介孔材料为硅源合成多级孔Mo-H-IM-5催化剂及其在甲烷无氧芳构化反应

文章编号:0253-2409(2016)11-1380-08

Received :2016-06-24;Revised :2016-08-08. *Corresponding author.Tel :0431-********,E-mail :liuhengjlu @https://www.wendangku.net/doc/1012018737.html,.

The project was supported by Youth Fund of Changchun University of Science and Technology (XJJLG-2015-12).长春理工大学青年基金(XJJLG-2015-12)资助介孔材料为硅源合成多级孔Mo /H-IM-5催化剂及其

在甲烷无氧芳构化反应中的应用

刘 恒1,*,阚秋斌2

(1.长春理工大学纳米技术研究中心,吉林长春 130022;2.吉林大学化学学院,吉林长春 130023)

摘 要:在IM-5分子筛的合成体系中以介孔材料KIT-6作为硅源,制备出了多级孔IM-5复合分子筛(IM-5-K )三利用X 射线衍射二扫描电镜二透射电镜二比表面积分析二NH 3-TPD 等手段对样品的物理性质和酸性进行表征三将经过钼修饰的Mo-IM-5-K 催化剂应用于甲烷无氧芳构化反应中,考察其活性三催化测试结果显示,多级孔Mo-IM-5-K 催化剂的最高甲烷转化率和芳烃产率为12.4%和6.9%,高于常规Mo-IM-5-C 催化剂三同时,Mo-IM-5-K 催化剂有更好的稳定性三催化剂反应活性和稳定性的差异是由于其具有不同的孔道结构和酸性所致三介孔的存在会影响活性Mo 物种的落位及分布状态,有利于反应物与活性位的接触和芳烃产物的扩散,进而提高催化剂的活性和稳定性三

关键词:IM-5;介孔;钼;甲烷芳构化

中图分类号:O 643 文献标识码:A

Synthesis of hierarchical Mo /H-IM-5catalysts by using mesoporous material as the silica source and its application in methane non-oxidative aromatization

LIU Heng 1,*,KAN Qiu-bin 2(1.Research Center for Nanotechnology ,Changchun University of Science and Technology ,Changchun 130022,China ;2.College of Chemistry ,Jilin University ,Changchun 130023,China )Abstract :A novel hierarchical porous IM-5(IM-5-K )was synthesized by using mesoporous silica KIT-6as the silica sources.The physical properties and acidities of the samples were characterized by XRD ,SEM ,TEM ,BET and NH 3-TPD.Moreover ,Mo-modified catalyst ,Mo-IM-5-K was prepared for non-oxidative aromatization of https://www.wendangku.net/doc/1012018737.html,pared with Mo-IM-5-C ,the Mo-IM-5-K catalyst showed higher conversion of methane and yields of aromatics.In addition ,Mo-IM-5-K exhibited better stability than Mo-IM-5-C.Different activities and stabilities of the catalysts may be due to their different structure properties and acidities.The existence of secondary mesoporous systems may influence the location and state of the active Mo species ,simultaneously lead to easier access to the active sites for reactants and better diffusion of aromatic products ,thus improvs the activities of the catalysts.Key words :IM-5;mesoporous ;molybdenum ;methane dehydroaromatiztion

随着石油资源的日益匮乏,天然气的有效利用

变得更加重要三甲烷作为天然气的主要成分,已经作为替代性资源用来生产液体燃料和一些重要的化

学品三甲烷的转化利用已经成为科学工作者研究的

热点方向[1,2]三在第一个高效的甲烷无氧芳构化催化剂Mo /H-ZSM-5于1993年开发出来后,多种材

料被当作载体应用于甲烷无氧芳构化反应中,其中,

包括ZSM-5二ZSM-11二SBA-15二Y 二ITQ-13二TNU-9等

分子筛材料[3-5]三ZSM-5二ZSM-11等具有均一的十元环孔道结构和与苯动力学直径相近的孔尺寸的分

子筛,可作为甲烷无氧芳构化反应的适宜载体三具

有超笼或空穴结构的MCM-22二MCM-49二TNU-9等分子筛载体制备的催化剂在反应中同样表现出优异的性能[6,7]三不同种类的金属组分用来作为催化剂的活性中心,其中,Mo 物种改性的催化剂表现出最优的活性三反应中聚芳烃和积炭等的生成导致催化剂快速失活,阻碍了该反应过程的商业化[8]三为了提高催化剂的活性和稳定性,研究者开发出了多种针对于优化催化剂载体以及添加辅助剂的方法三脱铝二脱硅二水热处理二外表面改性和添加第二组分等方法都取得了较好的效果[9-12]三最近,Guo 等[13]利用硅化物晶格限域的单中心铁,实现了在无氧状态第44卷第11期2016年11月燃 料 化 学 学 报Journal of Fuel Chemistry and Technology Vol.44No.11Nov.2016万方数据