WO3-ZrO2型固體超強(qiáng)酸的研究.pdf

1、WO3/ZrO2型固體超強(qiáng)酸具有不腐蝕反應(yīng)裝置,環(huán)境友好,可在高溫下重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn),近來(lái)一直受到國(guó)內(nèi)外催化研究者的廣泛關(guān)注。此類(lèi)催化劑最大優(yōu)點(diǎn)是酸強(qiáng)度較高和穩(wěn)定性能好。與常用的固體酸催化劑相比,它彌補(bǔ)了后者在酸強(qiáng)度方面的不足,促使酸催化反應(yīng)在相對(duì)較低的溫度下進(jìn)行,從而節(jié)省能耗,減少副反應(yīng)。與SO42-/ZrO2固體超強(qiáng)酸相比,WO3/ZrO2催化劑雖然酸強(qiáng)度略低,但是在多相催化反應(yīng)中,其熱穩(wěn)定性明顯優(yōu)于SO42-/ZrO2催化劑,在H2

2、、O2和水蒸氣氛圍下活性組分不易流失,可重復(fù)利用,是一類(lèi)很有應(yīng)用潛力的新型綠色催化材料。
　　 近年來(lái),隨著環(huán)境保護(hù)要求的提高,人們迫切希望替代石油和化學(xué)工業(yè)中一些重要反應(yīng)所使用的環(huán)境不友好催化劑,如:HF、H2SO4、H3PO4和AlCl3等。WO3/ZrO2型固體超強(qiáng)酸催化劑不含鹵素、無(wú)污染,具有制備簡(jiǎn)單、不腐蝕設(shè)備、熱穩(wěn)定性好、酸性較強(qiáng)、可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn),極有可能成為這些環(huán)境不友好催化劑的替代品,創(chuàng)立一批無(wú)環(huán)境污染的清潔工

3、藝。
　　 本論文從制備方法、第二組分摻雜兩個(gè)方面入手對(duì)WO3/ZrO2固體超強(qiáng)酸進(jìn)行研究,考察了催化劑的α-蒎烯異構(gòu)化和正庚烷臨氫異構(gòu)化反應(yīng)性能。
　　 論文的第三章采用浸漬法、浸漬回流法和共沉淀法合成了WO3/ZrO2催化劑?；亓魈幚碛欣诜€(wěn)定催化劑中ZrO2四方晶相,抑制ZrO2晶粒長(zhǎng)大。在浸漬回流法制備的催化劑表面,ZrO2穩(wěn)定的畸變的WO3納米小顆粒最多。在α-蒎烯異構(gòu)化反應(yīng)中,浸漬回流系列催化劑的催化活性最好

4、,這可能與催化劑具有較大的比表面積和較多的酸性中心有關(guān),其中α-蒎烯異構(gòu)化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率最高的樣品是IH-18WZ,90℃反應(yīng)5小時(shí)的轉(zhuǎn)化率達(dá)到76.2％,莰烯和檸檬烯的選擇性為85.8％。共沉淀系列中活性最佳的樣品為C-24WZ,轉(zhuǎn)化率為64.6％,普通浸漬系列的最佳樣品為I-15WZ,轉(zhuǎn)化率為34.0％。IH-18WZ催化劑經(jīng)過(guò)3次循環(huán)再生,轉(zhuǎn)化率仍有68.6％,顯示出較好的穩(wěn)定性能。此外,我們通過(guò)有機(jī)堿選擇性中毒酸性位和原位吡啶吸附紅

5、外等表征測(cè)試,直觀地認(rèn)識(shí)到B酸中心對(duì)α-蒎烯異構(gòu)化反應(yīng)起主要作用。而且WO3/ZrO2催化劑表面較弱的B酸中心即可催化α-蒎烯異構(gòu)化反應(yīng)。
　　 本論文的第四章通過(guò)共沉淀法制備了摻雜少量Ga2O3的Pt/WO3/ZrO2催化劑。WO3含量為15wt％,Ga/Zr比為0.02,載體的焙燒溫度為800℃時(shí),Pt/WO3/Ga2O3-ZrO2催化劑的異構(gòu)化活性最高。在質(zhì)量空速0.9h-1,反應(yīng)溫度200℃的反應(yīng)條件下,該催化劑的正庚烷