V2O5/γ-Al2O3表面酸性和钒价态的调控及其异丁烷脱氢性能

张 林，秦 枫，黄 镇，沈 伟，徐华龙

（复旦大学 化学系 上海市分子催化与功能材料重点实验室 复旦大学先进材料实验室，上海 200433）

V2O5/γ-Al2O3表面酸性和钒价态的调控
及其异丁烷脱氢性能

张 林，秦 枫，黄 镇，沈 伟，徐华龙

（复旦大学 化学系 上海市分子催化与功能材料重点实验室 复旦大学先进材料实验室，上海 200433）

以γ-Al2O3为载体，采用等体积浸渍法制备了负载高分散氧化钒催化剂（V2O5/γ-Al2O3），并通过K，Ca，Mg对V2O5/ γ-Al2O3的表面酸性及钒价态进行调控，研究催化剂表面酸性改性的变化规律及与异丁烷脱氢活性和选择性之间的构效关系。采用XRD、XPS、N2吸附-脱附、NH3-TPD和H2-TPR等方法对催化剂进行表征。实验结果表明，当氧化钒负载量低于7%（w），氧化钒在氧化铝表面处于良好分散状态时，催化剂保持最佳的反应活性和选择性。表征结果显示，碱金属K对V2O5/ γ-Al2O3表面的酸性和V的还原价态具有显著的调节作用，当K添加量（w）为1.5%时，强酸中心几乎被全部抑制，同时保留了适量的弱酸中心，而V的还原价态由2.87+调至3.95+；在1.5%K-V2O5/γ-Al2O3催化剂上异丁烷脱氢反应340 min后，异丁烷转化率保持在30%以上，异丁烯选择性保持在97%以上。

V2O5/γ-Al2O3催化剂；表面酸性；钒价态；异丁烷脱氢

低碳烷烃催化脱氢合成低碳烯烃是化石能源高值转化的重要路径之一，高效和稳定催化剂的研发是该工艺路线成功的关键点。目前，异丁烷脱氢主要采用Pt-Sn或Cr2O3/Al2O3催化剂，载体的表面酸中心位对催化活性起重要作用，反应温度通常在555～649 ℃［1-4］，在该反应温度下脱氢产物异丁烯非常容易在强酸性位发生异构化、裂解、芳构化和聚合等副反应，导致催化剂的活性和选择性下降［5］。……