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甲烷脱氢芳构化反应为甲烷活化和催化转化开辟了一条新途径。Mo/HZSM-5和Mo/MCM-22是该反应良好的催化剂,积炭严重是导致催化剂失活的主要原因,也是该反应进一步考虑工业应用的主要障碍之一。本文重点研究这两种催化剂上积炭的化学特性。对两类催化剂在1023K下进行反应性能评价,发现高温反应有利于甲烷转化率的提高,但积炭严重。在此基础上,论文通过各种程序升温方法,并以热重法(TG)为基础,对催化剂在反应过程中形成的积炭进行了比较详细的定量研究。TPO实验结果表明,甲烷脱氢芳构化实验中催化剂上沉积的碳物种主要有三种,即高温峰积炭,低温峰积炭和以Mo2C形式存在的碳物种。随着Mo含量的增加,低温峰积炭在总积炭量中所占比例逐渐增加,而高温峰积炭所占的比例则逐渐减小。高温峰积炭主要出含氢碳物种组成,而低温峰积炭则主要山贫氢类石墨型碳物种组成。TPH实验表明,在积炭催化剂上存在可加氢的活性碳物种,并可最终加氢生成乙烯和苯。TPCO2实验表明,CO2对低温峰积炭的影响比较大,这主要是由于CO2与催化剂上的积炭发生了Boudouarts反应。另外,CO2还能消除Mo物种的还原产物Mo2C。TG实验支持这一结论。 烧炭实验表明,当烧炭温度高于某一个温度点时,烧炭过程符合一级反应。TPH和TPCO2都能够降低一级反应开始温度,并使烧炭活化能降低。烧炭活化能随着Mo含量的增加而减小。高温峰积炭,其烧炭活化能较低温峰积炭的烧炭活化能要高。