納米Au-HZSM-5沸石催化劑的制備與正丁烷轉(zhuǎn)化研究.pdf

1、納米金催化劑的制備和應(yīng)用是近年來催化界的研究熱點(diǎn)。沸石具有巨大的比表面積和獨(dú)特的孔道結(jié)構(gòu)，是制備負(fù)載金催化劑的重要載體。但由于沸石等電點(diǎn)低，因而在沸石上制備高分散催化劑還面臨挑戰(zhàn)。另一方面，將沸石負(fù)載金催化劑用于低碳烷烴活化轉(zhuǎn)化方面的研究工作至今鮮有報(bào)道。因此本文開展了納米HZSM-5沸石負(fù)載金催化劑的制備研究和正丁烷芳構(gòu)化、異構(gòu)化反應(yīng)研究，主要得到以下結(jié)果和結(jié)論：
　　⑴采用負(fù)壓沉積沉淀法并結(jié)合氮?dú)鈿夥栈虻獨(dú)獾入x子體氣氛焙燒處理

2、，制備出了金顆粒比較均勻，金顆粒尺寸主要在2-10nm范圍內(nèi)的納米Au/HZSM-5沸石催化劑。研究發(fā)現(xiàn)，焙燒處理?xiàng)l件（溫度和氣氛）是影響金顆粒在納米HZSM-5沸石載體上分散尺度和均勻性的決定性因素。在空氣氣氛中焙燒時(shí)，金顆粒在200℃左右形成，在大約500℃以上燒結(jié)長大速度加快。在相同的焙燒條件下，惰性氣氛（如氮?dú)夂蜌鍤猓﹥?yōu)于空氣氣氛和還原性氫氣氣氛。在氮?dú)獾入x子體氣氛中焙燒優(yōu)于氮?dú)鈿夥罩斜簾?br>　?、萍{米Au/HZSM-5沸

3、石催化劑是一種金屬-酸雙功能催化劑。研究發(fā)現(xiàn)，在納米沸石載體上負(fù)載金時(shí)B酸減少，L酸相對增加;載少量金時(shí)總酸度變化不大，載金量較高時(shí)總酸度小幅下降。在低于200℃下干燥時(shí)金主要以Au+3和Au+1態(tài)存在，可被氫氣還原。隨著焙燒溫度的提高，Au+3消失，Au+1減少，金主要以零價(jià)態(tài)存在。金的負(fù)載方法和負(fù)載量也影響金的價(jià)態(tài)。相對于巰基保護(hù)法而言，沉積沉淀法有利于生成一價(jià)金，且低負(fù)載量時(shí)一價(jià)金比例相對較高。一價(jià)金對正丁烷有很強(qiáng)的低溫吸附活化作

4、用。
　?、窃诿}沖微反條件下，正丁烷在納米HZSM-5沸石載體上反應(yīng)活性很低，但在納米Au/HZSM-5沸石催化劑上的反應(yīng)活性顯著提高。結(jié)合鉀離子改性和XPS表征發(fā)現(xiàn)，載金催化劑的高活性與一價(jià)金離子有關(guān)。在高溫下（如550℃），正丁烷在載金催化劑上可以進(jìn)行芳構(gòu)化反應(yīng)。在氮?dú)獾入x子體中焙燒的載金量為1.88％Au/HZSM-5沸石催化劑的正丁烷轉(zhuǎn)化率可達(dá)64％左右，芳烴產(chǎn)率遠(yuǎn)高于載體，達(dá)到了24％左右。在低溫下（如300℃-400℃