镍基催化剂上乙烷氧化脱氢制乙烯性能研究
乙烯是石油化工和有机化工的重要产品，随着世界经济的发展，乙烯的需求量逐年增加。乙烷广泛存在于天然气、石油气、焦炉气和炼厂气中，利用乙烷生产乙烯可有效的缓解石油资源短缺，且对我国的石化工业具有重要的意义。目前工业上生产乙烯主要通过蒸汽裂解和催化裂解制烯烃技术，反应温度大于900℃，该裂解过程是一个强吸热反应，能耗高且受热力学平衡的限制。而乙烷氧化脱氢反应在热力学上是放热反应，在较低的温度下即可得到产物乙烯，因此如何在低温下高效地获得乙烷氧化脱氢制乙烯(ODHE)性能具有重要意义。 本文以具有良好低温ODHE催化活性的NiO催化剂为研究对象，以高浓度尿素为沉淀剂，通过均匀沉淀法制备了片状氧化镍及复合氧化镍NiMeO(Me=Na，Mg，Al，Zr)催化剂，考察其乙烷氧化脱氢性能。采用XRD，SEM，BET，H2-TPR，O2-TPD，CO2-TPD，XPS等方法对NiMeO催化剂进行表征。结果表明，助剂Na，Mg并未掺杂进入NiO晶格中，因而表现出与NiO相似的性质。而助剂Al，Zr与Ni之间具有较强相互作用，且使NiO碱性增强，从而使催化剂抗乙烷裂解能力提高。NiZrO催化剂由于吸附较多O-物种，有助于提高乙烯选择性，在360℃，其乙烯选择性和收率分别为60.7％和29.2％。此外，通过制备不同Zr掺杂量的NiZrO催化剂以进一步研究助剂Zr的作用。结果表明，Ni和Zr之间的相互作用及颗粒尺寸对NiZrO的催化性能均有影响。其中，10％ NiZrO催化剂具有最佳的ODHE性能，在350℃时乙烷转化率和乙烯选择性分别为48.7％和68.8％。 本论文还采用不同的方法制备具有不同形貌的NiZrO催化剂，考察形貌对催化剂性能的影响，以及添加锆对NiO在乙烷氧化脱氢中的促进作用。在相同实验条件下，NiZrO催化剂的乙烷氧化脱氢性能顺序为:模板法＞溶胶凝胶＞沉淀法＞直接焙烧＞水热法。其中模板法制备的NiZrO催化剂与其他催化剂相比，由于具有较大的比表面积，较高的表面Zr含量，适量的碱性，及较好的可还原性能，因此表现出最佳的ODHE反应性能。
乙烷氧化脱氢;乙烯;纳米片状;镍基催化剂;催化活性
浙江师范大学
硕士
物理化学
吴瑛;吴廷华
2014
中文
O623.121;O621.254.3
64
2015-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）