SBA-15负载高分散纳米NiO的丙烷氧化脱氢制丙烯催化性能

鲁怀乾 石磊 何冲 翁维正 黄传敬 万惠霖

引用本文: 鲁怀乾, 石磊, 何冲, 翁维正, 黄传敬, 万惠霖. SBA-15负载高分散纳米NiO的丙烷氧化脱氢制丙烯催化性能[J]. 物理化学学报, 2012, 28(11): 2697-2704. doi: 10.3866/PKU.WHXB201207091 shu
Citation:  LU Huai-Qian, SHI Lei, HE Chong, WENG Wei-Zheng, HUANG Chuan-Jing, WAN Hui-Lin. Highly-Dispersed NiO Nanoparticles on SBA-15 for Oxidative Dehydrogenation of Propane to Propylene[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2012, 28(11): 2697-2704. doi: 10.3866/PKU.WHXB201207091 shu

SBA-15负载高分散纳米NiO的丙烷氧化脱氢制丙烯催化性能

  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展计划(973) (2010CB732303) (973) (2010CB732303)

    国家自然科学基金(21173173, 21073148, 21033006) (21173173, 21073148, 21033006)

    教育部创新团队项目(IRT1036) (IRT1036)

    福建省重大科技专项(2009HZ0002-1)资助项目 (2009HZ0002-1)

摘要:

采用浸渍法通过改变焙烧气氛制备了系列NiO/SBA-15 (wNiO=20%)催化剂, 并考察了催化剂的丙烷氧化脱氢(ODHP)反应性能. 实验结果表明, 与在静止和流动空气中焙烧的催化剂相比, 在1%NO/He (VNO/VHe=1:99)气氛中焙烧的NiO/SBA-15-NO具有优异的低温丙烷氧化脱氢制丙烯性能, 在350 ℃时, 丙烷的转化率和丙烯收率分别约达29%和13%. 反应温度升至450 ℃时, 丙烯的选择性仍保持在45%左右. X射线粉末衍射(XRD)和透射电镜(TEM)测试结果表明, 1%NO/He气氛可有效抑制焙烧过程中NiO纳米颗粒的团聚, 使NiO物种高分散于SBA-15 的孔道中. H2-程序升温还原(H2-TPR)和O2-程序升温脱附(O2-TPD)测试结果表明, 随着NiO在SBA-15上分散度的提高, 催化剂的抗还原性增强, ODHP活性氧物种O-的含量增加, 进而使1%NO/He气氛中焙烧的NiO/SBA-15-NO在较宽的温度范围内(350-450 ℃)均具有良好的丙烯选择性, 并显著提高了催化剂的低温活性.

English

    1. [1]

      (1) Kung, H. H. Adv. Catal. 1994, 40, 1. doi: 10.1016/s0360-0564

      (1) Kung, H. H. Adv. Catal. 1994, 40, 1. doi: 10.1016/s0360-0564

    2. [2]

      (08)60655-0(08)60655-0

    3. [3]

      (2) Chao, Z. S.; Ruckenstein, E. J. Catal. 2004, 222, 17. doi: 10.1016/j.jcat.2003.11.004(2) Chao, Z. S.; Ruckenstein, E. J. Catal. 2004, 222, 17. doi: 10.1016/j.jcat.2003.11.004

    4. [4]

      (3) Cavani, F.; Trifiro, F. Catal. Today 1995, 24, 307. doi: 10.1016/0920-5861(95)00051-G(3) Cavani, F.; Trifiro, F. Catal. Today 1995, 24, 307. doi: 10.1016/0920-5861(95)00051-G

    5. [5]

      (4) Liu, Y. M.; Cao, Y.; Yi, N.; Feng,W. L.; Dai,W. L.; Yan, S. R.;He, H. Y.; Fan, K. N. J. Catal. 2004, 224, 417. doi: 10.1016/j.jcat.2004.03.010(4) Liu, Y. M.; Cao, Y.; Yi, N.; Feng,W. L.; Dai,W. L.; Yan, S. R.;He, H. Y.; Fan, K. N. J. Catal. 2004, 224, 417. doi: 10.1016/j.jcat.2004.03.010

    6. [6]

      (5) Chen, K. D.; Xie, S. B.; Bell, A. T.; Iglesia, E. J. Catal. 2001,198, 232. doi: 10.1006/jcat.2000.3125(5) Chen, K. D.; Xie, S. B.; Bell, A. T.; Iglesia, E. J. Catal. 2001,198, 232. doi: 10.1006/jcat.2000.3125

    7. [7]

      (6) Guerrero-Pérez, M. O.; Bañares, M. A. Catal. Today 2006, 113,48. doi: 10.1016/j.cattod.2005.11.009(6) Guerrero-Pérez, M. O.; Bañares, M. A. Catal. Today 2006, 113,48. doi: 10.1016/j.cattod.2005.11.009

    8. [8]

      (7) Argyle, M. D.; Chen, K. D.; Resini, C.; Krebs, C.; Bell, A. T.;Iglesia, E. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 2345. doi: 10.1021/jp030989m(7) Argyle, M. D.; Chen, K. D.; Resini, C.; Krebs, C.; Bell, A. T.;Iglesia, E. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 2345. doi: 10.1021/jp030989m

    9. [9]

      (8) Cassidy, F. E.; Hodnett, B. K. CATTECH 1998, 2, 173.(8) Cassidy, F. E.; Hodnett, B. K. CATTECH 1998, 2, 173.

    10. [10]

      (9) Heracleous, D. E.; Lemonidou, A. A. J. Catal. 2010, 270, 67.doi: 10.1016/j.jcat.2009.12.004(9) Heracleous, D. E.; Lemonidou, A. A. J. Catal. 2010, 270, 67.doi: 10.1016/j.jcat.2009.12.004

    11. [11]

      (10) Heracleous, D. E.; Lemonidou, A. A. J. Catal. 2006, 237, 162.(10) Heracleous, D. E.; Lemonidou, A. A. J. Catal. 2006, 237, 162.

    12. [12]

      (11) Nakamura, K.; Miyake, T.; Konishi, T.; Suzuki, T. J. Mol. Catal. A: Chem. 2006, 260, 144. doi: 10.1016/j.molcata.2006.06.058(11) Nakamura, K.; Miyake, T.; Konishi, T.; Suzuki, T. J. Mol. Catal. A: Chem. 2006, 260, 144. doi: 10.1016/j.molcata.2006.06.058

    13. [13]

      (12) Boizumault-Moriceau, P.; Pennequin, A.; Grzybowska, B.;Barbaux, Y. Appl. Catal. A: Gen. 2003, 245, 55. doi: 10.1016/S0926-860X(02)00611-7(12) Boizumault-Moriceau, P.; Pennequin, A.; Grzybowska, B.;Barbaux, Y. Appl. Catal. A: Gen. 2003, 245, 55. doi: 10.1016/S0926-860X(02)00611-7

    14. [14]

      (13) Liu, Y. M.;Wang, L. C.; Chen, M.; Xu, J.; Cao, Y.; He, H. Y.;Fan, K. N. Catal. Lett. 2009, 130, 350. doi: 10.1007/s10562-009-9977-z(13) Liu, Y. M.;Wang, L. C.; Chen, M.; Xu, J.; Cao, Y.; He, H. Y.;Fan, K. N. Catal. Lett. 2009, 130, 350. doi: 10.1007/s10562-009-9977-z

    15. [15]

      (14) Wu, Y.; He, Y. M.; Chen, T.;Weng,W. Z.;Wan, H. L. Appl. Surf. Sci. 2006, 252, 5220. doi: 10.1016/j.apsusc.2005.08.002(14) Wu, Y.; He, Y. M.; Chen, T.;Weng,W. Z.;Wan, H. L. Appl. Surf. Sci. 2006, 252, 5220. doi: 10.1016/j.apsusc.2005.08.002

    16. [16]

      (15) He, Y. M.;Wu, Y.; Chen, T.;Weng,W. Z.;Wan, H. L. Catal. Commun. 2006, 7, 268. doi: 10.1016/j.catcom.2005.09.015(15) He, Y. M.;Wu, Y.; Chen, T.;Weng,W. Z.;Wan, H. L. Catal. Commun. 2006, 7, 268. doi: 10.1016/j.catcom.2005.09.015

    17. [17]

      (16) Wang, C. C.; Li, J. H.; Sun, Y. F.; Zhu, X. Q.; Huang, C. J.;Weng,W. Z.;Wan, H. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27,2421. [汪彩彩, 李建辉, 孙毅飞, 朱晓权, 黄传敬, 翁维正,万惠霖. 物理化学学报, 2011, 27, 2421.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110932(16) Wang, C. C.; Li, J. H.; Sun, Y. F.; Zhu, X. Q.; Huang, C. J.;Weng,W. Z.;Wan, H. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27,2421. [汪彩彩, 李建辉, 孙毅飞, 朱晓权, 黄传敬, 翁维正,万惠霖. 物理化学学报, 2011, 27, 2421.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110932

    18. [18]

      (17) Li, J. H.;Wang, C. C.; Huang, C. J.;Weng,W. Z.;Wan, H. L.Catal. Lett. 2010, 137, 81. doi: 10.1007/s10562-010-0333-0(17) Li, J. H.;Wang, C. C.; Huang, C. J.;Weng,W. Z.;Wan, H. L.Catal. Lett. 2010, 137, 81. doi: 10.1007/s10562-010-0333-0

    19. [19]

      (18) He, S. F.;Wu, H. M.; Yu,W. J.; Mo, L. Y.; Lou, H.; Zheng, X.M. Int. J. Hydrog. Energy 2009, 34, 839.(18) He, S. F.;Wu, H. M.; Yu,W. J.; Mo, L. Y.; Lou, H.; Zheng, X.M. Int. J. Hydrog. Energy 2009, 34, 839.

    20. [20]

      (19) Tomiyama, S.; Takahashi, R.; Sato, S.; Sodesawa, T.; Yoshida,S. Appl. Catal. A: Gen. 2003, 241, 349. doi: 10.1016/S0926-860X(02)00493-3(19) Tomiyama, S.; Takahashi, R.; Sato, S.; Sodesawa, T.; Yoshida,S. Appl. Catal. A: Gen. 2003, 241, 349. doi: 10.1016/S0926-860X(02)00493-3

    21. [21]

      (20) Song, Y. Q.; Liu, H. M.; Liu, S. Q.; He, D. H. Energy Fuels2009, 23, 1925. doi: 10.1021/ef800954a(20) Song, Y. Q.; Liu, H. M.; Liu, S. Q.; He, D. H. Energy Fuels2009, 23, 1925. doi: 10.1021/ef800954a

    22. [22]

      (21) Li, J. H.;Wang, C. C.; Huang, C. J.; Sun, Y. F.;Weng,W. Z.;Wan, H. L. Appl. Catal. A: Gen. 2010, 382, 99. doi: 10.1016/j.apcata.2010.04.034(21) Li, J. H.;Wang, C. C.; Huang, C. J.; Sun, Y. F.;Weng,W. Z.;Wan, H. L. Appl. Catal. A: Gen. 2010, 382, 99. doi: 10.1016/j.apcata.2010.04.034

    23. [23]

      (22) Sietsma, J. R. A.; Friedrich, H.; Broersma, A.; Versluijs-Helder,M.; Jos van Dillen, A. J.; de Jongh, P. E.; de Jong, K. P. J. Catal.2008, 260, 227. doi: 10.1016/j.jcat.2008.10.007(22) Sietsma, J. R. A.; Friedrich, H.; Broersma, A.; Versluijs-Helder,M.; Jos van Dillen, A. J.; de Jongh, P. E.; de Jong, K. P. J. Catal.2008, 260, 227. doi: 10.1016/j.jcat.2008.10.007

    24. [24]

      (23) Sietsma, J. R. A.; Meeldijk, J. D.; den Breejen, J. P.; Versluijs-Helder, M.; Jos van Dillen, A. J.; de Jongh, P. E.; de Jong, K. P.Angew. Chem. Int. Edit. 2007, 46, 4547. doi: 10.1002/anie.200700608(23) Sietsma, J. R. A.; Meeldijk, J. D.; den Breejen, J. P.; Versluijs-Helder, M.; Jos van Dillen, A. J.; de Jongh, P. E.; de Jong, K. P.Angew. Chem. Int. Edit. 2007, 46, 4547. doi: 10.1002/anie.200700608

    25. [25]

      (24) Zhao, D. Y.; Feng, J. L.; Huo, Q. S.; Melosh, N.; Fredrickson,G. H.; Chmelka, B. F.; Stucky, G. D. Science 1998, 279, 548.doi: 10.1126/science.279.5350.548(24) Zhao, D. Y.; Feng, J. L.; Huo, Q. S.; Melosh, N.; Fredrickson,G. H.; Chmelka, B. F.; Stucky, G. D. Science 1998, 279, 548.doi: 10.1126/science.279.5350.548

    26. [26]

      (25) Li, C. L.; Zhang, Q. H.;Wang, Y.;Wan, H. L. Chin. J. Catal.2008, 29, 37. [李常丽, 张庆红, 王野, 万惠霖. 催化学报,2008, 29, 37.](25) Li, C. L.; Zhang, Q. H.;Wang, Y.;Wan, H. L. Chin. J. Catal.2008, 29, 37. [李常丽, 张庆红, 王野, 万惠霖. 催化学报,2008, 29, 37.]

    27. [27]

      (26) Ducarme, V.; Martin, G. A. Catal. Lett. 1994, 23, 97. doi: 10.1007/BF00812135(26) Ducarme, V.; Martin, G. A. Catal. Lett. 1994, 23, 97. doi: 10.1007/BF00812135

    28. [28]

      (27) He, S. F.; Jing, Q. S.; Yuan,W. J.; Mo, L. Y.; Lou, H.; Zheng, X.M. Catal. Today 2009, 148, 130. doi: 10.1016/j.cattod.2009.03.009(27) He, S. F.; Jing, Q. S.; Yuan,W. J.; Mo, L. Y.; Lou, H.; Zheng, X.M. Catal. Today 2009, 148, 130. doi: 10.1016/j.cattod.2009.03.009

    29. [29]

      (28) Mile, B.; Stirling, D.; Zammitt, M. A.; Lovell, A.;Webb, M.J. Catal. 1988, 114, 217. doi: 10.1016/0021-9517(88)90026-7(28) Mile, B.; Stirling, D.; Zammitt, M. A.; Lovell, A.;Webb, M.J. Catal. 1988, 114, 217. doi: 10.1016/0021-9517(88)90026-7

    30. [30]

      (29) Lensveld, D. J.; Mesu, J. G.; van Dillen, A. J.; de Jong, K. P.Microporous Mesoporous Mat. 2001, 44-45, 401.(29) Lensveld, D. J.; Mesu, J. G.; van Dillen, A. J.; de Jong, K. P.Microporous Mesoporous Mat. 2001, 44-45, 401.

    31. [31]

      (30) Chen, T.; Li,W. Z.; Yu, C. Y. Chin. J. Catal. 1998, 19, 37.[陈铜, 李文钊, 于春英. 催化学报, 1998, 19, 37.](30) Chen, T.; Li,W. Z.; Yu, C. Y. Chin. J. Catal. 1998, 19, 37.[陈铜, 李文钊, 于春英. 催化学报, 1998, 19, 37.]

    32. [32]

      (31) Chen, T.; Li,W. Z.; Yu, C. Y.; Jin, R. C.; Xu, H. Y. Stud. Surf. Sci. Catal. 2000, 130, 1847. doi: 10.1016/S0167-2991(00)80470-X(31) Chen, T.; Li,W. Z.; Yu, C. Y.; Jin, R. C.; Xu, H. Y. Stud. Surf. Sci. Catal. 2000, 130, 1847. doi: 10.1016/S0167-2991(00)80470-X

    33. [33]

      (32) Zhang, X. J.; Liu, J. X.; Yi, J.; Xie, Y. C. Appl. Catal. A: Gen.2003, 240, 143. doi: 10.1016/S0926-860X(02)00426-X(32) Zhang, X. J.; Liu, J. X.; Yi, J.; Xie, Y. C. Appl. Catal. A: Gen.2003, 240, 143. doi: 10.1016/S0926-860X(02)00426-X

    34. [34]

      (33) Turky, A. M. Appl. Catal. A: Gen. 2003, 247, 83 doi: 10.1016/S0926-860X(03)00089-9(33) Turky, A. M. Appl. Catal. A: Gen. 2003, 247, 83 doi: 10.1016/S0926-860X(03)00089-9

    35. [35]

      (34) Iwamoto, M.; Yoda, Y.; Egashira, M.; Seiyama, T. J. Phys. Chem. 1976, 80, 1989. doi: 10.1021/j100559a008

      (34) Iwamoto, M.; Yoda, Y.; Egashira, M.; Seiyama, T. J. Phys. Chem. 1976, 80, 1989. doi: 10.1021/j100559a008

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  813
  • 文章访问数:  2535
  • HTML全文浏览量:  68
文章相关
  • 发布日期:  2012-10-17
  • 收稿日期:  2012-05-25
  • 网络出版日期:  2012-07-09
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章