pH值对共沉淀法制备钼基多金属氧化物催化异丁烯选择氧化制甲基丙烯醛性能的影响

引用本文: 徐达, 刘士艳, 刘云凌, 王振旅. pH值对共沉淀法制备钼基多金属氧化物催化异丁烯选择氧化制甲基丙烯醛性能的影响[J]. 物理化学学报, 2012, 28(11): 2690-2696. doi: 10.3866/PKU.WHXB201208282 shu

Citation: XU Da, LIU Shi-Yan, LIU Yun-Ling, WANG Zhen-Lü. Effect of pH Value on the Properties of Molybdenum-Based Multiphasic Oxide Catalysts in Selective Oxidation of Isobutene to Methacrolein[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2012, 28(11): 2690-2696. doi: 10.3866/PKU.WHXB201208282 shu

pH值对共沉淀法制备钼基多金属氧化物催化异丁烯选择氧化制甲基丙烯醛性能的影响

基金项目:
无机合成与制备化学国家重点实验室开放课题(2012-15) (2012-15)

吉林大学科学前沿与交叉学科创新项目(2012)资助 (2012)

摘要:

研究了共沉淀法制备Mo-Bi-Fe-Co-Mn 五组分催化剂过程中溶液的pH值对催化剂中物种存在状态的影响. 并考察其异丁烯选择氧化制备甲基丙烯醛(MAL)的反应性能. 结合粉末X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、氮气吸附-脱附和H₂程序升温还原(H₂-TPR)等表征手段对催化剂的结构进行了详细的研究. 结果表明, 溶液的pH值对催化剂结构和组成有明显的影响. 催化剂中某种特定物相MX随沉淀的pH值的提高而增加, 当pH=7时,催化剂中MX相的量达最大值. 此时，异丁烯的转化率和甲基丙烯醛的选择性分别为99.9%和95.6%. 进一步提高沉淀的pH值, 催化剂中MX相的量减少, 异丁烯的转化率和甲基丙烯醛的选择性也相应降低. 研究表明，催化剂上各组分间存在一定的相互作用, 催化剂中的特定物相MX是影响反应活性的关键因素之一.

关键词:

钼
/ 金属复合氧化物
/ pH值
/ 异丁烯
/ 氧化

English

Effect of pH Value on the Properties of Molybdenum-Based Multiphasic Oxide Catalysts in Selective Oxidation of Isobutene to Methacrolein

1.
1 Key Laboratory of Surface and Interface Chemistry of Jilin Province, College of Chemistry, Jilin University, Changchun 130021, P. R. China;
2 State Key Laboratory of Inorganic Synthesis and Preparative Chemistry, Jilin University, Changchun 130021, P. R. China
Received Date: 21 June 2012
Available Online: 17 October 2012
Fund Project:
无机合成与制备化学国家重点实验室开放课题(2012-15)

吉林大学科学前沿与交叉学科创新项目(2012)资助

Abstract:

The effect of different pH values on Mo-Bi-Fe-Co-Mn multiphasic oxide catalysts prepared via co-precipitation methods was studied. In addition, selective oxidation of isobutylene to methacrolein (MAL) reaction was evaluated. The structures and crystal phases of the catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), N₂ adsorption-desorption, and temperature-programmed reduction of H₂ (H₂-TPR). The characterization results showed that the structures and properties depended on the pH during preparation. The amount of the special crystalline phase MX on the catalysts increased with increasing pH value during the preparation process. When the precipitation pH value was 7, the crystalline phase MX reached maximum levels on the corresponding sample. The conversion of isobutene and selectivity for methacrolein were 99.9% and 95.6%, respectively. When increasing the precipitation pH, the MX content decreased, and the conversion of isobutene and selectivity for methacrolein decreased. The results revealed that synergistic effects or cooperation between multiphasic oxides and the special phase MX might be important for improving catalytic performance.

Key words:

1. [1]
  
  (1) Zhu,W. C.; Jia, M. J.;Wang, Z. L.;Wang, G. J.;Wu, T. H.Chem. J. Chin. Univ. 2007, 28 (2), 334. [朱万春, 贾明君,王振旅, 王国甲, 吴通好. 高等学校化学学报, 2007, 28 (2),334.]
  (1) Zhu,W. C.; Jia, M. J.;Wang, Z. L.;Wang, G. J.;Wu, T. H.Chem. J. Chin. Univ. 2007, 28 (2), 334. [朱万春, 贾明君,王振旅, 王国甲, 吴通好. 高等学校化学学报, 2007, 28 (2),334.]
2. [2]
  (2) Ono, T.; Utsumi, K.; Kataoka, M.; Tanaka, Y.; Noguchi, F.Catal. Today 2004, 91-92, 181.(2) Ono, T.; Utsumi, K.; Kataoka, M.; Tanaka, Y.; Noguchi, F.Catal. Today 2004, 91-92, 181.
3. [3]
  (3) Liu, H.; Gaigneaux, E. M.; Imoto, H.; Shido, T.; Iwasawa, Y.Appl. Catal. A 2000, 202, 251. doi: 10.1016/S0926-860X(00)00539-1(3) Liu, H.; Gaigneaux, E. M.; Imoto, H.; Shido, T.; Iwasawa, Y.Appl. Catal. A 2000, 202, 251. doi: 10.1016/S0926-860X(00)00539-1
4. [4]
  (4) Inoue, T.; Oyama, S. T.; Imoto, H.; Asakura, K.; Iwasawa, Y.Appl. Catal. A2000, 191, 131. doi: 10.1016/S0926-860X(99)00314-2(4) Inoue, T.; Oyama, S. T.; Imoto, H.; Asakura, K.; Iwasawa, Y.Appl. Catal. A2000, 191, 131. doi: 10.1016/S0926-860X(99)00314-2
5. [5]
  (5) Cai, T. J.; Yu, C. L.; Deng, Q.; Peng, Z. S.; Long, Y. F.; Jiang, S.L. Chin. J. Catal. 2003, 24, 951. [蔡铁军, 余长林, 邓谦,彭振山, 龙云飞, 蒋绍亮. 催化学报, 2003, 24, 951.](5) Cai, T. J.; Yu, C. L.; Deng, Q.; Peng, Z. S.; Long, Y. F.; Jiang, S.L. Chin. J. Catal. 2003, 24, 951. [蔡铁军, 余长林, 邓谦,彭振山, 龙云飞, 蒋绍亮. 催化学报, 2003, 24, 951.]
6. [6]
  (6) Song, N.; Rhodes, C.; Bartley, J. K.; Taylor, S. H.; Chadwick,D.; Hutchings, G. J. J.Catal. 2005, 236, 282. doi: 10.1016/j.jcat.2005.10.008(6) Song, N.; Rhodes, C.; Bartley, J. K.; Taylor, S. H.; Chadwick,D.; Hutchings, G. J. J.Catal. 2005, 236, 282. doi: 10.1016/j.jcat.2005.10.008
7. [7]
  (7) Gaigneaux, E. M.; Genet, M. J.; Ruiz, P.; Delmon, B. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 5724. doi: 10.1021/jp9913416(7) Gaigneaux, E. M.; Genet, M. J.; Ruiz, P.; Delmon, B. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 5724. doi: 10.1021/jp9913416
8. [8]
  (8) Guan, J. Q.; Xu, C.;Wang, Z. Q.; Yang, Y.; Liu, B.; Shang, F. P.;Shao, Y. Q.; Kan, Q. B. Catal. Lett. 2008, 124, 428. doi: 10.1007/s10562-008-9496-3(8) Guan, J. Q.; Xu, C.;Wang, Z. Q.; Yang, Y.; Liu, B.; Shang, F. P.;Shao, Y. Q.; Kan, Q. B. Catal. Lett. 2008, 124, 428. doi: 10.1007/s10562-008-9496-3
9. [9]
  (9) Wang, L.; Li, Z. X.; Zhang, S. J.; Zhang, X. P. The Chinese Journal of Process Engineering 2007, 7 (1), 202. [王蕾,李增喜, 张锁江, 张香平. 过程工程学报, 2007, 7 (1), 202.](9) Wang, L.; Li, Z. X.; Zhang, S. J.; Zhang, X. P. The Chinese Journal of Process Engineering 2007, 7 (1), 202. [王蕾,李增喜, 张锁江, 张香平. 过程工程学报, 2007, 7 (1), 202.]
10. [10]
  (10) Grzybowska, B.; Haber, J.; Komorek, J. J. Catal. 1972, 25, 25.doi: 10.1016/0021-9517(72)90198-4(10) Grzybowska, B.; Haber, J.; Komorek, J. J. Catal. 1972, 25, 25.doi: 10.1016/0021-9517(72)90198-4
11. [11]
  (11) Wang, X. T.; Bi, C.; Zhong, S. H.; Xiao, X. F. Chin. J. Catal.2010, 31, 84. [王希涛, 毕超, 钟顺和, 肖秀芬. 催化学报,2010, 31, 84.] doi: 10.3724/SP.J.1088.2010.90634(11) Wang, X. T.; Bi, C.; Zhong, S. H.; Xiao, X. F. Chin. J. Catal.2010, 31, 84. [王希涛, 毕超, 钟顺和, 肖秀芬. 催化学报,2010, 31, 84.] doi: 10.3724/SP.J.1088.2010.90634
12. [12]
  (12) Jung, J. C.; Lee, H.; Kim, H.; Chung, Y. M.; Kim, T. J.; Lee, S.J.; Oh, S. H.; Kim, Y. S.; Song, I. K.Catal. Commun. 2008, 9,1676. doi: 10.1016/j.catcom.2008.01.026(12) Jung, J. C.; Lee, H.; Kim, H.; Chung, Y. M.; Kim, T. J.; Lee, S.J.; Oh, S. H.; Kim, Y. S.; Song, I. K.Catal. Commun. 2008, 9,1676. doi: 10.1016/j.catcom.2008.01.026
13. [13]
  (13) Jung, J. C.; Lee, H.; Seo, J. G.; Seo, J. G.; Park, S.; Chung, Y.M.; Kim, T. J.; Lee, S. J.; Oh, S. H.; Kim, Y. S.; Song, I. K.Catal. Today 2009, 141, 325.(13) Jung, J. C.; Lee, H.; Seo, J. G.; Seo, J. G.; Park, S.; Chung, Y.M.; Kim, T. J.; Lee, S. J.; Oh, S. H.; Kim, Y. S.; Song, I. K.Catal. Today 2009, 141, 325.
14. [14]
  (14) Jung, J. C.; Lee, H.; Kim, H.; Park, S.; Chung, Y. M.; Kim, T. J.;Lee, S. J.; Oh, S. H.; Kim, Y. S.; Song, I. K. Catal. Commun. 2008, 9, 2059. doi: 10.1016/j.catcom.2008.03.052(14) Jung, J. C.; Lee, H.; Kim, H.; Park, S.; Chung, Y. M.; Kim, T. J.;Lee, S. J.; Oh, S. H.; Kim, Y. S.; Song, I. K. Catal. Commun. 2008, 9, 2059. doi: 10.1016/j.catcom.2008.03.052
15. [15]
  (15) Guan, J. Q.;Wu, S. J.;Wang, H. S.; Jing, S. B.;Wang, G. J.;Zhen, K. J.; Kan, Q. B. J. Catal. 2007, 251, 354. doi: 10.1016/j.jcat.2007.07.028(15) Guan, J. Q.;Wu, S. J.;Wang, H. S.; Jing, S. B.;Wang, G. J.;Zhen, K. J.; Kan, Q. B. J. Catal. 2007, 251, 354. doi: 10.1016/j.jcat.2007.07.028
16. [16]
  (16) VanWell,W. J. M.; Le, M. T.; Schiødt, N. C.; Hoste, S.; Stoltze,P. J. Mol. Catal. A 2006, 256, 1. doi: 10.1016/j.molcata.2006.04.030(16) VanWell,W. J. M.; Le, M. T.; Schiødt, N. C.; Hoste, S.; Stoltze,P. J. Mol. Catal. A 2006, 256, 1. doi: 10.1016/j.molcata.2006.04.030
17. [17]
  (17) Jo, B. Y.; Kim, E. J.; Moon, S. H. Appl. Catal. A 2007, 332, 257.doi: 10.1016/j.apcata.2007.08.025(17) Jo, B. Y.; Kim, E. J.; Moon, S. H. Appl. Catal. A 2007, 332, 257.doi: 10.1016/j.apcata.2007.08.025
18. [18]
  (18) Le, M. T.; VanWell,W. J. M.; Stoltze, P.; Driessche, I. V.;Hoste, S. Appl. Catal. A 2005, 282, 189. doi: 10.1016/j.apcata.2004.12.010(18) Le, M. T.; VanWell,W. J. M.; Stoltze, P.; Driessche, I. V.;Hoste, S. Appl. Catal. A 2005, 282, 189. doi: 10.1016/j.apcata.2004.12.010
19. [19]
  (19) Carrazán, S. R. G.; Martín, C.; Rives, V.; Vidal, R. Appl. Catal. A 1996, 135, 95. doi: 10.1016/0926-860X(95)00226-X(19) Carrazán, S. R. G.; Martín, C.; Rives, V.; Vidal, R. Appl. Catal. A 1996, 135, 95. doi: 10.1016/0926-860X(95)00226-X
20. [20]
  (20) Moens, L.; Ruiz, P.; Delmon, B.; Devillers, M. Appl. Catal. A1998, 171, 131. doi: 10.1016/S0926-860X(98)00075-1(20) Moens, L.; Ruiz, P.; Delmon, B.; Devillers, M. Appl. Catal. A1998, 171, 131. doi: 10.1016/S0926-860X(98)00075-1
21. [21]
  (21) Moens, L.; Ruiz, P.; Delmon, B.; Devillers, M. Appl. Catal. A1999, 180, 299. doi: 10.1016/S0926-860X(98)00360-3(21) Moens, L.; Ruiz, P.; Delmon, B.; Devillers, M. Appl. Catal. A1999, 180, 299. doi: 10.1016/S0926-860X(98)00360-3
22. [22]
  (22) Moens, L.; Ruiz, P.; Delmon, B.; Devillers, M. Appl. Catal. A2003, 249, 365. doi: 10.1016/S0926-860X(03)00225-4(22) Moens, L.; Ruiz, P.; Delmon, B.; Devillers, M. Appl. Catal. A2003, 249, 365. doi: 10.1016/S0926-860X(03)00225-4
23. [23]
  (23) Xiong, Y. L.;Weng, L. T.; Bertrand, P.; Ladrière, J.; Daza, L.;Ruiz, P.; Delmon, B. J. Mol. Catal. A 2000, 155, 59. doi: 10.1016/S1381-1169(99)00319-2(23) Xiong, Y. L.;Weng, L. T.; Bertrand, P.; Ladrière, J.; Daza, L.;Ruiz, P.; Delmon, B. J. Mol. Catal. A 2000, 155, 59. doi: 10.1016/S1381-1169(99)00319-2
24. [24]
  (24) Xiong, Y. L.; Cadus, L. E.; Daza, L.; Bertrand, P.; Ladrière, J.;Ruiz, P.; Delmon, B. Topics Catal. 2000, 11/12, 167.(24) Xiong, Y. L.; Cadus, L. E.; Daza, L.; Bertrand, P.; Ladrière, J.;Ruiz, P.; Delmon, B. Topics Catal. 2000, 11/12, 167.
25. [25]
  (25) Qu, Y. L.; Liu, S. Y.;Wang, Z. L.; Xu, J. N. Chem. J. Chin. Univ. 2010, 31 (2), 325. [曲渊立, 刘士艳, 王振旅, 徐家宁.高等学校化学学报, 2010, 31 (2), 325.](25) Qu, Y. L.; Liu, S. Y.;Wang, Z. L.; Xu, J. N. Chem. J. Chin. Univ. 2010, 31 (2), 325. [曲渊立, 刘士艳, 王振旅, 徐家宁.高等学校化学学报, 2010, 31 (2), 325.]
26. [26]
  (26) Li, J.; Song,W.; Dou, B. S. Chin. J. Appl. Chem. 1996, 13 (5),58. [李静, 宋伟, 窦伯生. 应用化学, 1996, 13 (5), 58.](26) Li, J.; Song,W.; Dou, B. S. Chin. J. Appl. Chem. 1996, 13 (5),58. [李静, 宋伟, 窦伯生. 应用化学, 1996, 13 (5), 58.]
27. [27]
  (27) Sun, R. Q.; Gu, X. Y.; Zhang, H. H.; Yang, R. S.; Yang, Q. Y.;Zhao, S. L. Spectroscopy and Spectral Analysis 2000, 20 (6),857. [孙瑞卿, 辜晓燕, 张汉辉, 杨融生, 杨齐愉, 赵士龙.光谱学与光谱分析, 2000, 20 (6), 857.](27) Sun, R. Q.; Gu, X. Y.; Zhang, H. H.; Yang, R. S.; Yang, Q. Y.;Zhao, S. L. Spectroscopy and Spectral Analysis 2000, 20 (6),857. [孙瑞卿, 辜晓燕, 张汉辉, 杨融生, 杨齐愉, 赵士龙.光谱学与光谱分析, 2000, 20 (6), 857.]
28. [28]
  (28) Wang, G. J.;Wu, T. H.; Yang, H. M.; Jiang, Y. Z.; Ji, Y. S.Chem. J. Chin. Univ. 1994, 15 (12), 1845. [王国甲, 吴通好,杨洪茂, 姜玉子, 稽玉书. 高等学校化学学报, 1994, 15 (12),1845.](28) Wang, G. J.;Wu, T. H.; Yang, H. M.; Jiang, Y. Z.; Ji, Y. S.Chem. J. Chin. Univ. 1994, 15 (12), 1845. [王国甲, 吴通好,杨洪茂, 姜玉子, 稽玉书. 高等学校化学学报, 1994, 15 (12),1845.]
29. [29]
  (29) Cai, T. J.; Deng, Q.; Huang, D. F.; Peng, Z. S.; Long, Y. F.;Chen, Y. Z. Chin. J. Inorg. Chem. 2002, 18 (6), 602. [蔡铁军,邓谦, 黄德发, 彭振山, 龙云飞, 陈亚中. 无机化学学报,2002, 18 (6), 602.](29) Cai, T. J.; Deng, Q.; Huang, D. F.; Peng, Z. S.; Long, Y. F.;Chen, Y. Z. Chin. J. Inorg. Chem. 2002, 18 (6), 602. [蔡铁军,邓谦, 黄德发, 彭振山, 龙云飞, 陈亚中. 无机化学学报,2002, 18 (6), 602.]
30. [30]
  (30) Ma,W. P.; Kugler, E. L.;Wright, J.; Dadyburjor, D. B. Energy & Fuels 2006, 20, 2299. doi: 10.1021/ef0602372
  (30) Ma,W. P.; Kugler, E. L.;Wright, J.; Dadyburjor, D. B. Energy & Fuels 2006, 20, 2299. doi: 10.1021/ef0602372

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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

pH值对共沉淀法制备钼基多金属氧化物催化异丁烯选择氧化制甲基丙烯醛性能的影响

English

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