第四周期过渡金属离子交换改性的HZSM—5沸石催化剂上甲烷的无氧芳构化.pdfVIP

8 ，乌龟 维普资讯 等 学校 化 学 学报 NO．6 CHEMICAI1OURNAIOFCHINESEUNIVERSITIES 964～ 966 [研究快报] f1 0 ； VO 9 ． 9 【 8 第四周期过渡金属离子交换改性的HZSM一5 9 ： _ 6 年 沸石催化剂上 甲烷的无氧芳构化 月 、／ 李 爽 张春雷 袁 艺 吴通好 徐竹生 林励吾 ( 丢丐瓣 系，长春．130023；中国科学院大连化 滚所t，大连，116023) 关键词 过渡金属离子，离子交换型 石，MoO ／MH—ZSM一5 髅 催 2--Hz5M一5 苯 过渡金属离子的交换往往能对沸石的酸性和微孔结构起到调节作用 ]，同时金属元素还 会带来 自身特有的催化功能，使之成为优 良的多功能催化剂0]．在无氧条件下的芳构化反应 中，甲烷的活化被认为是按 “多相酸助异裂活化”方式进行的，即在H—ZSM一5的强酸中心作 用下，在金属氧化物活性组分上异裂生成CH 和H ．目前，甲烷在双功能催化剂上进行无 氧芳构化的研究热点是担载型H—ZSM 5催化剂，主要集中于活性组分，即添加助剂的研究 工作上D ]，对催化剂载体的报道较少见，且仅限于H—ZSM一5、AIO：和SiO [ ]，尚未见到 使用其它沸石为载体的报道．过渡金属离子交换型沸石集助剂和酸中心为一体，很可能成为 甲烷无氧芳构化的优 良的多功能催化剂． 本文考察了担载Mo的第四周期过渡金属离子交换型沸石催化剂上甲烷的无氧芳构化性 能，并与反应后催化剂上的积炭量进行了关联，得到了较有意义的结果． 1 实验部分 1_1 催化剂的制备 将定量的H—ZSM 5沸石[(Si) (AI)一12．5，南开大学]于773K下 焙烧 4h，放人蒸馏水中煮沸4h，抽滤后用 1mol／LNHNO3溶液于358K下交换4h，再经 抽滤、水洗和干燥后，于773K下焙烧 4h得处理后的HZSM一5样品．将该样品置于含一定 浓度交换离子的水溶液中(交换离子源分别为草酸钒酰、氯化铬、醋酸锰、硝酸铁、硝酸镍、 醋酸铜和醋酸锌)，室温下交换 20h，然后抽滤并用大量水充分洗涤，干燥后得离子交换型 MH—ZSM 5沸石(M=VO ，Cr”，Mn”，Fe”，Ni ，Cu”，Zn )．根据不同交换度的需 要可重复进行上述交换过程．将定量的MoO。与MH—ZSM一5充分研匀，在 773K下于空气气 氛 中焙烧 4h，得 3 MoO ／MH—ZSM一5催化剂． 1．2 反应活性评价及积炭分析 甲烷芳构化反应在连续流动反应器 (内径为8mm 的石英 管)上进行，催化剂装量 1．0g(40~60目)．先在1023K下空气流中活化10rain，再用He气 吹扫 10rain后切换成空速为800h 的纯 甲烷气进行反应．产物分析在配有PorapakQ柱的 ShimadzuGC一8A型程序升温气相色谱仪的热导检测器上进行，转化率和产物选择性按碳平 衡计算，不考虑积炭及 CO．反应后催化剂上的积炭量用Perkin—ElmerTGA一7型热分析仪 测定，空