Sự xúc tác hai chức năng của Mo/HZSM-5 trong quá trình khử hydro aromat hóa metan với CO/CO2 để tạo ra benzen và naphthalene

Kinetics and Catalysis - 2000
S. Liu1, L. Wang2, R. Ohnishi3, M. Lchikawa3
1Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang, China
2Dalian Institute of Chemical Physics, Dalian, China
3Catalysis Research Center, Hakkaido University, Sapporo, Japan

Tóm tắt

Quá trình dehydrocondensation xúc tác của metan để tạo ra các hợp chất thơm như benzen và naphthalene đã được nghiên cứu trên các xúc tác carbide molybdenum được hỗ trợ trên các vật liệu xốp vi và xốp meso như HZSM-5 (0.6 nm) và FSM-16 (2.7 nm). Các xúc tác Mo được hỗ trợ trên H-ZSM-5 với kích thước mao quản thích hợp (0.6 nm) và tỷ lệ Si/Al (20-70) thể hiện năng suất cao hơn (90-150 nmol/g-cat/s) và độ chọn lọc (cao hơn 74% dựa trên carbon) trong việc chuyển đổi metan thành các sản phẩm thơm như benzen và naphthalene ở 973 K và 1 atm, mặc dù chúng bị suy giảm mạnh do sự hình thành coke đáng kể. Đã chứng minh rằng việc thêm CO/CO2 vào metan làm cải thiện hiệu suất của xúc tác bằng cách giữ cho tỷ lệ chuyển đổi metan và độ chọn lọc tạo ra benzen ở mức cao hơn trong thời gian hoạt động dài. Oxy thu được từ sự phân ly CO và CO2 ức chế polycondensation của các sản phẩm thơm và sự hình thành coke trong quá trình chuyển đổi metan. Các nghiên cứu XAFS và TG/DTA/spetrometric khối lượng cho thấy rằng oxide molybdenum hỗ trợ zeolit được chuyển đổi theo kiểu thu nhiệt dưới tác dụng của metan khoảng 955 K thành các hạt molybdenum carbide (Mo2C) kích thước nano (Mo-C, số phối trí = 1,R- 2.09 å; Mo-Mo, số phối trí = 2.3–3.5;R = 2.98 å). Hình ảnh SEM cho thấy rằng các hạt carbide molybdenum có cấu trúc nano được phân tán cao trên và bên trong các tinh thể HZSM-5. Mặt khác, các phép đo IR của sự hấp phụ pyridine đã chứng minh rằng các xúc tác Mo/HZSM-5 với tỷ lệ SiO2/Al2O3 tối ưu khoảng 40 cho thấy độ axit Brönsted tối đa trong số các xúc tác với tỷ lệ SiO2/Al2O3 từ 20–1900. Có một mối tương quan gần gũi giữa hoạt động hình thành benzen trong quá trình aromat hóa metan và độ axit Brönsted của HZSM-5 do xúc tác hai chức năng.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Fox, J.M.,Catal. Rev.-Sci. Eng., 1993, vol. 35, no. 2, p. 169.

Brown, M.J. and Parkyns, N.D.,Catal. Today, 1991, vol. 8, no. l,p. 305.

Kuo, J.C.W., Kresge, C.T., and Palermo, R.E.,Catal. Today, 1989, vol. 4, p. 463.

Krylov, O.V.,Catal. Today, 1993, vol. 18, p. 209.

Guczi, L., van Santen, R.A., and Sayma, K.V.,Catal. Rev.-Sci. Eng., 1996, vol. 38, p. 249.

Lunsford, J.,Catal. Today, 1990, vol. 6, p. 235.

Wang, L., Tao, L., Xie, M.,et al., Catal. Lett., 1993,vol. 21, no. 1, p. 35.

Xu, Y., Liu, S., Wang, L.,et al., Catal. Lett., 1995, vol. 30, no. l, p. 135.

Solymosi, F., Erdohelyi, A., and Szoke, A.,Catal. Lett., 1995, vol. 32, no. l, p. 43.

Solymosi, F., Szoke, A., and Cserenyi, J.,Catal. Lett., 1996, vol. 39, no. l, p. 157.

Szoke, A. and Solymosi, F.,Appl. Catal. A: Gen., 1996, vol. 142, no. l, p. 142.

Solymosi, F., Cserenyi, J., Szoke, A.,et al., J. Catal., 1997, vol. 165, no. 1, p. 156.

Wang, D., Lunsford, J.H., and Rosynek, M.P.,J. Catal., 1997, vol. 169, no. 2, p. 347.

Wang, D., Rosynek, M.P., and Lunsford, J.H.,Top. Catal, 1996, vol. 3, p. 289.

Wang, S.-T., Xu, Y., Wang, L.,et al., Catal Lett., 1996, vol. 38, no. 2, p. 39.

Xu, Y., Shu, Y., Liu, S.,et al., Catal Lett., 1995, vol. 35, p. 233.

Liu, S., Dong, Q., Ohnishi, R., and Ichikawa, M.,J. Chem. Soc. Chem. Commun., 1997, p. 1455.

Liu, S., Dong, Q., Ohnishi, R., and Ichikawa, M.,Chem. Commun., 1998, p. 1217.

User Manual of Technos EXAFS Analyzing Program.

Liu, W., Xu, Y., Wong, S.-T.,et al., J. Mol Catal. A: Chem., 1997, vol. 120, p. 257.

Bsaila, M.R., Kanter, T.R., and Rhee, K.H.,Nature, 1964, vol. 68, p. 3197; Poncelet, G. and Dubu, M.L.,J. Catal., 1978, vol. 52, no. 2, p. 321.

Mirodetos, C. and Barthomeuf, D.,J. Catal., 1979, vol. 57, no. l,p. 136.

Lee, J.S. and Boudait, M.,Catal Lett., 1993, vol. 20, no. 1, p. 97.

Lee, J.S., Locatelli, S., Oyama, S.T., and Boudait, M.,J. Catal., 1990, vol. 125, no. 1, p. 157.

Ozin, G.A., Prokorowitcz, P.A., and Ozkar, S.,J. Am. Chem. Soc., 1992, vol. 114, p. 8957.

Olson, D.H., Lago, R.M., and Haag, W.O.,J. Catal, 1980, vol. 61, no. 2, p. 390; Lago, R.M., Haag, W.O., and Mikovsky, R.J.,Stud. Surf. Sci. Catal, 1986, vol. 28, p. 661.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Kinetics and Catalysis

Thông tin tác giả