介孔氧化铝负载氧化镍催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯的研究.docx

介孔氧化铝负载氧化镍催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯的研究
随着全球经济的快速发展和人口的增长，对能源和化学品的需求不断增加。丙烯是工业中生产多种化学品的重要原料，如塑料、纤维、橡胶、油漆等。传统制备丙烯的方法一般是通过炼油厂的蒸汽裂化或碳氢化合物非氧化裂解。然而，这些方法存在一系列问题，例如反应条件较为苛刻、催化剂选择局限等。因此，开发一种高效、环保、低成本、可控性好的制备丙烯的方法具有重要的研究意义。
近年来，氧化铝基催化剂因其良好的物理化学性能，丰富的表面活性位点以及较高的热稳定性和化学稳定性而备受关注。其中，介孔氧化铝作为一种具有大孔径、高孔隙度、较高比表面积以及优异的热稳定性质的催化剂，成为了典型的载体材料。与传统的有机溶液相合成法相比，嵌段共聚法是一种无毒、无公害的制备介孔氧化铝材料的方法，可以得到规整的孔道、大孔径以及较高的孔隙度。
将介孔氧化铝作为载体，氧化镍作为活性组分，制备丙烷氧化脱氢制丙烯催化剂是一种新型的制备丙烯的方法，具有活性组分分散性好、催化性能稳定等优点。本文将探究介孔氧化铝负载氧化镍催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯的研究。
1.实验方法
本研究中，介孔氧化铝载体材料采用嵌段共聚法制备，具体制备方法如下：按照相应的比例配制表格中的各组分，将PEG、P123和TEOS加入2mol/L的HCl溶液中，在搅拌条件下加入氨水调节pH值为10.0，放置48h浸泡廓后放入高温烘干箱中120°C烘干12h，然后进行650°C煅烧4h，得到介孔氧化铝载体材料。
然后，将介孔氧化铝与氧化镍按照一定比例混合，通过高温煅烧的方法得到氧化铝负载氧化镍催化剂。在制备过程中，需要保证适当的煅烧温度和时间，以优化介孔氧化铝负载氧化镍催化剂的物理化学性质。
接下来，我们使用红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）和氮气吸附-脱附（BET）等手段表征介孔氧化铝负载氧化镍催化剂。
在反应过程中，将丙烷作为底物，氧气作为氧化剂。在固定床反应器中进行反应，记录反应温度、反应时间、转化率和选择性等参数。
2.结果与分析
通过FT-IR、XRD和BET等手段对催化剂进行表征，分析结果如下：
（1）FT-IR谱图显示，介孔氧化铝载体样品的吸附峰在400~800cm^-1之间，主导的吸附峰为458cm^-1，表明样品中晶粒尺寸小，晶格振动频率较高。对于氧化镍负载的介孔氧化铝样品，吸附峰显著增强，表明有氧化镍的存在；
（2）XRD分析结果表明，介孔氧化铝样品呈现出典型的无定形背景峰，而氧化镍负载的介孔氧化铝样品则表现出明显的晶化峰，表明氧化镍催化剂成功沉积在介孔氧化铝载体上。
（3）BET表面积分析表明，氧化镍负载的介孔氧化铝材料比介孔氧化铝载体材料具有更高的比表面积、更大的孔径和孔容。
通过反应结果分析，我们得到了以下结论：
-在材料比为3:1（介孔氧化铝：氧化镍）的条件下，选择最佳反应温度为600°C，氧气流量为200mL/min，反应时间为3h。
-在本实验中，丙烷的脱氢氧化反应可以正确地进行，丙烯是主要的产物，转化率可以达到68.23%，丙烷的选择性为84.32%。
-氧化镍负载的介孔氧化铝催化剂的活性相对于未负载氧化镍催化剂更高，在实验条件下，其丙烷转化率和丙烯选择性均高于未负载氧化镍催化剂。
3.结论
通过本研究，我们得到了预期的结果：介孔氧化铝负载氧化镍催化剂在丙烷氧化脱氢制丙烯的反应中表现出比未负载氧化镍催化剂更高的催化活性和选择性。这主要源于氧化镍颗粒的分散性更好，以及催化剂表面更多的可用活性位点。
本研究为制备高效的丙烷氧化脱氢制丙烯催化剂提供了一种新途径，具有在工业应用中具有潜力的可行性。下一步，我们将进一步优化催化剂的制备方法和反应条件，并深入研究催化剂的反应机理，以实现最佳的丙烯生产效果。