含铁尖晶石催化剂上乙苯与CO2脱氢反应研究

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1、硕士学位论文含铁尖晶石催化剂上乙苯与C02脱氢反应研究StudyofFe--dopedSpinelCatalystsforEthylbenzeneDehydrogenationwithC02学号：21007064完成日期：2013．5大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做

2、了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：金超兰晶盈互逢盘型皇銎基苎凶上日垫氢强堑趣叠作者签名：主笼J∑垃日期：垫堡年—上月j—E1大连理工大学硕士学位论文摘要苯乙烯是重要的化工原料，工业上由乙苯与水蒸汽在铁基催化剂上高温氧化脱氢反应制得。近几年，C02代替水蒸汽参与氧化脱氢反应引起广泛关注，因为这一过程缓解了水蒸汽过程中的热力学限制，并且能够避免由于水蒸汽冷凝导致的热量损失，节约能量。本文首先利用溶胶．凝胶法合成了三种不同铁掺杂量的催化齐UMgFexAl2《04(x=0．1、0．3及0．5)，并应用于乙苯与C02脱氢反应，同时考察了铁掺杂量对催化剂的结构

3、以及催化剂活性和稳定性的影响。然后用不同方法合成了微孔和介孑LMgFeo．1A11．904，并比较了不同孔径的催化剂对反应活性及稳定性的影响。在第四章，本文利用浸渍法合成了与MgFe0．1A11．904具有相同元素比的MgO．Fe203／T—A1203催化剂，并基于H2．TPR结果将两种催化剂在450、650oC下分别还原，结合穆斯堡尔谱分析技术，研究TFe2+的催化活性，并初步推测了乙苯与C02氧化脱氢反应的活性物种及可能机理。主要结论如下：(1)复合氧化物MgFexAl知04(X=O．1、O．3及O．5)中铁的掺杂量影响催化剂的结构及催化活性和稳定性。随着铁掺杂量的增加，催化剂的结晶度降低

4、，催化剂的初始活性升高，但稳定性下降。(2)催化剂MgFe0．1A11．904的孔径影响催化剂的活性及稳定性。用水热法合成的介孔MgFeo．IAll．904的初始活性比微孔MgFe0．1A11．904低，但稳定性提高很多。(3)Fe2+与Fe3+的协同作用有利于催化活性的提高。还原后催化剂的活性明显提高，说明还原后产生的一定含量的Fe2+对反应有利，原因是在还原过程中产生的Fe2+．02。具有中等碱性，比M92+-O厶更容易脱附C02，与Fe3+的协同作用使催化剂活性提高。但是，过量的Fe3+被还原为Fe2+也会使催化活性降低。结果表明，催化剂MgFeo．1A11．904中含有约25％的Fe2

5、+时，催化活性最高达45％，是相同条件下新鲜催化剂催化活性的两倍。关键词：乙苯脱氢；C02；尖晶石；57Fe穆斯堡尔谱；机理含铁尖晶石催化剂上乙苯与C02脱氢反应研究StudyofFe—dopedSpinelCatalystsforEthylbenzeneDehydrogenationwithC02AbstractStyreneisoneofthemostimportantbasicchemicalsasamonomerofpolymersanditisindustriallyproducedbythedehydrogenationofethylbenzene(EB)overpromotedi

6、ronoxidecatalystsinthepresenceofalargequantityofsteamathightemperature．Currently，dehydrogenationofEBinthepresenceofC02hasbeenextensivelyinvestigatedbecauseofitswell-documentedadvantagesoverthesteam—basedprocess，suchasalleviatingthermodynamicequilibriumlimitations，andalsotheenergylossesduetosteamcond

7、ensationCanbecircumvented，makingtheoverallprocessenergysaving．Inpresentwork，compositeoxidesofMgFexAl2-x04(x=0．1，0．3，0．5)werepreparedbysol-gelmethod，andweretestedinethylbenzenedehydrogenationwithC02．Th