合成及催化应用[J]. 张君涛,闫圆圆,郝娜娜,申志兵,梁生荣. 现代化工. 2014(01)
[3]模板-聚合法Pd/Al2O3催化剂制备及其蒽醌加氢性能研究[J]. 李扬,冯俊婷,冯拥军,柴圆圆,李殿卿. 无机化学学报. 2013(01)
[4]TBCC/MnTACN复配体系在双氧水低温漂白中的协同作用研究[J]. 鲁玉洁,尹冲,秦新波,张琳萍,钟毅,徐红,毛志平. 纺织学报. 2012(09)
[5]添加ZrO2的Pd/Al2O3催化剂及其催化蒽醌加氢性能[J]. 王丰,徐贤伦. 化工进展. 2012(01)
[6]双氧水生产中节能减排的应用[J]. 吕标伦,牛文音. 无机盐工业. 2008(12)
[7]以双氧水为氧源的烯烃环氧化反应[J]. 欧阳小月,江焕峰. 有机化学. 2007(03)
[8]具有MFI结构的La-SiZSM-5分子筛的合成（英文）[J]. 高强,王滨,索继栓. 分子催化. 2006(05)
[9]超声浸渍法制备Pd/Al2O3催化剂及其催化蒽醌加氢性能[J]. 杨永辉,林彦军,冯俊婷,David G.Evans,李殿卿. 催化学报. 2006(04)
[10]用双氧水绿色氧化环己酮合成己二酸的研究[J]. 张敏,魏俊发,白银娟,高勇,吴亚,苗延青,史真. 有机化学. 2006(02)
本文编号：3526099
【文章来源】：化工进展. 2016,35(12)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
氢化反应装置和氧化反应装置
·3916·化工进展2016年第35卷明所制备的沸石分子筛热稳定性优异；各催化剂均未出现Pd或者PdO的特征衍射峰，说明其含量较低，因而衍射峰被载体的衍射峰所掩盖[23]。2.2织构性质分析图3(a)和图3(b)分别给出了各催化剂的N2吸附-脱附等温线和相应的孔径分布图。由图3(a)可知，各催化剂的N2吸附-脱附等温线均为国际纯粹与应用化学联合会所定义的IV型，说明它们具有典型的介孔结构[24]。P-Fe和P催化剂在相对压力p/p0=0.6～1.0出现了典型的H2型滞后环，说明催化剂中存在由多孔吸附质或均匀粒子堆积孔造成的墨水瓶状孔，这是由结构调节剂的脱除和沸石晶粒的堆砌所形成的[25]；而TP-Fe和TP催化剂在相对压力p/p0=0.7～1.0出现了典型的H1型滞后环，说明催化剂中存在大小均一的圆柱形孔[19]。P-Fe和P催化剂与TP-Fe和TP催化剂比较，滞后环明显向p/p0减小的方向移动，说明P123比TPAOH作为结构调节剂所制得的催化剂的孔径小，这与图3(b)的孔径分布图一致。由图3(b)的孔径分布图可知，各催化剂的孔径分布均十分集中，这赋予了催化剂优异的择形选择性。催化剂的比表面积、孔容和平均孔径等参数如图3各催化剂的N2吸附-脱附等温线和相应的孔径分布表2各催化剂的织构性质参数催化剂比表面积/m2·g-1孔容/cm3·g-1孔径/nmP-Fe361.70.829.1P336.90.708.3TP-Fe253.70.8914.0TP253.40.9315.0表2所示。由表中数据可知，P-Fe催化剂的比表面积和孔容积明显高于P催化剂，这可能是由于Fe优先吸附在聚醚P123表面，起到了类似接枝的作用，导致沸石表面的孔数量增多，孔容增大，并且掺杂的Fe-在焙烧过程中抑制了沸石晶粒的长大，因此催化剂的比表面积有所增大。TP-Fe与TP催化剂的比表面
比表面积有所增大。TP-Fe与TP催化剂的比表面积和孔容均差别不大，表明掺杂Fe-对于其织构性质没有明显影响。2.3金属分散度分析各催化剂的金属分散度、金属比表面积和平均粒径如表3所示。由表3可知，P催化剂相对于TP催化剂具有更高的Pd分散度、金属比表面积和较小的晶粒平均粒径。此外，分别对比P-Fe和P、TP-Fe和TP催化剂后发现，掺杂Fe-后金属的整体分散度降低，金属比表面积下降，但晶粒的平均粒径增大，这可能与Fe-的负载量（3%，质量分数）远大于Pd-（0.3%，质量分数）及其晶粒尺寸较大有关。2.4催化性能分析图4给出了自制催化剂和工业催化剂的氢化效表3各催化剂的金属分散度、比表面积和平均粒径催化剂金属分散度/%金属比表面积/m2·g-1平均粒径/nmP-Fe0.281.8414P7.2632.315TP-Fe0.191.2604TP4.6320.724图4自制催化剂与工业催化剂的氢化效率对比
【参考文献】：
期刊论文
[1]双氧水氧化废轮胎胶粉在改性沥青中的应用[J]. 于凯,王欢,韩赫兴,李瑞,陈小玉,杜鹃,权伟,刘双喜. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2014(11)
[2]微孔-介孔复合分子筛的合成及催化应用[J]. 张君涛,闫圆圆,郝娜娜,申志兵,梁生荣. 现代化工. 2014(01)
[3]模板-聚合法Pd/Al2O3催化剂制备及其蒽醌加氢性能研究[J]. 李扬,冯俊婷,冯拥军,柴圆圆,李殿卿. 无机化学学报. 2013(01)
[4]TBCC/MnTACN复配体系在双氧水低温漂白中的协同作用研究[J]. 鲁玉洁,尹冲,秦新波,张琳萍,钟毅,徐红,毛志平. 纺织学报. 2012(09)
[5]添加ZrO2的Pd/Al2O3催化剂及其催化蒽醌加氢性能[J]. 王丰,徐贤伦. 化工进展. 2012(01)
[6]双氧水生产中节能减排的应用[J]. 吕标伦,牛文音. 无机盐工业. 2008(12)
[7]以双氧水为氧源的烯烃环氧化反应[J]. 欧阳小月,江焕峰. 有机化学. 2007(03)
[8]具有MFI结构的La-SiZSM-5分子筛的合成（英文）[J]. 高强,王滨,索继栓. 分子催化. 2006(05)
[9]超声浸渍法制备Pd/Al2O3催化剂及其催化蒽醌加氢性能[J]. 杨永辉,林彦军,冯俊婷,David G.Evans,李殿卿. 催化学报. 2006(04)
[10]用双氧水绿色氧化环己酮合成己二酸的研究[J]. 张敏,魏俊发,白银娟,高勇,吴亚,苗延青,史真. 有机化学. 2006(02)
本文编号：3526099
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