TiO_2改性Mn-W/SiO_2催化剂及其甲烷氧化偶联催化性能研究

【摘要】：甲烷氧化偶联制乙烯是天然气高效利用的重要发展方向之一,这将成为石油短缺情况下乙烯的新来源。乙烯,作为化工行业的基础原料,目前仍然主要来自石油化工,如果甲烷氧化偶联制乙烯得以工业化应用,必将动摇石油作为化学工业命脉的格局,意义重大。但是,当前该反应的甲烷转化率与烃类产物选择性之和一般不超过100%,工业化应用仍面临巨大挑战。本文以具有良好甲烷氧化偶联性能的Mn-W/SiO2体系催化剂为基础,对其进行了TiO2助剂改性研究。研究表明,采用钛硅分子筛作为载体,通过浸渍法负载Mn-W后经高温焙烧使分子筛转晶引入TiO2助催化剂,将TiO2改性Mn-W/SiO2催化剂记为Mn-W/SiO2-TiO2,引入TiO2助催化剂可以明显提高催化剂的低温催化活性和低碳烯烃选择性。另外,改性催化剂亦有良好的反应稳定性。论文考察了载体、焙烧温度、活性组分负载量、活性组分金属前驱体等催化剂制备条件以及CH4/O2比、反应温度、气时空速等反应条件对Mn-W/SiO2-TiO2催化剂甲烷氧化偶联催化性能的影响。以空气中含40%的甲烷混合气为原料,在750-800℃时,气时空速为10,000-35,000 ml-h-1·g-1的较宽范围内,甲烷转化可达30%以上,C2-C3产物选择性可达72-81%,C2-C3产物时空产率可高达140 mol·kg-1·h-1以上。论文还对Mn-W/SiO2-TiO2催化剂进行了XPS、XRD和UV-Vis表征分析,初步探讨了TiO2的助催化作用。 【关键词】：TiO_2 Mn-W/SiO_2催化剂 甲烷氧化偶联(OCM) 分子筛 活性中心 XPS XRD UV-Vis
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 文献综述11-31
• 1.1 绪论11-13
• 1.2 甲烷的工业应用13-23
• 1.2.1 甲烷的直接转化13-18
• 1.2.1.1 甲烷氧化偶联制乙炔乙烯乙烷14-15
• 1.2.1.2 甲烷部分氧化制甲醇甲醛15
• 1.2.1.3 甲烷制合成气15-17
• 1.2.1.4 甲烷芳构化反应制芳烃17-18
• 1.2.2 甲烷的间接转化18
• 1.2.3 甲烷的其他转化18-23
• 1.2.3.1 甲烷燃料电池18-20
• 1.2.3.2 甲烷制取其他化学品20-23
• 1.3 甲烷氧化偶联反应研究现状23-30
• 1.3.1 甲烷制取低碳烯烃反应类型23-24
• 1.3.1.1 甲烷直接偶联反应制取低碳烯烃23-24
• 1.3.1.2 甲烷间接法制取低碳烯烃24
• 1.3.2 甲烷临氧偶联反应催化剂的类型24-27
• 1.3.2.1 碱金属与碱土金属氧化物24-25
• 1.3.2.2 稀土金属氧化物25-26
• 1.3.2.3 复合氧化物和卤化物26
• 1.3.2.4 其他类型催化剂26-27
• 1.3.3 甲烷临氧偶联机理27-30
• 1.4 论文思路30-31
• 第二章 TiO_2改性Mn-W/SiO_2催化剂的制备31-41
• 2.1 实验部分31-34
• 2.1.1 实验试剂31-32
• 2.1.2 TiO_2改性Mn-W/SiO_2催化剂的制备32-34
• 2.1.2.1 自制载体的制备32-34
• 2.1.2.2 TiO_2改性Mn-W/SiO_2催化剂的制备34
• 2.1.3 催化剂的表征34
• 2.2 结果与讨论34-40
• 2.2.1 催化剂载体34-35
• 2.2.2 催化剂焙烧温度35-37
• 2.2.3 催化剂各金属元素含量37-38
• 2.2.4 催化剂金属前驱体38-40
• 2.3 本章小结40-41
• 第三章 TiO_2改性Mn-W/SiO_2催化剂的甲烷氧化偶联(OCM)催化性能研究41-76
• 3.1 实验部分41-44
• 3.1.1 催化剂评价41-42
• 3.1.2 产物分析42-43
• 3.1.3 尾气处理43-44
• 3.1.4 催化剂表征44
• 3.2 结果与讨论44-71
• 3.2.1 TiO_2改性Mn-W/SiO_2催化剂制备条件对OCM反应催化性能的影响44-54
• 3.2.1.1 载体对TiO_2改性Mn-W/SiO_2催化性能的影响44-47
• 3.2.1.2 焙烧温度对TiO_2改性Mn-W/SiO_2催化性能的影响47-50
• 3.2.1.3 负载元素含量对TiO_2改性Mn-W/SiO_2催化性能的影响50-52
• 3.2.1.4 负载金属前驱体对TiO_2改性Mn-W/SiO_2催化性能的影响52-54
• 3.2.2 反应条件对TiO_2改性Mn-W/SiO_2催化OCM反应性能的影响54-59
• 3.2.2.1 反应混合气CH_4/O_2比对OCM反应的影响54-55
• 3.2.2.2 反应温度及空速对OCM反应的影响55-58
• 3.2.2.3 反应稀释气对OCM反应的影响58-59
• 3.2.3 TiO_2改性Mn-W/SiO_2催化OCM反应的稳定性59-61
• 3.2.4 TiO_2改性Mn-W/SiO_2催化剂的成型及其OCM反应催化性能61-64
• 3.2.4.1 催化剂成型工艺61
• 3.2.4.2 成型催化剂的OCM反应催化性能61-63
• 3.2.4.3 成型催化剂的OCM反应稳定性63-64
• 3.2.5 TiO_2的助催化作用64-71
• 3.3 本章小结71-76
• 第四章 总结76-81
• 参考文献81-93
• 硕士期间科研成果93-94
• 致谢94

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

碳一化工路线制备乙二醇研究进展    宋河远;靳荣华;康美荣;陈静;

中国石化煤化工技术最新进展    陈庆龄;杨为民;滕加伟;

甲醇制烯烃反应机理    虞贤波;刘烨;阳永荣;王靖岱;

Influence of alkali metal doping on surface properties and catalytic activity/selectivity of CaO catalysts in oxidative coupling of methane    V.H.Rane;S.T.Chaudhari;V.R.Choudhary;

A review of C_1 chemistry synthesis using yttrium-stabilized zirconia catalyst    Antonius Indarto;Jae-Wook Choi;Hwaung Lee;Hyung Keun Song;

Oxidative Coupling of Methane over Lithium Doped (Mn+W)/SiO_2 Catalysts    A. Malekzadeh;A. Khodadadi;A. K. Dalai;M. Abedini;

Mo/La-Co-O催化剂上甲烷选择氧化制甲醇反应    张昕,贺德华,张启俭,叶青,徐柏庆,朱起明

甲烷直接转化的新进展    陈赓良

甲烷无氧芳构化制芳烃双功能催化剂的研究    吕元,林励吾,徐竹生,田志坚,张涛,王毅,包信和,陈恒荣,盛世善,杨维慎

Na-W-Mn/SiO_2催化剂活化甲烷的研究Ⅱ.活性氧物种    季生福,李树本,薛锦珍,刘育,许传芝

乙酸选择性加氢制乙醇反应性能研究    田树勋;程继红;狄伟;陈强;龙俊英;罗熙;胡云剑;孟祥堃;孙守理;孙琦;

LiMn_2O_4/TiO_2催化剂上甲烷氧化偶联反应性能的研究    刘玉兰;张泽凯;倪光;刘华彦;陈银飞;

载体对Li-Mn氧化物催化甲烷氧化偶联反应作用    刘玉兰;张泽凯;倪光;刘华彦;陈银飞;

甲醇制烯烃技术工业化进展    石胜启;吴凤明;

蒸氨压力对Cu/SiO_2催化剂的影响及其草酸二甲酯加氢性能    丁丁;王琪;金方;陈亚中;崔鹏;刘荣;沈浩;

溴化四苯基膦催化碳酸乙烯酯水解合成乙二醇反应    张民;刘晓勤;

我国新型煤化工的发展现状及其趋势    沈海燕;张晨颖;徐晓东;

ZSM-5分子筛在甲醇转化制烯烃领域应用的研究进展    冯琦瑶;邢爱华;张新锋;姜继东;

甲醇制烯烃SAPO-34分子筛基催化剂    郭见誉;康秦宝;阮艳军;

CO氧化偶联法制乙二醇技术开发现状及思考    许叶飞;孙国辉;

石油和煤生产乙二醇技术现状及产业前景分析    黄格省;李振宇;李顶杰;梁川;

甲苯甲醇烷基化制对二甲苯反应器的选择    曹劲松;张军民;许磊;刘中民;

负载型铁基催化剂上合成气制低碳烯烃    李剑锋;陶跃武;周晓峰;陈庆龄;袁渭康;

合成气一步合成乙二醇热力学分析研究    陈红萍;樊丽华;

草酸酯法由合成气制备乙二醇技术研究进展    周健飞;刘晓勤;刘定华;

Pd/α-Al_2O_3催化CO偶联制草酸二甲酯的反应机理    林茜;计扬;谭俊青;肖文德;

非石油路线合成乙二醇技术研究进展    王克冰;王公应;

金属氧化物改性的HZSM-5上甲苯与甲醇的烷基化反应    邹薇,杨德琴,朱志荣,孔德金,陈庆龄,高滋

草酸二甲酯加氢Cu/SiO_2催化剂前体的研究    李竹霞,钱志刚,赵秀阁,肖文德

用TEAOH-C_4H_9NO复合模板剂合成SAPO-34分子筛的研究 Ⅰ.SAPO-34分子筛的合成与表征    刘红星,谢在库,张成芳,陈庆龄

TiO_2改性Mn-W/SiO_2催化剂及其甲烷氧化偶联催化性能研究    王郁