轻烃异构化S2O82-/MxOy型固体超强酸催化剂的研究
S2O82-/MxOy型固体酸催化剂作为一种新型催化材料,具有酸性强、催化活性高、可再生使用、制备方法简单、环境友好、不腐蚀设备等突出优点,成为近年来催化领域的研究热点之一.其主要的研究方向为通过改性研究,提高催化剂的性能以适用于各种反应.本文以ZrO2为载体,先后向载体上引入S2O82-和Ni,制备了具有较好催化活性的Ni-S2O82-/ZrO2型金属-酸双官能团固体超强酸催化剂.并用XRD、红外光谱、吡啶红外、-热重、程序升温还原、扫描电镜、BET、透射电镜等表征手段对催化剂各方面性能进行了表征.以催化正戊烷加氢异构化反应为探针,考察了催化剂过渡金属含量和焙烧温度对催化剂活性及稳定性等性能的影响.结果表明:(1)过渡金属Ni的引入使催化剂的性能明显提高,带有正电荷的Ni具有较强的亲氧性,使得Ni与S=O形成配位结构,由于诱导作用的存在,S-O-Zr间的键能被增强,因此提高了催化剂的L酸性和稳定性.当Ni含量过低时,催化剂中形成的配位作用不够强,当Ni含量过高时,Ni粒子将会发生团聚并覆盖催化剂的酸性中心,同时也将破坏酸结构,使得催化剂活性下降.(2)随着焙烧温度的升高,ZrO2逐渐从无定型态向四方晶相态转化,催化剂比表面积不断增大,催化剂酸结构逐渐形成;当焙烧温度过高时, ZrO2开始由具有活性的四方晶相向单斜晶相转变,硫酸根大量分解而破坏酸结构,并且催化剂的孔道开始坍塌,而降低催化剂的比表面积.(3)催化剂的最佳制备条件:Ni质量分数1.0%、焙烧温度为650℃.在210℃、2.0MPa,氢气/正戊烷的摩尔比为4:1,质量空速1.0h-1下,异戊烷具有最高的收率为57.0%,异戊烷选择性为94.0%.本文以ZrO2为载体, S2O82-为活性组分,Pt为引入的贵金属,采用微乳液法和浸渍法制备了Pt-S2O82-/ZrO2型金属-酸双官能团固体超强酸催化剂,并对催化剂进行了表征.以催化正戊烷加氢异构化反应为探针,对这两种方法制备的催化剂进行了对比.结果表明:(1)微乳液法制备得到的贵金属粒子,尺寸小,不易团聚,且在催化剂表面分布均匀不阻塞孔道.(2)与传统的浸渍法相比,微乳液法制备催化剂可以降低催化剂的还原温度且提高催化剂热稳定性.(3)在反应压力2.0MPa、氢烃摩尔比4:1、质量空速(WHSV)1.0h-1条件下,微乳液法负载Pt制备的催化剂在反应温度235℃时活性达到33.8%.
- 作者：
- 孙恩浩
- 学位授予单位：
- 东北石油大学
- 专业名称：
- 化学工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2014年
- 导师姓名：
- 宋华
- 中图分类号：
- O643.36
- 关键词：
- 固体超强酸；Ni-S2O82-/ZrO2催化剂；Pt-S2O82-/ZrO2催化剂；异构化；微乳液
- Solid super acid； Ni-S2O82-/ZrO2； Pt-S2O82-/ZrO2； Isomerization； Microemulsion