納米Au-HZSM-5沸石催化劑的制備與正丁烷轉化研究.pdf

1、納米金催化劑的制備和應用是近年來催化界的研究熱點。沸石具有巨大的比表面積和獨特的孔道結構，是制備負載金催化劑的重要載體。但由于沸石等電點低，因而在沸石上制備高分散催化劑還面臨挑戰(zhàn)。另一方面，將沸石負載金催化劑用于低碳烷烴活化轉化方面的研究工作至今鮮有報道。因此本文開展了納米HZSM-5沸石負載金催化劑的制備研究和正丁烷芳構化、異構化反應研究，主要得到以下結果和結論：
　?、挪捎秘搲撼练e沉淀法并結合氮氣氣氛或氮氣等離子體氣氛焙燒處理

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)，焙燒處理條件（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，金顆粒在200℃左右形成，在大約500℃以上燒結長大速度加快。在相同的焙燒條件下，惰性氣氛（如氮氣和氬氣）優(yōu)于空氣氣氛和還原性氫氣氣氛。在氮氣等離子體氣氛中焙燒優(yōu)于氮氣氣氛中焙燒。
　?、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載金時B酸減少，L酸相對增加;載少量金時總酸度變化不大，載金量較高時總酸度小幅下降。在低于200℃下干燥時金主要以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，金主要以零價態(tài)存在。金的負載方法和負載量也影響金的價態(tài)。相對于巰基保護法而言，沉積沉淀法有利于生成一價金，且低負載量時一價金比例相對較高。一價金對正丁烷有很強的低溫吸附活化作

4、用。
　　⑶在脈沖微反條件下，正丁烷在納米HZSM-5沸石載體上反應活性很低，但在納米Au/HZSM-5沸石催化劑上的反應活性顯著提高。結合鉀離子改性和XPS表征發(fā)現(xiàn)，載金催化劑的高活性與一價金離子有關。在高溫下（如550℃），正丁烷在載金催化劑上可以進行芳構化反應。在氮氣等離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化率可達64％左右，芳烴產(chǎn)率遠高于載體，達到了24％左右。在低溫下（如300℃-400℃