Fe-分子篩制備、表征及其在N2O氧化丙烷脫氫反應中的研究.pdf

1、含有骨架外Fe物種的Fe-分子篩在N2O參與的多相催化反應中表現出優(yōu)異的性能，具有極強的應用背景。對于以Fe-分子篩為催化劑的反應，獲悉催化劑中Fe活性中心的確切信息十分重要，其結果對催化劑的設計具有指導意義。本文圍繞Fe-分子篩的制備與表征開展工作，并將Fe-分子篩催化劑應用于以N2O為氧化劑的丙烷氧化脫氫制丙烯反應。
　　 首先，比較了五種不同的含痕量Fe雜質的H型分子篩(MFI，FER，BEA，MOR和FAu)在N2O氧化

2、丙烷脫氫制丙烯反應過程中的催化活性差異，探究了分子篩載體對催化性能的影響。實驗發(fā)現，相同條件下具有MFI結構的分子篩明顯優(yōu)于其他結構的分子篩。
　　 其次，采用液相離子交換法制備了Fe-分子篩催化劑，并將其用于N2O氧化丙烷脫氫制丙烯反應。通過變換分子篩載體及鐵源，發(fā)現采用二價鐵源(FeSO4)交換制得的Fe-MFI樣品相比于其它Fe-分子篩具有更好的催化結果。同時考察了酸/堿處理對樣品催化活性的影響，發(fā)現酸處理后的樣品其催化活

3、性有所提高。通過多種分析手段對酸處理前后Fe-MFI樣品性質進行表征，發(fā)現酸處理過程導致骨架鋁部分脫落，引起B(yǎng)酸中心減少，同時引起Fe物種在分子篩孔道內的遷移及變化。
　　 再次，采用表面金屬有機化學法制備了Fe-分子篩催化劑，并將其用于N2O氧化丙烷脫氫制丙烯反應，發(fā)現Fe-MFI表現出優(yōu)異的催化性能。比較了不同溫度焙燒(873 K-1173 K)的Fe-MFI催化劑，發(fā)現1073 K為最佳焙燒溫度，可以獲得30％以上的丙烯收

4、率。通過多種分析手段對Fe-MFI中Fe活性位進行深入表征，根據結果推測了作為反應活性中Fe鐵物種的存在狀態(tài)。
　　 綜上所述，我們發(fā)現對不同方法制備的Fe-MFI樣品進行酸處理或高溫焙燒處理可以有效調變樣品中Fe活性中心的構成，從而調變其在以N2O為氧化劑的丙烷氧化脫氫制丙烯反應中的性能。結合Fe物種的表征結果及其催化性能，我們推測分子篩孔道中孤立Fe離子是以N2O為氧化劑的丙烷氧化脫氫制丙烯反應的活性中心，而寡核Fe簇更有利