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金属氮化物因其独特的物理化学性质,诸如硬度、电导、热导以及催化性能,引起了人们的广泛关注。尤其是钼、钨等过渡金属的高比表面积氮化物在许多催化反应中被用作新型的催化剂,表现出优良的催化性能。本课题组前期工作利用氢气和氮气的混合气代替氨气来合成体相双金属氮化物,同时发现体相镍钼氮化物是丙烷氨氧化制丙烯腈的催化新体系,但其在高温下活性不稳定。为解决这个问题,本论文将氮化物活性组分锚合在载体上,试图提高催化剂的稳定性。
本研究采用分步浸渍法制备了一系列不同载体负载的NiMo氮化物催化剂,研究发现以SiO2为载体的负载镍钼氮化物催化剂对丙烷氨氧化制丙烯腈的活性最好。在上述催化剂中添加少量V后其丙烷氨氧化催化性能得到很大的提高。进而考察了不同V载量对该催化剂的催化性能的影响,发现当V载量为V:Mo=0.03时,丙烷氨氧化催化性能最好。在此基础上,考察了相同钒载量不同镍钼配比对氮化物催化剂的结构和丙烷氨氧化反应催化性能的影响。结果表明:控制镍钼配比可以获得γ-Mo2N和Ni3Mo3N两相共存的氮化物催化剂。丙烷氨氧化催化反应结果表明,镍钼配料摩尔比为3:2时,丙烯腈收率最高,可达32%。利用XRD、H2-TPR、NH3-TPD、TG-DTA、XPS、总氮含量测定等表征手段对所制备的催化剂进行了表征。考察了SiO2负载Ni-Mo-V氮化物催化剂经110h反应后的催化稳定性,结果表明,在长时间的反应过程中,催化剂保持了比较稳定的活性。