fe-mo-ni催化剂的制备、表征及其催化氧化对二甲苯的研究

《fe-mo-ni催化剂的制备、表征及其催化氧化对二甲苯的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、广西大学硕士学位论文Fe-Mo-Ni催化剂的制备、表征及其催化氧化对二甲苯的研究姓名：刘艳冰申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：刘自力20090528Fe．Mo．Ni催化剂的制备、表征及其催化氧化对二甲苯的研究·摘要对二甲苯⑦．xylene)是石油化工工业中的一个重要单体，对其进行深加工制备高附加值的产品一直是国内外研究的热点。对苯二甲醛(TPAL)是染料、医药、香料等工业的重要化工原料，目前工业上主要通过对二甲苯氯化、水解得到，其生产工艺使用剧毒的氯气，并生成强腐蚀性的氯化氢气体，所以易产生环境污染。对二甲苯部分氧化制备对苯二甲醛被认为是环境友好的绿色工艺，

2、研究以对二甲苯为原料，气相选择氧化合成对苯二甲醛具有很好的现实意义。本研究采用溶胶．凝胶法制备了Fe—Mo催化剂和不同金属改性的Fe．Mo催化剂。考察了催化剂制备条件对Fe—Mo催化剂的结构及性能影响，研究了La、W、Cr、Co、Bi和Ni掺杂对Fe．Mo催化剂对二甲苯氧化性能的影响，并用热分析(TG．DSC)、红外光谱(FT-IR)、紫外漫反射(DRS)、吡啶吸附红外光谱法(Py．IR)和光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行了表征。不同Fe．Mo摩尔比催化剂上对二甲苯氧化制对苯二甲醛的结果表明，适宜的Fe／Mo摩尔比为1／3，最佳焙烧温度为500℃。W、Cr、N

3、i对对二甲苯的选择氧化均具有一定的促进作用，其中Ni改性的Fe—Mo催化剂的氧化活性较高，经500℃焙烧的5％(摩尔分率)Ni改性的Fe．Mo催化剂在反应温度为450℃和催化剂用量为0．5g条件下反应3h，对苯二甲醛的最高产率可达到38．3％，比Fe．Mo催化剂的产率提高了13．5％；添加La对Fe．Mo催基金项目：国家自然科学基金资助课题(20776031)；广西大学科学技术研究重点项I；1(2004ZD01)；广州大学科研创新团队项目(广大[20081127号)。1化剂的催化性能影响不大，而添加Co和Bi对Fe．Mo催化剂催化性能均产生不利影响。活性稳定性考察结

4、果表明，Fe．Mo-Ni催化剂在对二甲苯氧化反应中循环使用36h后对苯二甲醛的产率仍有31．8％，说明催化剂具有很好的热稳定性。催化剂长时间反应后失活的主要原因为Fe2(M004)3的分解导致MoO，的流失造成的。TG．DSC结果表明，Fe．Mo-Ni催化剂的最佳焙烧温度为500℃左右，温度过低，不利于Fe2(M004)3的形成，而焙烧温度过高，容易造成催化剂的烧结和钼化合物的升华。BET结果发现不同Ni掺杂量的Fe．Mo—Ni的N2等温吸附为III型吸附，当掺杂量为5％时，比表面积最大。FT-IR结果显示Fe2(M004)3吸收峰的强度随Ni含量的增加逐渐减弱，当

5、Ni含量达到10％时，吸收峰趋于消失，并且吸收峰的位置出现明显的向低波数移动，说明过量的Ni将破坏Fe2(M004)3结构。DRS结果表明，随着Ni含量的增加，Fe—Mo-Ni催化剂在600nm处的吸收峰大大减弱，表明M05+的量很少，这就说明Ni已影响催化剂的晶粒结构，改变Mo物种的价态。吡啶吸附红外分析发现掺杂5％Ni后的催化剂，1540cm’1处的吸收峰面积有大幅度增加，而1450cm。1附近的吸收峰面积稍微减小，说明Ni的掺杂增加了催化剂酸中心的数量。XPS结果显示，掺杂5％Ni后的催化剂的Fe2D的结合能比改性前高出0．9eV，说明Ni的引入对Fe2(M0

6、04)3中Fe3+产生了影响，减少了Fe2翔FeM004的生成；M03d的结合能比改性前高出0．9eV，说明催化剂中M05+的含量有所减少，这与紫外漫反射的结果是一致的；O，。的结合能增加了O．5eV，表明改性后催化剂的晶格氧(02’)有所增加。H2一TPR结果发现，Ni改性后的Fe—Mo催化剂的还原峰向低温偏移，表明催化剂更容易被还原到较低的价态，催化剂中的晶格氧有更高的移动性能，也就说明了Fe．Mo-Ni催化剂具有更高的氧化性能。初步研究了对二甲苯的反应途径和模式，利用Mars．vanKrevelen机理研究出Fe．Mo-Ni催化剂上对二甲苯制对苯二甲醛的反应机

7、理。关键词：对二甲苯对苯二甲醛Fe．Mo．Ni催化剂选择性氧化THEPREPARATION，CHARACTERIZATIONANDSELECTⅣEoXIDATIoNoFP．XYLENEToTPALoFFe．Mo．NiCATALYST幸ABSTRACTp·-xyleneisanimportantmonomerinpetro-·chemicalindustry,andtheresearchofitsdeepprocessingproductedhighvalue-addedproductsisahotathomeandabroad．Terephthalaldehyd