烷烃异构化固体超强酸催化剂的研究

• 作 者: 董鹏飞
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 固体超强酸 稳定性 异构化 二氧化锆 催化剂

固体超强酸是近年来开发的一种新型催化材料,其中SO₄^2-/M_xO_y型以及S₂O₈^2-/M_xO_y型固体超强酸催化剂具有催化活性高、选择性好、制备方法简单、不污染环境、不腐蚀设备、可重复使用等突出优点,成为近年来催化领域的研究热点之一。通过向S₂O₈^2-/ZrO₂催化剂中同时引入适量的Pt和Al₂O₃,制备出了具有较高催化性能和高稳定性的Pt-S₂O₈^2-/ZrO₂-Al₂O₃型固体超强酸催化剂。以正戊烷异构化反应为探针,考察了Al₂O₃含量、焙烧温度、浸渍溶液浓度、Pt含量和活化温度等制备条件对催化剂反应性能的影响,同时研究了催化剂的稳定性以及失活等因素,并采用XRD、BET、FT-IR、TPR、TG-DTA、NH₃-TPD和ICP手段对催化剂进行了表征。结果表明,Pt能使催化剂的还原温度降低;增强载体表面氢气的溢流效应,提高酸强度;Al能够延迟ZrO₂的晶化温度,抑制硫的分解;Al能够增加催化剂的比表面积,增强硫氧键的结合,提高催化剂的还原性能,增加催化剂的酸强度和酸总量。当Al₂O₃质量分数2.5%、Pt质量分数0.10%、0.75mol/L过硫酸铵溶液浸渍、650℃焙烧、300℃活化时,Pt-S₂O₈^2-/ZrO₂-Al₂O₃催化剂的异构化活性最高。在220℃、2.0MPa,氢气/正戊烷的摩尔比为4:1,质量空速1.0h-1下,异戊烷收率和选择性分别为62.3%和98.2%。通过向SO₄^2-/ZrO₂催化剂中同时引入适量的Pt和Al₂O₃,制备出了具有较高催化性能和高稳定性的Pt-SO₄^2-/ZrO₂-Al₂O₃型固体超强酸催化剂。以正戊烷异构化反应为探针,考察Al₂O₃含量、焙烧温度、浸渍溶液浓度、Pt含量和活化温度等制备条件对催化剂反应性能的影响,同时研究了催化剂的稳定性以及失活等因素,并采用XRD、BET、FT-IR、TPR、TG-DTA和NH₃-TPD等手段对催化剂进行了表征。结果表明,Al能够延迟ZrO₂的晶化温度,抑制硫的分解;Al能够增加催化剂的比表面积,增强硫氧键的结合,提高催化剂的还原性能,增加催化剂的酸强度和酸总量。当Al₂O₃含量（质量分数,w）为5.0%时Pt-SO₄^2-/ZrO₂-Al₂O₃固体超强酸催化剂的催化活性最好,在100h内异戊烷产率可稳定在52%以上,选择性在98.2%以上。