钒基催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯的原位漫反射红外光谱研究

• 作 者: 许建华
• 机 构: 华南理工大学
• 出 处: 华南理工大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 红外光谱 红外光谱丙烷氧化脱氢 丙烷氧化脱氢钒基催化剂 钒基催化剂丙烯 丙烯催化反应 催化反应

红外光谱在气、固相催化研究中占有重要地位。催化剂的红外表征中，不论是考察催化剂的表面吸附，还是催化剂本身，常用透射(吸收)法获取光谱，但是该方法在吸附一催化体系的原位研究中存在很大的局限性；为解决这一难题，漫反射技术是合适的选择。原位漫反射红外光谱是一新的原位技术，近年来在催化研究中日益受到重视。采用原位漫反射红外光谱研究丙烷氧化脱氢制丙烯反应体系，通过实现反应温度和气氛接近实际反应条件下的原位跟踪，获得有关反应动态过程中一些宝贵的吸附物种信息，为深入机理的研究提供实验依据。丙烷氧化脱氢制丙烯对于解决高温下脱氢的能耗有重要的研究意义。本论文采用原位漫反射红外技术对丙烷氧化脱氢制丙烯催化反应的动态过程进行研究。
原位漫反射实验首先考察了反应气体C<,3>H<,8>和O<,2>以及生成气体C3H6在空白γ-Al<,2>O<,3>载体和V<,2>O<,5>/γ-Al<,2>O<,3>催化剂上的吸附以及它们的共吸附性质，为真实反应条件下吸附物种的归属提供依据。真实条件下的原位漫反射实验表明：钒基催化剂表面形成多种氧吸附态如端氧V=O吸附，桥氧V-O－V和V-O－Al吸附，其中端氧V=O以及桥氧V-O－Al是活性氧吸附；活性氧吸附态活化丙烷，从而使得丙烷在钒基催化剂上得以吸附修正活化。基于原位漫反射实验提出了相应的丙烷氧化脱氢制丙烯的反应机理。
由于气固相催化反应体系中催化剂的表面存在载体、活性组分和多种助剂成份间复杂的相互作用，使得标准图谱不能再满足催化动态过程中出现的多种复杂吸附物种的查找。基于此，建立了一个二维红外数据库；在数据库中添加“查找功能”以便查询方便，并且可继续往数据库中添加新的数据，而这些添加的数据都会自动地添加到“查找功能"中以供查询。