乙烷在氧化锆及氯化锂催化剂的氧化脱氢.doc

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1、乙烷在氧化锆及氯化锂催化剂的氧化脱氢ByShaobinWang,K.Murata,T.Hayakawa,S.Hamakawa,andK.Suzuki*一系列锂掺杂氧化锆或或硫酸锆催化剂的制备和乙烷氧化脱氢为乙烯的催化反应研究。发现不同方法制备的氧化锆和硫酸锆支持显示不同性质，从而影响他们的锂催化剂在这个反应的催化性能。锂掺杂的硫酸锆的两步法制备能表现出较高的乙烷转化，乙烯和乙烯收率的选择性以及稳定的催化性能。锂也影响催化行为。氯化锂掺杂硫酸锆可以给予较高的乙烷转化率和乙烯选择性。在LiCl/SZ系列中加入过渡和镧系元素氧化物显著提高乙烷氧化脱

2、氢的活性和乙烯收率。在所研究的氧化物，氧化镍和氧化钕表明在催化转化率和乙烯收率方面有很好的催化作用。1.引言烷烃的氧化选择性在过去的十年中，已接受密集的关注，因为使用这些廉价自然的原料生产化学品，如烯烃，含氧化合物，氰基衍生物。自从1987年的第一个详细的报告，氧化dehydrogenations(ODH)光成相应的烯烃烷烃（乙烷，丙烷和丁烷）已被广泛研究。这些反应是传统的脱氢的替代品，这是一种强烈的吸热过程，要再较高的温度，既>600℃进行。导致焦炭的不良反应，在造成催化剂失活的和频繁的催化剂再生的问题也会发生。在氧化脱氢反应中，抽象的氢被

3、氧化成水，释放的热量重要意义是转换成为较低的反应温度。在过去的几年里，一些催化剂系列，如Li/MgO,V-Mo氧化物和稀土氧化物，已在乙烷氧化脱氢测试[2±4]。一些研究人员已经发现，含氯乙烷ODH催化剂表现出高乙烯选择性[5±8]。我们最近报道的氯化锂支持的硫酸锆催化剂的乙烷氧化脱氢的出色表现[9]。在本文中，我们报告进一步调查锂氧化锆系统在乙烷ODH的催化活性的制备和促进的影响。2.实验准备非结晶的ZrO2是用晶体ZrO(NO3)2溶液与NH3H2O，在105℃干燥过夜，并在300℃下焙烧3小时。硫酸锆(SZ)且硫酸盐含量6wt.-%的样

4、品制备是用湿润浸渍的硫酸铵制非晶氧化锆，这就是两步法。两种方法一中ZrO2制备方法是煅烧锆前体化合物，ZrO(NO3)2和ZrOCl2在700℃下3小时。另一个SZ制备是一步法，就是在700℃下焙烧ZrO(SO4)23小时。上述所有的支持，氧化锆和SZ是用来准备LiCl/ZrO催化剂，通过用LiCl中装载锂3.5wt.-%，紧接着在700℃焙烧3小时。该催化剂有提到，分别是LiCl/S,LiCl/SZ,LiCl/ZrON,LiCl/ZrOCl,和LiCl/ZrSO4。准备一系列锂掺杂硫酸锆催化剂是通过用其他锂前体化合物，如LiNO3，LiF和

5、Li2CO3。浸渍后，他们都在700℃下焙烧3小时。对硫酸锆的合作浸渍法，两步法编制的金属氧化物促进了LiCl/SZ催化剂准备。金属硝酸盐(Ni(NO3)2，La(NO3)3,Ce(NO3)3,Nd(NO3)3,Sm(NO3)3,和Eu(NO3)3)和LiCl在水中溶解和SZ粉混合，其次是蒸发并在700℃下焙烧3小时。对于推动机钒催化剂，使用钒酸铵(NH4VO3)。金属氧化物和锂的含量均保持在5wt.-%。催化剂的比表面积测定是有氮气吸附试验麦克体积吸附设备（岛津）。在2倍角10-80°范围内的一些催化剂的XRD图谱，获得了PhilipsPW

6、1800X射线衍射仪，在40千伏和40mA.铜钾镍使用过的辐射。使用CuKa的Ni过滤器测放射物。在常压的固定床垂直流填满了1g催化剂和2g石英砂的反应堆进行选择性氧化乙烷脱氢。10%的乙烷，10%的氧气和80%的氮组成的反应流以60ml/min引入反应堆。反应温度介于500+650℃。催化剂测试之前，对不同条件下的空管只装有石英砂的乙烷氧化脱氢评估。发现相似的促进作用是可忽视的，因为在650℃乙烷的转化率不到2%。1.结论与讨论1.1LiCl/ZrO2催化剂的质地和化学结构在表1给出了各种制备负载了氯化锂的氧化锆催化剂方法的表面积。LiCl

7、/ZrON显示最高的表面积，同时LiCl/ZrOCl有至少低数值。Li硫酸锆催化剂显示表面区域中期数值。所有掺杂锂催化剂的化学相由X射线衍射(表1)和他们的XRD图谱在图1.可以看出LiCl/AZ，LiCl/ZrON和LiCl/ZrOCl证明了类似的XRD图谱，而更多的衍射峰出现的LiCl/SZ和LiCl/ZrSO4催化剂的X射线衍射型材。催化剂的前三个主要阶段是单斜晶体氧化锆和Li2ZrO3。除了斜晶体氧化锆和Li2ZrO3，Li2SO4晶体，是目前在LiCl/SZ和LiCl/ZrSO4。Li2SO4的强度更强于LiCl/ZrSO4，这表明

8、Li2SO4微晶体在LiCl/ZrSO4催化剂存在。这是非常令人惊讶的，在XRD中任何催化剂没有检测到LiCl峰，可能是由于较低数值在非晶相或很好分散在LiCl催化