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乙烷二氧化碳氧化脱氢制乙烯Cr-基催化剂的研究

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第一章文献综述

1.1低碳烷烃脱氢的反应工艺的研究

1.1.1低碳烷烃直接催化脱氢的研究

1.1.2低碳烷烃氧化脱氢制取烯烃的研究

1.2 CO2选择氧化乙烷脱氢制乙烯的研究

1.2.1 CO2选择氧化乙烷脱氢制乙烯的催化剂体系

1.2.2 CO2选择氧化乙烷脱氢制乙烯的反应工艺

1.2.3乙烷二氧化碳脱氢制乙烯的主要反应机理

1.3结构化催化剂

1.3.1结构化催化剂的概述

1.3.2结构化催化剂的载体

1.3.3结构化催化剂的应用

1.4本论文主要研究内容

第二章实验部分

2.1实验原料及设备

2.1.1实验原料

2.1.2实验设备

2.2催化剂的制备

2.2.1负载型催化剂的制备

2.2.2金属基结构化催化剂的制备

2.3催化剂活性的评价

2.3.1评价实验条件

2.3.2负载型催化剂的活性评价

2.3.3金属基结构化催化剂的活性评价

2.4催化剂的结构表征

2.4.1 XRD表征

2.4.2 BET表征

2.4.3 TPR表征

第三章负载型催化剂的催化性能及结构表征

3.1乙烷氧化脱氢反应工艺条件的优化和催化剂的选择

3.1.1载体的影响

3.1.2催化剂活性组分的选择

3.1.3 CO2/C2H6比例的影响

3.1.4空速的影响

3.2负载型催化剂的催化性能

3.2.1 Cr/SiO2-G催化剂的催化性能

3.2.2 Ce/SiO2-G催化剂的催化性能

3.2.3 Cr-10Ce/SiO2-G催化剂的催化性能

3.3 XRD测试结果

3.3.1不同载体的Cr基催化剂的XRD图谱

3.3.2 Cr/SiO2-G催化剂的XRD图谱

3.3.3 Ce/SiO2-G催化剂的XRD图谱

3.3.4 Cr-10Ce/SiO2-G催化剂的XRD图谱

3.4催化剂的孔结构特征

3.5催化剂的TPR性能

3.6 小结

第四章金属基催化剂的催化性能及结构表征

4.1金属基催化剂的催化性能

4.1.1 Cr/SiO2-G/Al2O3/FeCrAl催化剂的催化性能

4.1.2 Cr-10Ce/SiO2-G/Al2O3/FeCrAl催化剂的催化性能

4.2金属基催化剂的稳定性

4.3 XRD测试结果

4.3.1 FeCrAl金属基体的XRD测试结果

4.3.2 Cr/SiO2-G/Al2O3/FeCrAl催化剂的XRD测试结果

4.3.3 Cr-10Ce/SiO2-G/Al2O3/FeCrAl催化剂的XRD测试结果

4.4 小结

第五章结论

参考文献

致谢

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摘要

由于对乙烯的需求日益增长,通过氧化脱氢用以实现乙烷向乙烯的催化转化技术也迅速增长。作为温室气体的二氧化碳也是一种温和氧化剂,应用于乙烷氧化脱氢反应中,可以消除催化剂表面的积碳,提高催化剂的催化性能。 在本研究中,以硝酸铬为Cr源,硝酸铈为Ce源,正硅酸乙酯为Si源,采用溶胶一凝胶法制备了xCr-yCe/SiO<,2>-G负载型催化剂,以FeCrAl合金薄片为金属基体,涂覆xCr-yCe/SiO<,2>=G催化剂胶体,制备了xCr-yCe/SiO<,2>-G/Al<,2>O<,3>/FeCrAl金属基整体式催化剂,采用XRD、BET、TPR等分析测试技术对催化剂的结构进行了表征,在微型固定床反应器中对催化剂乙烷二氧化碳氧化脱氢制乙烯的催化性能进行了评价。 评价结果表明,对xCr/SiO<,2>-G催化剂,Cr含量为5wt%的5Cr/SiO<2,>-G催化剂具有最好的催化活性;Ce的单组分催化剂均具有很高的乙烯选择性,Ce含量为10wt%时,乙烷转化率最高;xCr-yCe/SiO<,2>-G/Al<,2>O<,3>/FeCrAl金属基整体式催化剂对乙烷CO<,2>氧化脱氢反应具有较好的活性和高温稳定性;7.5Cr/SiO<,2>-G/Al<,2>O<,3>/FeCrAlCr催化剂的稳定性很好。加入Ce活性组分后,乙烷的转化率稍有降低,但乙烯的选择性明显提高。 催化剂的结构研究表明,Cr的含量大于5%时,Cr的物相为Cr<,2>O<,3>,但Cr含量较低时,检测不到Cr的物相;Cr含量为5%的催化剂具有较大的比表面积,Cr含量变大或变小催化剂的比表面积都会减小;催化剂的孔径在2 nm左右,并与Cr的含量关系不大;Cr含量为5%的催化剂具有适宜的氧化还原性能,这可能有利于乙烷和二氧化碳的转化。Cr/SiO<,2>-G催化剂中添加了CeO<,2>后,促进了催化剂表面上Cr物种的分散。活性组分在金属基催化剂表面上是高度分散的。

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