氮化SBA-15负载高分散过渡金属用于丙烷高效直接脱氢

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2022-0316

摘要/Abstract

摘要：

以氮化法修饰的介孔二氧化硅（SBA-15）为载体，采用浸渍法制备了不同过渡金属（钴、镍、铁、铜）脱氢催化剂。通过X射线衍射光谱和N₂吸附-脱附分析表明氮化后的载体仍能保持良好的介孔结构；通过扫描电子显微镜分析表明金属处于高度分散的良好状态；通过程序升温还原和X射线光电子能谱分析表明氮化SBA-15改变了金属的电子结构，增强了载体与金属之间的相互作用力。采用定量浸渍法制备了金属负载量为1%（质量分数）的脱氢催化剂，并进行了性能评价。结果表明，丙烷脱氢催化剂活性顺序由高到低依次为Co-SBA-15N900-1%、Fe-SBA-15N900-1%、Cu-SBA-15N900-1%、Ni-SBA-15N900-1%，其中Co-SBA-15N900-1%催化剂的丙烷转化率为33%，丙烯选择性为88%。

关键词: 丙烷脱氢, 过渡金属, 高分散, 氮化SBA-15

Abstract:

Dehydrogenation catalysts with different transition metals of Co，Ni，Fe，Cu were prepared by impregnation method with SBA-15 modified by nitridation method as carrier.The mesoporous structure of the support after nitridation was confirmed by X-ray diffraction（XRD） and N₂ adsorption desorption analysis.Scanning electron microscopy（SEM） confirmed that the metal was in a good state of high dispersion.Temperature programmed reduction（H₂-TPR） and X-ray photoelectron spectroscopy（XPS） proved that nitriding SBA-15 changed the electronic structure of the metal，and the interaction between the carrier and the metal was significantly enhanced.Metal-loaded samples with a content of 1% were prepared by quantitative impregnation method，and their properties were evaluated.The experimental results showed that the order of catalytic PDH activity of different metals for propane dehydrogenation was Co-SBA-15N900-1%，Fe-SBA-15N900-1%，Cu-SBA-15N900-1%，Ni-SBA-15N900-1%.The Co-SBA-15N900-1% exhibited a propane conversion of 33% and a propylene selectivity of 88%，indicating its promising utilization in industry.

Key words: dehydrogenation of propane, transition metals, high dispersion, nitrided SBA-15

中图分类号:

O643.3

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图/表 17

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样品	S_BET/（m²·g^-1）	V_BJH/（cm³·g^-1）	D_BJH/nm
SBA-15	539	1.20	8.9
SBA-15N900	422	0.95	7.4

样品	w（金属）/%	w（氮）/%
Co-SBA-15N900	2.34	3.21
Ni-SBA-15N900	1.82
Fe-SBA-15N900	1.85
Cu-SBA-15N900	2.46

样品	S_BET/（m²·g^-1）	V_BJH/（cm³·g^-1）	D_BJH/nm
Co-SBA-15N900	383	0.73	7.7
Ni-SBA-15N900	355	0.77	8.1
Fe-SBA-15N900	325	0.74	8.2
Cu-SBA-15N900	353	0.79	8.0

价态	2p_1/2/eV	2p_3/2/eV	卫星峰/eV
Co³⁺	796.4	780.6	784.6 803.2
Co²⁺	797.6	782.1	784.6 803.2
Ni⁰	870.1	855.3	874.9
Ni²⁺	871.9	856.5	879.1、861.5
Fe³⁺	724.4	711.0	718.8
Fe²⁺	722.6	709.0	714.7
Cu²⁺	953.7	933.5	941.9、943.0
Cu⁰	952.5	933.0

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