介孔氧化铝负载Ni-Co氧化物催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯

孙毅飞 ,  李广超 ,  潘心頔 ,  黄传敬 ,  翁维正 ,  万惠霖

引用本文: 孙毅飞, 李广超, 潘心頔, 黄传敬, 翁维正, 万惠霖. 介孔氧化铝负载Ni-Co氧化物催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯[J]. 物理化学学报, doi: 10.3866/PKU.WHXB201206271 shu
Citation:  SUN Yi-Fei, LI Guang-Chao, PAN Xin-Di, HUANG Chuan-Jing, WENG Wei-Zheng, WAN Hui-Lin. Oxidative Dehydrogenation of Propane to Propylene over Mesoporous Alumina Supported Ni-Co Oxide Catalysts[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, doi: 10.3866/PKU.WHXB201206271 shu

介孔氧化铝负载Ni-Co氧化物催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯

  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展规划项目(973) (2010CB732303) (973) (2010CB732303)

    国家自然科学基金(21173173, 21073148, 21033006) (21173173, 21073148, 21033006)

    教育部创新团队项目(IRT1036) (IRT1036)

    国家基础科学人才培养基金(J1030415) (J1030415)

    福建省重大科技专项(2009HZ0002-1)资助 (2009HZ0002-1)

摘要:

以非离子型三嵌段共聚物作为模板剂, 异丙醇铝为氧化铝的前驱物, 采用一锅法合成了一系列介孔氧化铝负载镍氧化物、钴氧化物以及镍-钴双金属氧化物催化剂, 并以介孔氧化铝为载体, 采用浸渍法制备了负载Ni-Co 氧化物催化剂. 采用N2吸附-脱附、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线粉末衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)以及激光拉曼光谱(LRS)等技术对催化剂的结构与性质进行表征, 并考察了催化剂的丙烷氧化脱氢反应性能. 结果表明: 一锅法制备的各催化剂均有大的比表面积和规整的孔道结构, 且负载的金属氧化物高度分散; 而浸渍法制备的催化剂, 其载体的介孔结构被破坏并有Co3O4晶相生成. 在考察的催化剂中, 一锅法合成的介孔氧化铝负载Ni-Co 氧化物催化剂表现出最佳的丙烷氧化脱氢性能. 在450 °C、C3H8:O2:N2的摩尔比为1:1:4和空速(GHSV)为10000 mL·g-1·h-1条件下, 该催化剂上丙烯产率为10.3%, 远高于浸渍法制备的催化剂上所获得的丙烯产率(2.4%). 关联催化剂表征和反应结果, 讨论了催化剂结构与性能之间的关系.

English

    1. [1]

      (1) Taylor, M. N.; Carley, A. F.; Davies, T. E.; Taylor, S. H. Top. Catal. 2009, 52, 1660. doi: 10.1007/s11244-009-9307-0

      (1) Taylor, M. N.; Carley, A. F.; Davies, T. E.; Taylor, S. H. Top. Catal. 2009, 52, 1660. doi: 10.1007/s11244-009-9307-0

    2. [2]

      (2) Liu, Y. M.; Feng,W. L.; Li, T. C.; He, H. Y.; Dai,W. L.; Huang,W.; Cao, Y.; Fan, K. N. J. Catal. 2006, 239, 125. doi: 10.1016/j.jcat.2005.12.028(2) Liu, Y. M.; Feng,W. L.; Li, T. C.; He, H. Y.; Dai,W. L.; Huang,W.; Cao, Y.; Fan, K. N. J. Catal. 2006, 239, 125. doi: 10.1016/j.jcat.2005.12.028

    3. [3]

      (3) Ying, F.; Li, J. H.; Huang, C. J.;Weng,W. Z.;Wan, H. L. Catal. Lett. 2007, 115, 137. doi: 10.1007/s10562-007-9079-8(3) Ying, F.; Li, J. H.; Huang, C. J.;Weng,W. Z.;Wan, H. L. Catal. Lett. 2007, 115, 137. doi: 10.1007/s10562-007-9079-8

    4. [4]

      (4) Abello, M. C.; meza, M. F.; Ferretti, O. Appl. Catal. A: Gen.2001, 207, 421. doi: 10.1016/S0926-860X(00)00680-3(4) Abello, M. C.; meza, M. F.; Ferretti, O. Appl. Catal. A: Gen.2001, 207, 421. doi: 10.1016/S0926-860X(00)00680-3

    5. [5]

      (5) Chen, K.; Xie, S.; Bell, A. T.; Iglesia, E. J. Catal. 2001, 198,232. doi: 10.1006/jcat.2000.3125(5) Chen, K.; Xie, S.; Bell, A. T.; Iglesia, E. J. Catal. 2001, 198,232. doi: 10.1006/jcat.2000.3125

    6. [6]

      (6) Watson, R. B.; Ozkan, U. S. J. Catal. 2000, 191, 12. doi: 10.1006/jcat.1999.2781(6) Watson, R. B.; Ozkan, U. S. J. Catal. 2000, 191, 12. doi: 10.1006/jcat.1999.2781

    7. [7]

      (7) Li, J. H.;Wang, C. C.; Huang, C. J.; Sun, Y. F.;Weng,W. Z.;Wan, H. L. Appl. Catal. A: Gen. 2010, 382, 99. doi: 10.1016/j.apcata.2010.04.034(7) Li, J. H.;Wang, C. C.; Huang, C. J.; Sun, Y. F.;Weng,W. Z.;Wan, H. L. Appl. Catal. A: Gen. 2010, 382, 99. doi: 10.1016/j.apcata.2010.04.034

    8. [8]

      (8) Davies, T. E.; Garcia, T.; Solsona, B.; Taylor, S. H. Chem. Commun. 2006, 3417.(8) Davies, T. E.; Garcia, T.; Solsona, B.; Taylor, S. H. Chem. Commun. 2006, 3417.

    9. [9]

      (9) Zhao, D. Y.; Feng, J. L.; Huo, Q. S.; Melosh, N.; Fredrickson,G. H.; Chmelka, B. F.; Stucky, G. D. Science 1998, 279, 548.doi: 10.1126/science.279.5350.548(9) Zhao, D. Y.; Feng, J. L.; Huo, Q. S.; Melosh, N.; Fredrickson,G. H.; Chmelka, B. F.; Stucky, G. D. Science 1998, 279, 548.doi: 10.1126/science.279.5350.548

    10. [10]

      (10) Niesz, K.; Yang, P.; Somorjai, G. A. Chem. Commun. 2005,1986.(10) Niesz, K.; Yang, P.; Somorjai, G. A. Chem. Commun. 2005,1986.

    11. [11]

      (11) Yuan, Q.; Yin, A. X.; Luo, C.; Sun, L. D.; Zhang, Y.W.; Duan,W. T.; Liu, H. C.; Yan, C. H. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3465.doi: 10.1021/ja0764308(11) Yuan, Q.; Yin, A. X.; Luo, C.; Sun, L. D.; Zhang, Y.W.; Duan,W. T.; Liu, H. C.; Yan, C. H. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3465.doi: 10.1021/ja0764308

    12. [12]

      (12) Stacy, M. M.; Pasquale, F. F.; Mietek, J. J. Am. Chem. Soc.2008, 130, 15210. doi: 10.1021/ja806429q(12) Stacy, M. M.; Pasquale, F. F.; Mietek, J. J. Am. Chem. Soc.2008, 130, 15210. doi: 10.1021/ja806429q

    13. [13]

      (13) Shen,W. H.; Komatsubara, K.; Hagiyama, T.; Yoshida, A.;Naito, S. Chem. Commun. 2009, 6490.(13) Shen,W. H.; Komatsubara, K.; Hagiyama, T.; Yoshida, A.;Naito, S. Chem. Commun. 2009, 6490.

    14. [14]

      (14) Wang, H. Y.; Ruckenstein, E. Catal. Lett. 2001, 75, 13. doi: 10.1023/A:1016719703118(14) Wang, H. Y.; Ruckenstein, E. Catal. Lett. 2001, 75, 13. doi: 10.1023/A:1016719703118

    15. [15]

      (15) Kobayashi, Y.; Horiguchi, J.; Kobayashi, S.; Yamazaki, Y.;Omata, K.; Nagao, D.; Konno, M.; Yamada, M. Appl. Catal. A: Gen. 2011, 395, 129. doi: 10.1016/j.apcata.2011.01.034(15) Kobayashi, Y.; Horiguchi, J.; Kobayashi, S.; Yamazaki, Y.;Omata, K.; Nagao, D.; Konno, M.; Yamada, M. Appl. Catal. A: Gen. 2011, 395, 129. doi: 10.1016/j.apcata.2011.01.034

    16. [16]

      (16) Arnoldy, P.; Moulijin, J. A. J. Catal. 1985, 93, 38. doi: 10.1016/0021-9517(85)90149-6(16) Arnoldy, P.; Moulijin, J. A. J. Catal. 1985, 93, 38. doi: 10.1016/0021-9517(85)90149-6

    17. [17]

      (17) Jacobs, G.; Ji, Y.; Davis, B. H.; Cronauer, D.; Kropf, A. J.;Marshall, C. L. Appl. Catal. A: Gen. 2007, 333, 177. doi: 10.1016/j.apcata.2007.07.027(17) Jacobs, G.; Ji, Y.; Davis, B. H.; Cronauer, D.; Kropf, A. J.;Marshall, C. L. Appl. Catal. A: Gen. 2007, 333, 177. doi: 10.1016/j.apcata.2007.07.027

    18. [18]

      (18) Xiao, T. C.; Ji, S. F.;Wang, H. T.; Coleman, K. S.; Green, M. L.H. J. Mol. Catal. A 2001, 175, 111. doi: 10.1016/S1381-1169(01)00205-9(18) Xiao, T. C.; Ji, S. F.;Wang, H. T.; Coleman, K. S.; Green, M. L.H. J. Mol. Catal. A 2001, 175, 111. doi: 10.1016/S1381-1169(01)00205-9

    19. [19]

      (19) Solsona, B.; Blasco, T.; Nieto, J. M. L.; Pena, M. L.; Rey, F.;Vidal-Moya, A. J. Catal. 2001, 203, 443. doi: 10.1006/jcat.2001.3326(19) Solsona, B.; Blasco, T.; Nieto, J. M. L.; Pena, M. L.; Rey, F.;Vidal-Moya, A. J. Catal. 2001, 203, 443. doi: 10.1006/jcat.2001.3326

    20. [20]

      (20) Zhang, X. J.; Liu, J. X.; Jing, Y.; Xie, Y. C. Appl. Catal. A: Gen.2003, 240, 143. doi: 10.1016/S0926-860X(02)00426-X(20) Zhang, X. J.; Liu, J. X.; Jing, Y.; Xie, Y. C. Appl. Catal. A: Gen.2003, 240, 143. doi: 10.1016/S0926-860X(02)00426-X

    21. [21]

      (21) Cortes Corberan, V.; Jia, M. J.; EI-Haskouri, J.; Valenzuela, R.X.; Beltran-Porter, D.; Amoros, P. Catal. Today 2004, 91-92,127.(21) Cortes Corberan, V.; Jia, M. J.; EI-Haskouri, J.; Valenzuela, R.X.; Beltran-Porter, D.; Amoros, P. Catal. Today 2004, 91-92,127.

    22. [22]

      (22) Karakoulia, S. A.; Triantafyllidis, K. S.; Lemonidou, A. A.Microporous Mesoporous Mat. 2008, 110, 157. doi: 10.1016/j.micromeso.2007.10.027(22) Karakoulia, S. A.; Triantafyllidis, K. S.; Lemonidou, A. A.Microporous Mesoporous Mat. 2008, 110, 157. doi: 10.1016/j.micromeso.2007.10.027

    23. [23]

      (23) Peña, M. L.; Dejoz, A.; Fornés, V.; Rey, E.; Vazquez, M. I.;Nieto, J. M. L. Appl. Catal. A: Gen . 2001, 209, 155.(23) Peña, M. L.; Dejoz, A.; Fornés, V.; Rey, E.; Vazquez, M. I.;Nieto, J. M. L. Appl. Catal. A: Gen . 2001, 209, 155.

    24. [24]

      (24) Buyevskaya, O. V.; Bruckner, A.; Kondratenko, E. V.;Wolf, D.;Baerns, M. Catal. Today 2001, 67, 369. doi: 10.1016/S0920-5861(01)00329-7(24) Buyevskaya, O. V.; Bruckner, A.; Kondratenko, E. V.;Wolf, D.;Baerns, M. Catal. Today 2001, 67, 369. doi: 10.1016/S0920-5861(01)00329-7

    25. [25]

      (25) Mitran, G.; Cacciaguerra, T.; Loridant, S.; Tichit, D.; Marcu, I.C. Appl. Catal. A: Gen. 2012, 417-418, 153.

      (25) Mitran, G.; Cacciaguerra, T.; Loridant, S.; Tichit, D.; Marcu, I.C. Appl. Catal. A: Gen. 2012, 417-418, 153.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  949
  • 文章访问数:  3014
  • HTML全文浏览量:  81
文章相关
  • 发布日期:  2012-08-02
  • 收稿日期:  2012-04-18
  • 网络出版日期:  2012-06-27
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章