納米Au-HZSM-5沸石催化劑的制備與正丁烷轉(zhuǎn)化研究.pdf

1、納米金催化劑的制備和應用是近年來催化界的研究熱點。沸石具有巨大的比表面積和獨特的孔道結構，是制備負載金催化劑的重要載體。但由于沸石等電點低，因而在沸石上制備高分散催化劑還面臨挑戰(zhàn)。另一方面，將沸石負載金催化劑用于低碳烷烴活化轉(zhuǎn)化方面的研究工作至今鮮有報道。因此本文開展了納米HZSM-5沸石負載金催化劑的制備研究和正丁烷芳構化、異構化反應研究，主要得到以下結果和結論：
　?、挪捎秘搲撼练e沉淀法并結合氮氣氣氛或氮氣等離子體氣氛焙燒處理

2、，制備出了金顆粒比較均勻，金顆粒尺寸主要在2-10nm范圍內(nèi)的納米Au/HZSM-5沸石催化劑。研究發(fā)現(xiàn)，焙燒處理條件（溫度和氣氛）是影響金顆粒在納米HZSM-5沸石載體上分散尺度和均勻性的決定性因素。在空氣氣氛中焙燒時，金顆粒在200℃左右形成，在大約500℃以上燒結長大速度加快。在相同的焙燒條件下，惰性氣氛（如氮氣和氬氣）優(yōu)于空氣氣氛和還原性氫氣氣氛。在氮氣等離子體氣氛中焙燒優(yōu)于氮氣氣氛中焙燒。
　?、萍{米Au/HZSM-5沸

3、石催化劑是一種金屬-酸雙功能催化劑。研究發(fā)現(xiàn)，在納米沸石載體上負載金時B酸減少，L酸相對增加;載少量金時總酸度變化不大，載金量較高時總酸度小幅下降。在低于200℃下干燥時金主要以Au+3和Au+1態(tài)存在，可被氫氣還原。隨著焙燒溫度的提高，Au+3消失，Au+1減少，金主要以零價態(tài)存在。金的負載方法和負載量也影響金的價態(tài)。相對于巰基保護法而言，沉積沉淀法有利于生成一價金，且低負載量時一價金比例相對較高。一價金對正丁烷有很強的低溫吸附活化作

4、用。
　?、窃诿}沖微反條件下，正丁烷在納米HZSM-5沸石載體上反應活性很低，但在納米Au/HZSM-5沸石催化劑上的反應活性顯著提高。結合鉀離子改性和XPS表征發(fā)現(xiàn)，載金催化劑的高活性與一價金離子有關。在高溫下（如550℃），正丁烷在載金催化劑上可以進行芳構化反應。在氮氣等離子體中焙燒的載金量為1.88％Au/HZSM-5沸石催化劑的正丁烷轉(zhuǎn)化率可達64％左右，芳烴產(chǎn)率遠高于載體，達到了24％左右。在低溫下（如300℃-400℃