CeO2基乙苯催化脫氫制苯乙烯催化劑的研究

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1、摘要在常壓、反應(yīng)溫度620℃、液態(tài)空速1．0h．1、乙苯與水的體積比1：2的反應(yīng)條件下，考察了Ce02、Ce02．K20以及Fe203．Ce02催化劑的乙苯脫氫活性，利用XRD、XFS以及Ar濺射技術(shù)對催化劑物相和表面價(jià)態(tài)進(jìn)行分析，其結(jié)果與催化活性關(guān)聯(lián)，研究結(jié)果如下：l：Ce02本身具有優(yōu)良的乙苯脫氫活性，其苯乙烯收率穩(wěn)定在38．5％左右。添加鉀助劑后，脫氫反應(yīng)進(jìn)行l(wèi)Oh，Ce02．K20催化劑的苯乙烯收率從39．4％升高至51．O％，隨后催化活性逐漸下降，脫氫反應(yīng)50h，苯乙烯收率是42．3％。鉀助劑含量

2、的增加對苯乙烯收率影響甚小。在Fe20s-Ce02催化劑組分中，C002含量從O％增加到8％，乙苯轉(zhuǎn)化率隨之逐漸增加；當(dāng)Ce02含量在8％時(shí)，乙苯轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大值20．4％；當(dāng)Ce02含量大于8％時(shí)，乙苯轉(zhuǎn)化率逐漸下降。2：研究表明，Ce02是一種Ce3+和Cc4+共存的混合價(jià)態(tài)氧化物。在乙苯脫氫條件下，ce02催化劑表面存在如下動(dòng)態(tài)平衡：Ce02#H片2．，。co；CP02吖(0

3、．Ce02幔物相穩(wěn)定密切相關(guān)，乙苯催化脫氫的活性相可能是Cc02．Ce02略。Cc02催化劑表面ce3+／Ce"+比值下降，其副產(chǎn)物(苯和甲苯)含量隨之減少，乙苯脫氫選擇性隨之提高。3：在高溫作用下，C002和KOH相互作用形成Ce．O．K鍵。Ce02．K20催化劑表面Ce”相對含量減少，乙苯脫氫副產(chǎn)物(苯+甲苯)含量隨之減少，苯乙烯選擇性相應(yīng)提高，Ce”是乙苯脫氫副產(chǎn)物(苯和甲苯)的活性中心。乙苯脫氫反應(yīng)條件下，Ce02．K20催化劑表面物相擬似如下動(dòng)態(tài)平衡：Q一0一K寺ceo,一，寺＆D2(嘛

4、。表面Cc-O-K鍵的水解，促進(jìn)催化活性的上升；當(dāng)Cc-O．K鍵趨向完全水解，催化活性隨之逐漸下降。催化活性穩(wěn)定時(shí)，催化劑表面物相趨向如下平衡cP02#虧Hz,豸CO曼c(diǎn)P02一，(o

5、脫氫活性衰退時(shí)間也隨之延緩。Fe2+／Fe3+比值從0．60減少到0．54、ce3+／ce4+A0．155減少到0．140，乙苯轉(zhuǎn)化率隨之上升；Fe2We3+和ce3+／ce4"比值分別為0．54和0．140時(shí)，乙苯轉(zhuǎn)化率達(dá)到最佳值；Fe2+／Fe3+比值從0．54減少到0．49、ce3+Ice4+從O．140減少到0．120，乙苯轉(zhuǎn)化率隨之下降。關(guān)鍵詞：Ce02，催化劑，XPS，XRDIIAbstractInthispaper,theactivitiesofCe02，Ce02·K20andFe203·Ce

6、02catalystsforethylbenzenedehydrogenationweremeasuredunderthereactionconditionsof620"C，atmosphericpressure，thespacevelocityof0．6h-1andtheSteam／EBratio(involume)of0．5．Thecrystal咖lmlr．candsurfacestateoftheactivecomponentsofthecatalystswereinvestigatedbyusing

7、X-raydiffraction,XPSmethodsand心sputteringtechnology,andthenrelatedtothecatalystactivity．Theresultsareshownasfollows：1：Ce02exhibitsgoodactivityforthedehydrogenationofethylbenzene，theyieldofstyreneWasmeasuredtObeabout38．5％．ForCe02-K20catalystwithpotassiumadd

8、itive，after10hreaction,thestyreneyieldincreasedfrom39．4％to51．0％，thendecreasedwithincreasingthereactiontimefurther,finallydecreasedto42．0％after50hreaction．Theeffectofthecontentofpotassiuminthecatalystonthestyr