尖晶石型衍生的Ni/Al2O3催化剂低温催化顺酐加氢合成丁二酸酐

李杰 任远航 岳斌 贺鹤勇

引用本文: 李杰,  任远航,  岳斌,  贺鹤勇. 尖晶石型衍生的Ni/Al2O3催化剂低温催化顺酐加氢合成丁二酸酐[J]. 催化学报, 2017, 38(7): 1166-1173. doi: 10.1016/S1872-2067(17)62844-4 shu
Citation:  Jie Li,  Yuanhang Ren,  Bin Yue,  Heyong He. Ni/Al2O3 catalysts derived from spinel NiAl2O4 for low-temperature hydrogenation of maleic anhydride to succinic anhydride[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2017, 38(7): 1166-1173. doi: 10.1016/S1872-2067(17)62844-4 shu

尖晶石型衍生的Ni/Al2O3催化剂低温催化顺酐加氢合成丁二酸酐

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21173050,21371035);中石化基金(X514005).

摘要: 开发高活性的顺酐加氢制丁二酸酐和γ-丁内酯催化剂具有重要的工业意义.顺酐加氢多采用Cu基和Ni基催化剂,但一般Cu基和Ni基催化剂存在反应温度高(170-260℃)和稳定性差等缺点,很有必要开发高活性的顺酐加氢催化剂.我们以拟薄水铝石作为Al2O3载体的前驱体,采用浸渍法制备了一系列镍铝尖晶石型衍生的不同Ni含量的Ni/Al2O3催化剂,并研究了它们在顺酐加氢反应中的催化性能.
还原前Ni/Al2O3催化剂的X射线衍射结果表明,催化剂含有NiAl2O4物种.氮吸附结果显示,不同Ni含量的催化剂均具有介孔结构.氢-程序升温还原研究发现,Ni/Al2O3催化剂经750℃还原2 h后,其表面上NiAl2O4物种能被高效还原.X射线粉末衍射结果表明,750℃还原的Ni/Al2O3催化剂中金属Ni颗粒尺寸随着Ni负载量升高而增大.利用一氧化碳-程序升温脱附对750℃还原的Ni/Al2O3催化剂进行研究,发现750℃还原的催化剂上金属Ni物种含量从高到低依次为:Ni (7.5%)/Al2O3 > Ni (5%)/Al2O3 > Ni (2.5%)/Al2O3.采用CO化学吸附获得的Ni (2.5%)/Al2O3,Ni (5%)/Al2O3和Ni (7.5%)/Al2O3催化剂上金属Ni颗粒尺度分别为8.0,12.8和15.7 nm.活性研究结果表明,750℃还原的Ni (5%)/Al2O3催化剂具有最高的催化活性,这可能是由于Ni (5%)/Al2O3催化剂具有较多的Ni活性位点和较合适的Ni颗粒粒度所致.进一步研究发现,在650-750℃还原温度下,Ni (5%)/Al2O3催化剂的还原度随着还原温度的升高而升高,Ni分散度随着还原温度的升高而降低.活性结果研究表明,700℃还原的Ni (5%)/Al2O3催化剂具有较多的Ni活性位点和较合适的Ni颗粒粒度,具有最高的加氢催化活性,其在120℃,H2压力为0.5 MPa和质量空速为2 h-1的反应条件下,能获得近100%的顺酐转化率和90%的丁二酸酐选择性,同时该催化剂具有优良的稳定性.以上结果表明,尖晶石型衍生的Ni/Al2O3催化剂是一个十分有应用前景的顺酐加氢催化剂.

English

    1. [1] C. I. Meyer, A. J. Marchi, A. Monzon, T. F. Garetto, Appl. Catal. A, 2009, 367, 122-129.

    2. [2] R. C. Zhang, H. B. Yin, D. Z. Zhang, L. Qi, H. H. Lu, Y. T. Shen, T. S. Jiang, Chem. Eng. J., 2008, 140, 488-496.

    3. [3] D. Z. Gao, Y. H. Feng, H. B. Yin, A. L. Wang, T. S. Jiang, Chem. Eng. J., 2013, 233, 349-359.

    4. [4] X. Liao, Y. Zhang, M. Hill, X. Xia, Y. X. Zhao, Z. Jiang, Appl. Catal. A, 2014, 488, 256-264.

    5. [5] J. Li, L. P. Qian, L. Y. Hu, B. Yue, H. Y. He, Chin. Chem. Lett., 2016, 27, 1004-1008.

    6. [6] H. J. Yuan, C. L. Zhang, W. T. Huo, C. L. Ning, Y. Tang, Y. Zhang, D. Q. Cong, W. X. Zhang, J. H. Luo, S. Li, Z. L. Wang, J. Chem. Sci., 2014, 126, 141-145.

    7. [7] Y. Hara, H. Kusaka, H. Inagaki, K. Takahashi, K. Wada, J. Catal., 2000, 194, 188-197.

    8. [8] Y. Q. Huang, Y. Ma, Y. W. Cheng, L. J. Wang, X. Li, Appl. Catal. A, 2015, 495, 124-130.

    9. [9] G. Budroni, A. Corma, J. Catal., 2008, 257, 403-408.

    10. [10] J. Li, W. P. Tian, L. Shi, Ind. Eng. Chem. Res., 2010, 49, 11837-11840.

    11. [11] Y. Yu, Y. L. Guo, W. C. Zhan, Y. Guo, Y. S. Wang, G. Z. Lu, J. Mol. Catal. A, 2014, 392, 1-7.

    12. [12] Y. Yu, W. C. Zhan, Y. Guo, G. Z. Lu, S. Adjimi, Y. L. Guo, J. Mol. Catal. A, 2014, 395, 392-397.

    13. [13] C. I. Meyer, S. A. Regenhardt, A. J. Marchi, T. F. Garetto, Appl. Catal. A, 2012, 417-418, 59-65.

    14. [14] S. A. Regenhardt, C. I. Meyer, T. F. Garetto, A. J. Marchi, Appl. Catal. A, 2012, 449, 81-87.

    15. [15] W. T. Huo, C. L. Zhang, H. J. Yuan, M. J. Jia, C. L. Ning, Y. Tang, Y. Zhang, J. H. Luo, Z. L. Wang, W. X. Zhang, J. Ind. Eng. Chem., 2014, 20, 4140-4145.

    16. [16] Y. Zhang, L. L. Zhao, H. X. Zhang, H. T. Li, P. P. Liu, Y. Y. Gai, Y. X. Zhao, CIESC., 2015, 66, 2505-2513.

    17. [17] C. I. Meyer, S. A. Regenhardt, M. E. Bertone, A. J. Marchi, T. F. Garetto, Catal. Lett., 2013, 143, 1067-1073.

    18. [18] J. Li, W. P. Tian, X. Wang, L. Shi, Chem. Eng. J., 2011, 175, 417-422.

    19. [19] W. P. Tian, S. F. Guo, L. Shi, Pet. Sci. Technol., 2014, 32, 1784-1790.

    20. [20] S. F. Guo, L. Shi, Catal. Today, 2013, 212, 137-141.

    21. [21] M. E. Bertone, S. A. Regenhardt, C. I. Meyer, V. Sebastian, T. F. Garetto, A. J. Marchi, Top. Catal., 2016, 59, 159-167.

    22. [22] P. G. Savva, K. Goundani, J. Vakros, K. Bourikas, C. Fountzoula, D. Vattis, A. Lycourghiotis, C. Kordulis, Appl. Catal. B, 2008, 79, 199-207.

    23. [23] A. L. Alberton, M. M. V. M Souza, M. Schmal, Catal. Today, 2007, 123, 257-264.

    24. [24] B. C. Lippens, J. H. de Boer, Acta Crystal, 1964, 17, 1312-1321.

    25. [25] H. T. Li, Y. L. Xu, C. G. Gao, Y. X. Zhao, Catal. Today, 2010, 158,475-480.

    26. [26] G. Paglia, C. E. Buckley, A. L. Rohl, R. D. Hart, K. Winter, A. J. Studer, B. A. Hunter, J. V. Hanna, Chem. Mater., 2004, 16, 220-236.

    27. [27] Z. G. Hao, Q. S. Zhu, Z. Jiang, B. L. Hou, H. Z. Li, Fuel Process. Technol., 2009, 90, 113-121.

    28. [28] G. H. Li, L. J. Hu, J. M. Hill, Appl. Catal. A, 2006, 301, 16-24.

    29. [29] Z. Ma, Q. Z. Jiang, X. Wang, W. G. Zhang, Z. F. Ma, Catal. Commun., 2012, 17, 49-53.

    30. [30] G. Poncelet, M. A. Centeno, R. Molina, Appl. Catal. A, 2005, 288, 232-242.

    31. [31] Z. Boukha, C. Jimenez-Gonzalez, B. de Rivas, J. R. Gonzalez-Velasco, J. I. Gutierrez-Ortiz, R. Lopez-Fonseca, Appl. Catal. B, 2014, 158-159, 190-201.

    32. [32] R. Lopez-Fonseca, C. Jimenez-Gonzalez, B. de Rivas, J.I. Gutierrez-Ortiz, Appl. Catal. A, 2012, 437-438, 53-62.

    33. [33] F. Meyer, R. Hempelmann, S. Mathurband, M. Veith, J. Mater. Chem., 1999, 9, 1755-1763.

    34. [34] C. Ragupathi, J. J. Vijaya, P. Surendhar, L. J. Kennedy, Polyhedron, 2014, 72,1-7.

    35. [35] R. Wang, Y. H. Li, R. H. Shi, M. M. Yang, J. Mol. Catal. A, 2011, 344, 122-127.

    36. [36] T. Numaguchi, H. Eida, K. Shoji, Int. J. Hydrog. Energy, 1997, 22, 1111-1115.

    37. [37] M. Tao, X. Meng, Y. H. Lu, Z. C. Bian, Z. Xin, Fuel, 2016, 165, 289-297.

    38. [38] Y. H. Feng, H. B. Yin, A. L. Wang, T. Xie, T. S. Jiang, Appl. Catal. A, 2012, 425, 205-212.

    39. [39] J. Li, W. P. Tian, L. Shi, Catal. Lett., 2011, 141, 565-571.

    40. [40] J. H. Song, S. J. Han, J. Yoo, S. Park, D. H. Kim, I. K. Song, J. Mol. Catal. A, 2016, 415, 151-159.

    41. [41] J. J. Fitzgerald, G. Piedra, S. F. Dec, M. Seger, G. E. Maciel, J. Am. Chem. Soc., 1997, 119, 7832-7842.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  5
  • 文章访问数:  1432
  • HTML全文浏览量:  190
文章相关
  • 收稿日期:  2017-02-22
  • 修回日期:  2017-04-19
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