尖晶石型衍生的Ni/Al2O3催化剂低温催化顺酐加氢合成丁二酸酐

开发高活性的顺酐加氢制丁二酸酐和γ-丁内酯催化剂具有重要的工业意义.顺酐加氢多采用Cu基和Ni基催化剂,但一般Cu基和Ni基催化剂存在反应温度高（170–260℃）和稳定性差等缺点,很有必要开发高活性的顺酐加氢催化剂.我们以拟薄水铝石作为Al2O3载体的前驱体,采用浸渍法制备了一系列镍铝尖晶石型衍生的不同Ni含量的Ni/Al2O3催化剂,并研究了它们在顺酐加氢反应中的催化性能.还原前Ni/Al2O3催化剂的X射线衍射结果表明,催化剂含有NiAl2O4物种.氮吸附结果显示,不同Ni含量的催化剂均具有介孔结构.氢-程序升温还原研究发现,Ni/Al2O3催化剂经750℃还原2 h后,其表面上NiAl...

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Published in催化学报 Vol. 38; no. 7; pp. 1166 - 1173
Main Author 李杰 任远航 岳斌 贺鹤勇
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 复旦大学化学系,上海市分子催化与功能材料重点实验室,上海200433 2017
Subjects
丁二酸酐
加氢
尖晶石
镍
顺酐
Spinel
顺酐
尖晶石
Succinic anhydride
加氢
Nickel
丁二酸酐
镍
Hydrogenation
Maleic anhydride
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ISSN0253-9837
1872-2067
DOI10.1016/S1872-2067(17)62844-4

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Abstract 开发高活性的顺酐加氢制丁二酸酐和γ-丁内酯催化剂具有重要的工业意义.顺酐加氢多采用Cu基和Ni基催化剂,但一般Cu基和Ni基催化剂存在反应温度高（170–260℃）和稳定性差等缺点,很有必要开发高活性的顺酐加氢催化剂.我们以拟薄水铝石作为Al2O3载体的前驱体,采用浸渍法制备了一系列镍铝尖晶石型衍生的不同Ni含量的Ni/Al2O3催化剂,并研究了它们在顺酐加氢反应中的催化性能.还原前Ni/Al2O3催化剂的X射线衍射结果表明,催化剂含有NiAl2O4物种.氮吸附结果显示,不同Ni含量的催化剂均具有介孔结构.氢-程序升温还原研究发现,Ni/Al2O3催化剂经750℃还原2 h后,其表面上NiAl2O4物种能被高效还原.X射线粉末衍射结果表明,750℃还原的Ni/Al2O3催化剂中金属Ni颗粒尺寸随着Ni负载量升高而增大.利用一氧化碳-程序升温脱附对750℃还原的Ni/Al2O3催化剂进行研究,发现750°C还原的催化剂上金属Ni物种含量从高到低依次为：Ni（7.5%）/Al2O3〉Ni（5%）/Al2O3〉Ni（2.5%）/Al2O3.采用CO化学吸附获得的Ni（2.5%）/Al2O3,Ni（5%）/Al2O3和Ni（7.5%）/Al2O3催化剂上金属Ni颗粒尺度分别为8.0,12.8和15.7 nm.活性研究结果表明,750℃还原的Ni（5%）/Al2O3催化剂具有最高的催化活性,这可能是由于Ni（5%）/Al2O3催化剂具有较多的Ni活性位点和较合适的Ni颗粒粒度所致.进一步研究发现,在650–750℃还原温度下,Ni（5%）/Al2O3催化剂的还原度随着还原温度的升高而升高,Ni分散度随着还原温度的升高而降低.活性结果研究表明,700℃还原的Ni（5%）/Al2O3催化剂具有较多的Ni活性位点和较合适的Ni颗粒粒度,具有最高的加氢催化活性,其在120℃,H2压力为0.5 MPa和质量空速为2 h^-1的反应条件下,能获得近100%的顺酐转化率和90%的丁二酸酐选择性,同时该催化剂具有优良的稳定性.以上结果表明,尖晶石型衍生的Ni/Al2O3催化剂是一个十分有应用前景的顺酐加氢催化剂.
AbstractList 开发高活性的顺酐加氢制丁二酸酐和γ-丁内酯催化剂具有重要的工业意义.顺酐加氢多采用Cu基和Ni基催化剂,但一般Cu基和Ni基催化剂存在反应温度高（170–260℃）和稳定性差等缺点,很有必要开发高活性的顺酐加氢催化剂.我们以拟薄水铝石作为Al2O3载体的前驱体,采用浸渍法制备了一系列镍铝尖晶石型衍生的不同Ni含量的Ni/Al2O3催化剂,并研究了它们在顺酐加氢反应中的催化性能.还原前Ni/Al2O3催化剂的X射线衍射结果表明,催化剂含有NiAl2O4物种.氮吸附结果显示,不同Ni含量的催化剂均具有介孔结构.氢-程序升温还原研究发现,Ni/Al2O3催化剂经750℃还原2 h后,其表面上NiAl2O4物种能被高效还原.X射线粉末衍射结果表明,750℃还原的Ni/Al2O3催化剂中金属Ni颗粒尺寸随着Ni负载量升高而增大.利用一氧化碳-程序升温脱附对750℃还原的Ni/Al2O3催化剂进行研究,发现750°C还原的催化剂上金属Ni物种含量从高到低依次为：Ni（7.5%）/Al2O3〉Ni（5%）/Al2O3〉Ni（2.5%）/Al2O3.采用CO化学吸附获得的Ni（2.5%）/Al2O3,Ni（5%）/Al2O3和Ni（7.5%）/Al2O3催化剂上金属Ni颗粒尺度分别为8.0,12.8和15.7 nm.活性研究结果表明,750℃还原的Ni（5%）/Al2O3催化剂具有最高的催化活性,这可能是由于Ni（5%）/Al2O3催化剂具有较多的Ni活性位点和较合适的Ni颗粒粒度所致.进一步研究发现,在650–750℃还原温度下,Ni（5%）/Al2O3催化剂的还原度随着还原温度的升高而升高,Ni分散度随着还原温度的升高而降低.活性结果研究表明,700℃还原的Ni（5%）/Al2O3催化剂具有较多的Ni活性位点和较合适的Ni颗粒粒度,具有最高的加氢催化活性,其在120℃,H2压力为0.5 MPa和质量空速为2 h^-1的反应条件下,能获得近100%的顺酐转化率和90%的丁二酸酐选择性,同时该催化剂具有优良的稳定性.以上结果表明,尖晶石型衍生的Ni/Al2O3催化剂是一个十分有应用前景的顺酐加氢催化剂.
开发高活性的顺酐加氢制丁二酸酐和γ-丁内酯催化剂具有重要的工业意义.顺酐加氢多采用Cu基和Ni基催化剂,但一般Cu基和Ni基催化剂存在反应温度高(170–260℃)和稳定性差等缺点,很有必要开发高活性的顺酐加氢催化剂.我们以拟薄水铝石作为Al2O3载体的前驱体,采用浸渍法制备了一系列镍铝尖晶石型衍生的不同Ni含量的Ni/Al2O3催化剂,并研究了它们在顺酐加氢反应中的催化性能.还原前Ni/Al2O3催化剂的X射线衍射结果表明,催化剂含有NiAl2O4物种.氮吸附结果显示,不同Ni含量的催化剂均具有介孔结构.氢-程序升温还原研究发现,Ni/Al2O3催化剂经750℃还原2 h后,其表面上NiAl2O4物种能被高效还原.X射线粉末衍射结果表明,750℃还原的Ni/Al2O3催化剂中金属Ni颗粒尺寸随着Ni负载量升高而增大.利用一氧化碳-程序升温脱附对750℃还原的Ni/Al2O3催化剂进行研究,发现750℃还原的催化剂上金属Ni物种含量从高到低依次为:Ni(7.5%)/Al2O3>Ni(5%)/Al2O3>Ni(2.5%)/Al2O3.采用CO化学吸附获得的Ni(2.5%)/Al2O3,Ni(5%)/Al2O3和Ni(7.5%)/Al2O3催化剂上金属Ni颗粒尺度分别为8.0,12.8和15.7 nm.活性研究结果表明,750℃还原的Ni(5%)/Al2O3催化剂具有最高的催化活性,这可能是由于Ni(5%)/Al2O3催化剂具有较多的Ni活性位点和较合适的Ni颗粒粒度所致.进一步研究发现,在650–750℃还原温度下,Ni(5%)/Al2O3催化剂的还原度随着还原温度的升高而升高,Ni分散度随着还原温度的升高而降低.活性结果研究表明,700℃还原的Ni(5%)/Al2O3催化剂具有较多的Ni活性位点和较合适的Ni颗粒粒度,具有最高的加氢催化活性,其在120℃,H2压力为0.5 MPa和质量空速为2 h?1的反应条件下,能获得近100%的顺酐转化率和90%的丁二酸酐选择性,同时该催化剂具有优良的稳定性.以上结果表明,尖晶石型衍生的Ni/Al2O3催化剂是一个十分有应用前景的顺酐加氢催化剂.
Abstract_FL Ni/Al2O3 catalysts were derived from spinel NiAl2O4 with different Ni content ((2.5, 5 and 7.5) wt%). The catalysts were obtained by H2 reduction and were investigated for the low-temperature hydro-genation of maleic anhydride (MA) to produce succinic anhydride (SA). The characterization results showed that Ni0 active sites were mainly derived during the H2 reduction from spinel NiAl2O4. Among the catalysts studied, employing the optimum preparation and reaction conditions with Ni(5%)/Al2O3 yielded the highest catalytic performance. A near-100%conversion of MA and~90%selectivity to SA were achieved at 120 ℃ and 0.5 MPa of H2 with a weighted hourly space velocity (MA) of 2 h?1.
Author 李杰 任远航 岳斌 贺鹤勇
AuthorAffiliation 复旦大学化学系,上海市分子催化与功能材料重点实验室,上海200433
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Author_FL Jie Li
Yuanhang Ren
Bin Yue
Heyong He
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DOI 10.1016/S1872-2067(17)62844-4
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Discipline Chemistry
DocumentTitleAlternate Ni/Al2O3 catalysts derived from spinel NiAl2O4 for low-temperature hydrogenation of maleic anhydride to succinic anhydride
DocumentTitle_FL Ni/Al2O3 catalysts derived from spinel NiAl2O4 for low-temperature hydrogenation of maleic anhydride to succinic anhydride
EISSN 1872-2067
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Wed Feb 14 10:01:00 EST 2024
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Issue 7
Keywords Spinel
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Notes Jie Li, Yuanhang Ren, Bin Yue Heyong He （Department of Chemistry and Shanghai Key Laboratory of Molecular Catalysis and Innovative Materials, Collaborative Innovation Center of Chemistry for Energy Materials, Fudan University, Shanghai 200433, China）
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Maleic anhydride;Succinic anhydride;Hydrogenation;Nickel;Spinel
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PublicationCentury 2000
PublicationDate 2017
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PublicationDecade 2010
PublicationTitle 催化学报
PublicationTitleAlternate Chinese Journal of Catalysis
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PublicationYear 2017
Publisher 复旦大学化学系,上海市分子催化与功能材料重点实验室,上海200433
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SubjectTerms 丁二酸酐
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Title 尖晶石型衍生的Ni/Al2O3催化剂低温催化顺酐加氢合成丁二酸酐
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