前躯体浸渍法制备VO_xAl_2O_3及其催化二甲醚制甲醛性能.pdf

第1期 孙明等：前躯体浸渍法制备Vox／舢20，及其催化二甲醚制甲醛性能 17 前躯体浸渍法制备VO／A1203及其催化二甲醚制甲醛性能 孙 明，余 林+，余倩，余 坚，郝志峰 1 (广州大学城广东工业大学轻工化工学院，广东广州50006) 化剂材料的结构和性能进行了表征，同时考察了催化剂上二甲醚制备甲醛的反应性能。XRD的测试表明，V的氧化物在载体上 处于高度分散状态，没有独立的V20，晶相峰存在。Uv—Vis的测试表明，前躯体浸渍法制备的催化剂较之常规浸渍法制备的催 化剂位于更高波数，因而VO。物种在载体表面的分散更加均一。H—IPR的结果表明前躯体浸渍法制备的催化剂，相对更加容 易还原，催化氧化能力更强。NH3．TPD以及吡啶吸附红外的结果表明前躯体浸渍法制备的催化剂相对具有较少的B酸和较弱 的酸性。前躯体浸渍法制备的VOJAl如，催化剂在DME选择氧化制备甲醛的过程中，具有更高的甲醛的选择性和收率，选择催 化的性能更佳。 关键词：前躯体浸渍法；VOJAl203；二甲醚；氧化；甲醛制备；单层分散 中图分类号：O643／TQ 文献标识码：A 文章编号：100l-9219(2010)01—17-06 会因催化活性物质向外表面的移动而使部分内表 VOJAl203兼具优良的氧化还原性和一定的酸 性，因而成为一种重要的氧化催化剂，广泛应用于 面活性物质的浓度降低，焙烧的时候，也可能会引 烷烃如乙烷【旧、丙烷[31、异丁烷【1’的氧化脱氢，甲醇[41、起活性组分在表面的烧结。为了克服传统浸渍法的 乙醇嘲以及二甲醚[6,71的选择氧化等。V0／A1203催化缺点，有必要改进传统的浸渍法从而得到在载体 剂的性能与钒的负载量、制备方法、制备条件等密 Al：0，上高分散的VO。催化剂。自发单层分散理论 切相关，制备参数的差别会影响钒物种的表面存在 是谢有畅教授和唐有祺院士等于上世纪70年代提 状态和分散度。而钒物种的表面存在状态和分散度 出的阐，该理论在分子筛的改性、载体热稳定性的改 则从根本上影响催化剂的催化氧化性能。一般而 善、纳米材料的制备等诸多方面都有较强的指导意 言，在低负载量情况下，钒在氧化铝表面以单聚或 义。赵壁英[91等通过大量实验发现采用活性组分的 者双聚的钒物种存在；而在钒的负载量较高时，出 盐溶液浸渍尚处于氢氧化物状态的载体而后焙烧， 现独立的V：0s晶相。一般认为，该物种的出现大大 可以获得大比表面积的催化剂。原因是活性组分的 降低钒在载体表面的分散，不利于催化剂的氧化活 单层分散和载体的热分解同时进行，活性组分分散 性阁。在钒的负载量相同的条件下，钒在载体氧化铝 到刚刚生成的、细小的氧化物颗粒表面使颗粒彼此 表面分散越均匀，那么就会阻止钒物种彼此靠近而 隔开，起到了阻止颗粒烧结的作用。鉴于制备高度 长大出现独立的VsOs；反之，倘若钒物种在载体表分散VO，催化剂的需要，在单层分散理论的启发 面分散不均，则有可能导致钒物种的聚集烧结。因 下，本文采用两组A120，及其前躯体作为载体浸渍 而要得到具有更高活性和选择性的VO／Al：0，催化偏钒酸铵的草酸溶液，制备了具有较大表面积的和 剂，就必须提高VO，在载体Al：0，表面的分散。 较高的钒物种分散度的VOJAl20s催化剂，并将之 浸渍法是常用的制备VOnl：0，催化剂的方法用于二甲醚选择氧化制备甲醛的反应，并采用 之一，具有简单易行并且经济等优点，但是浸渍法 制备的催化剂也存在某些缺点，如催化剂干燥时， 等技术对催化剂进行了表征。 1 实验部分 收稿日期：2009-09．20；基金项目：广东省自然科学基金团队 项目，广东省高等学校自然科学研究重点项目1．1催化剂制备 (062011)，校博士启