In、Pd助劑對Mo/HZSM-5催化劑上甲烷無氧芳構化改性的研究

【摘要】： 甲烷直接轉化成芳烴對多相催化是一個巨大的挑戰(zhàn)，同時又為天然氣的合理利用開辟了一條新的途徑。Mo／HZSM-5是該反應良好的催化劑，引起了廣泛的注意。但是此催化劑有較低的甲烷轉化率，在反應過程中有大量的積炭生成，導致催化劑迅速失活。這也是該反應被進一步考慮工業(yè)應用的主要障礙之一。為了進一步改善催化劑的催化性能，本文重點研究助劑In、Pd對Mo／HZSM-5催化劑的改性作用。 通過對不同In添加量的考察，發(fā)現(xiàn)適當In的添加，能促進甲烷的脫氫、環(huán)化生成芳烴，表現(xiàn)在明顯地提高了Mo／HZSM-5催化劑的甲烷轉化率和芳烴的選擇性，顯著降低了催化劑的積炭選擇性。通過NH_3-TPD、TPR和TPO等表征技術，表明In的載入能增加催化劑的弱酸量，降低了Mo／HZSM-5催化劑還原溫度，從而起到了促進作用?？疾炝舜呋瘎┑闹苽浞椒▽Υ呋瘎┬阅艿挠绊?，結果表明，不同浸漬順序的催化劑的性能有很大的區(qū)別，共浸法制備的催化劑有最佳的活性。 實驗數(shù)據(jù)表明，與Mo／HZSM-5催化劑相比，Pd的加入能明顯地降低積炭選擇性，較大幅度地提高了甲烷的轉化率和芳烴的選擇性，且活性穩(wěn)定。與In助劑加入現(xiàn)象相同，Pd助劑的加入增加了催化劑的弱酸量，提高了催化劑的脫氫、芳構化性能。TG和DTA結果表明，Pd的加入明顯抑制了積炭的生成。由不同制備方法制得的催化劑反應性能有很大的差異，通過CH_4預處理的催化劑表現(xiàn)了很好的催化性能，這被歸因于在CH_4氣氛下升溫時，催化劑表面的活性物種被活化從而影響了催化劑的反應性能。 【關鍵詞】：甲烷 芳構化 積炭 Mo/HZSM-5 Mo-Pd/HZSM-5 Mo-In/HZSM-5
【學位授予單位】：中國科學院研究生院（大連化學物理研究所）
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2002
【分類號】：O643.3
【目錄】：

• 中文摘要2-3
• 英文摘要3-8
• 第一章 緒論8-36
• 1．1 甲烷轉化的熱力學研究8-11
• 1．2 甲烷芳構化的實現(xiàn)11-14
• 1．2．1 熱裂解11
• 1．2．2 在有氧氣氛下或氧化劑存在下的甲烷芳構化11-13
• 1．2．3 非氧氣氛下的甲烷芳構化13-14
• 1．3 催化劑的結構和Mo含量對催化劑性能的影響14-16
• 1．3．1 載體結構的影響14-15
• 1．3．2 Mo含量的影響15-16
• 1．4 工藝條件的影響16-17
• 1．4．1 反應溫度16
• 1．4．2 反應空速16-17
• 1．4．3 反應壓力17
• 1．5 預處理條件和制備方法對催化劑結構及性能的影響17-18
• 1．5．1 焙燒溫度17
• 1．5．2 預處理氣氛17-18
• 1．5．3 制備方法18
• 1．6 活性組分間相互作用18-20
• 1．7 活性位和反應機理的研究20-24
• 1．8 催化劑失活的研究24-26
• 1．8．1 影響積炭形成的因素24-25
• 1．8．2 積炭的種類及其對反應的影響25-26
• 1．9 Mo／HZSM-5甲烷芳構化性能的優(yōu)化26-30
• 1．9．1 載體的改性27
• 1．9．2 在反應氣氛中加入一些添加劑27-28
• 1．9．3 助劑對催化劑性能的影響28-30
• 1．10 論文研究的內(nèi)容和目的30-31
• 參考文獻31-36
• 第二章 實驗部分36-40
• 2．1 實驗所用的載體及化學試劑36
• 2．2 催化劑的制備36-37
• 2．2．1 銦助劑改性的催化劑的制備36
• 2．2．2 鈀助劑改性的催化劑36-37
• 2．3 產(chǎn)物全分析裝置37
• 2．4 催化劑活性的評價37-38
• 2．5 催化劑物化性能表征方法38-39
• 參考文獻39-40
• 第三章 In助劑對Mo／HZSM-5催化劑改性的研究40-51
• 3．1 引言40
• 3．2 In含量對Mo-In／HZSM-5催化劑甲烷芳構化反應性能的影響40-42
• 3．3 Mo-In／HZSM-5催化劑的物理性質42-44
• 3．4 酸性對催化劑性能的影響44-46
• 3．5 積炭的Mo／HZSM-5和Mo-0．7In／HZSM-5催化劑燒炭（TPO）結果分析46-47
• 3．6 制備方法對催化劑反應性能的影響47-49
• 3．7 小結49
• 參考文獻49-51
• 第四章 Pd助劑對Mo／HZSM-5催化劑改性的研究51-75
• 4．1 引言51
• 4．2 不同的Pd含量對Mo／HZSM-5催化劑性能的影響51-52
• 4．3 Mo／HZSM-5和Mo-0．4Pd／HZSM-5催化劑穩(wěn)定性的比較52-55
• 4．4 助劑Pd的添加對Mo／HZSM-5催化劑性質的影響55-59
• 4．5 Pd的添加對Mo／HZSM-5催化劑積炭行為的影響59-61
• 4．6 不同浸漬順序對催化劑性能的影響61-64
• 4．7 不同制備方法對催化劑性能的影響64-66
• 4．8 不同的預處理氣氛對催化劑性能的影響66-70
• 4．9 積炭的催化劑的燒炭結果分析70-72
• 4．10 小結72-73
• 參考文獻73-75
• 發(fā)表文章目錄75-77
• 致謝77

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