V5+物种对钒磷氧化物催化性能的影响.pdfVIP

维普资讯 无 机 化 学 学 报 V0l 第 5期 Ma‘y 2：003 EJOURNALOFINORGANIC CHEMISTRY ， 2003年 5月 CHINES Vs+物种对钒磷氧化物催化性能的影响 邹颖楠 赵 静 季伟捷 陈 懿 (南京大学化学化工学院，南京 210093) 采用有机相法制备钒磷氧化物催化剂 ，通过空气或氧气气氛中不同时间的原位预处理 以系统调变样 品中V“物种的含量 及其状态，并考察对催化正丁烷选择氧化制马来酐 的反应性能的影 响。理化表征手段的结果表 明，空气或氧气预处理改变了V 物种 的价态及 Vs+／V4+的相对含量，但对催化剂 的比表面积和表面P／V比没有显著影响。表面 V“／V“的合适 比例及相应的 结构状态可能在 v”．v“物种之间产生较好的协同作用，从而获得较为理想的催化反应性能。 关键词： 丁烷 催化氧化 顺酐 VPO催化剂 V“物种 分类号： 0614．51 1 O613．62 O611．62 丁烷选择氧化制顺酐是 目前唯一实现工业化 的 液 中，140~C回流 5h后加入一定量的淀粉，继续 回流 低碳烷烃催化转化过程，而钒磷氧催化剂 (VPO)是 1h后，按 P：V=1．2：1(物质 的量之 比)加人磷酸，继 最为有效的一类催化剂n，。一般认为含 V“的焦磷 续 回流 6h，过滤 、洗涤 、干燥，得蓝色前体 。 酸氧钒 ((vo)：120，)是该反应 的主要活性相 2【】。多年 分别将 VPO前体置于反应气氛中400℃原位活 来，虽然人们进行 了不少研究，但对有关反应活性位 化，活化完成后切换到空气或氧气氛中原位预处理 的本质。表面 P／V比以及 +5价钒物种的作用等方 一 定时间。得到不同预处理的新鲜催化剂。表 1给 出 面的认识尚不清楚。我们曾发现多种添加元素结合 了催化剂 的编号及相应预处理条件 。 机械球磨对该类催化剂能产生显著影响 3【】。在文献 表 1 催化剂编号与预处理条件 报道 中，对 +5价钒 的催化作用与功能存在较多分 Table1 CatalystSamplesandtheRelated Ire-TreatingConditions 歧 4【-8】。这在很大程度上是 因为在改变催化剂 中 V“／V“相对含量 的同时催化剂的其它物性也发生 serialnumber catalyst pre-treatingconditions samplecolor 了较大的变化，因而在将 V¨物种与催化性能相关 联时常常得 出不同的结论 。为 了进一步 了解 V“物 种的作用与功能，本文采用有机相法制备VPO催化 剂，通过空气或氧气的原位预处理，细致地调控催化 剂中V“物种的含量以及结构形态，同时尽量使催 1．2 样品表征 化剂的其它物理性质如 比表面积 ／粒子大小、表面 用 ASAP2000型吸附仪测定样 品的比表面积 P／V 比等保持相近，以求相互 比较能更为可靠。通 (BET法)，样 品在 3oo℃ He中恒温抽空处理约 2 过将表征结果与催化性能的关联，获得 了一些有意 3h，至真空度为4×10 mmHg后开始测定。XRD物 义