Al、Ga促进的SO_4～（2-）/ZrO_2烷烃异构化催化剂研究

【摘要】：随着世界各国对环保的日益重视,烷烃异构化将成为石化企业生产清洁汽油的重要措施。而新型高效异构化催化剂的开发显得尤为关键。SO_4~(2-)/ZrO_2固体酸由于其强酸性引起了人们浓厚的兴趣,该类催化剂可以在室温催化正丁烷异构化反应,而且由于可再生,不腐蚀设备等优点被认为是最有前途的异构化催化剂。但SO_4~(2-)/ZrO_2的缺点是失活快,稳定性差。如何提高SO_4~(2-)/ZrO_2催化剂活性与稳定性是重要的研究课题 本论文分别用硫酸铝、硫酸镓溶液浸渍Zr(OH)_4沉淀,经烘干、焙烧制备Al、Ga掺杂SO_4~(2-)/ZrO_2催化剂。通过各种分析测试方法从物相、酸性,氧化还原性等角度考察了Al、Ga的引入对催化剂性质的影响;并通过烷烃异构化反应考察了催化剂的催化性能。 分别硫酸铝、硫酸镓溶液浸渍Zr(OH)_4沉淀,经烘干、焙烧制得Al、Ga掺杂SO_4~(2-)/ZrO_2催化剂。用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、热重(TG)、低温N_2吸脱附、化学分析、氨气程序升温脱附(NH_3-TPD)、吡啶吸附红外光谱法(IR)、氢气程序升温还原法(H_2-TPR)对催化剂的物相、酸性,氧化还原性等进行分析。结果表明,Al、Ga的引入能够延缓焙烧时ZrO_2晶粒的生长及伴随的相变;同时,Al、Ga的引入增强了硫酸根在载体上的稳定性,提高了催化剂的硫含量;Al、Ga对催化剂影响的不同的是Al的引入增强了固体酸催化剂中的B酸位,改变了固体酸的酸性质,对催化剂表面氧化还原性没有影响。而Ga的引入对催化剂的酸性质没有影响,改变了催化剂表面氧化还原性。 为了了解水热处理对催化剂活性的影响,通过控制Zr(OH)_4在母液中的回流时间,制得不同的Zr(OH)_4前躯体,研究分析了前躯体的热稳定性、比表面积、物相等,并用正丁烷异构化反应考察了不同水热处理对催化剂活性的影响。结果表明,100℃水热处理能够增强Zr(OH)_4热稳定性,增加样品的比表面积。但长时间水热处理,消耗了前躯体Zr(OH)_4中部分羟基,影响了硫酸根在载体表面的