金属负载的SBA-15分子筛上苯乙酮催化加氢反应的研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:haibolovemj
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苯乙酮为C4烃的有效利用等多个生产工艺过程的副产物,苯乙酮的产生大大降低了原料的利用率,降低了工业生产的经济价值。1-苯乙醇是芳香醇中具有代表性的化合物,是一种重要的香料和精细化工中间体。从苯乙酮出发加氢制备1-苯乙醇因最符合原子经济性而极具经济价值和社会意义。SBA-15是一种具有大比表面积、长程有序孔道结构、高水热稳定性的新型介孔分子筛。本文以SBA-15为载体,采用旋蒸法制备了单金属负载SBA-15催化剂以及双金属负载SBA-15催化剂。在T=100℃,P=2.5MPa,LHSV=2.5h-1的反应条件下,考察了不同催化剂对苯乙酮加氢反应的催化性能。并通过X射线衍射、氮气吸附-脱附、H2程序升温还原、高分辨透射电镜等多种表征手段,对催化剂的结构特征进行了初步研究。金属负载对SBA-15结构未产生明显影响,但负载后样品的比表面积、孔容有不同程度的降低。10wt%负载量的Mn、Co、Ni、Cu和Sr单金属负载SBA-15催化剂中,Ni/SBA-15具有最高的苯乙酮转化率,Co/SBA-15表现出了最优的稳定性,活性顺序如下: Ni/SBA-15>> Co/SBA-15> Sr/SBA-15≈Cu/SBA-15> Mn/SBA-15。同时考察了Ni负载量对催化性能的影响,适量的Ni将有利于苯乙酮催化加氢反应的发生以及目标产物的获得,实验范围内,15%Ni/SBA-15对该反应的苯乙酮转化率达到88.91%,1-苯乙醇选择性达到82.69%,1-苯乙醇的产率达到73.51%,达到了最优。过渡金属(Cu、Co)、碱土金属(Mg、Ca、Sr)、稀土金属(La、Ce)添加的10%Ni/SBA-15双金属负载催化剂中,以苯乙酮转化率为标准,催化剂的活性顺序如下:10%Ni-5%Co/SBA-15>10%Ni-5%Sr/SBA-15>10%Ni-5%Ca/SBA-15>10%Ni-5%La/SBA-15>10%Ni-5%Mg/SBA-15>10%Ni-5%Ce/SBA-15>10%Ni-5%Cu/SBA-15。过渡金属Co的添加对Ni/SBA-15催化性能的改善最为明显,适量的助剂Co的引入提高了苯乙酮加氢反应中的苯乙酮转化率和1-苯乙醇产率。随着助剂Co负载量的增加,苯乙酮转化率先升高再降低,1-苯乙醇选择性随之降低,而乙苯选择性随之上升。10%Ni-5%Co/SBA-15催化剂具有最佳的苯乙酮转化率和1-苯乙醇产率。对于添加碱土金属的双金属负载催化剂,随着碱土金属元素周期数的增加,苯乙酮转化率和1-苯乙醇选择性明显升高。稀土金属的添加明显提高了1-苯乙醇的选择性。
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