催化学报

催化学报 ›› 2009, Vol. 30 ›› Issue (4): 284-290.

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具有纳米结构的钒磷氧催化剂的制备、表征及合成机理

高浩华 1,2, 高金森 1, 李春福 2, 刘先明 2   

  1. 1 中国石油大学重质油国家重点实验室, 北京 102249; 2西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室, 四川成都 610500
  • 收稿日期:2009-04-25 出版日期:2009-04-25 发布日期:2013-01-21

Preparation, Characterization, and Synthesis Mechanism of Nanostructured Vanadium Phosphorous Oxide Catalysts

GAO Haohua1,2, GAO Jinsen1,*, LI Chunfu2, LIU Xianming2   

  1. 1State Key Laboratory of Heavy Oil Processing, China University of Petroleum, Beijing 102249, China; 2State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, Sichuan, China
  • Received:2009-04-25 Online:2009-04-25 Published:2013-01-21

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摘要： 在采用有机相法制备钒磷氧 (VPO) 催化剂前驱体的过程中, 添加铋盐、二甲基亚砜 (DMSO) 和聚乙二醇, 制得了一系列催化剂, 并将其用于正丁烷选择氧化反应. 结果表明, 当 V:Bi:DMSO 摩尔比 = 1:0.0035:0.1 时, VPO 催化剂上的顺酐摩尔收率最高, 达 55.1%. 低温氮气吸附、X 射线衍射、扫描电子显微镜、X 射线能谱和傅里叶变换红外光谱表征结果表明, 该催化剂的比表面积达到 38.2 m2/g, 有沿 (200) 晶面的择优取向, Bi 原子取代 V 原子, 形成固溶体, 引起 P 在表面富集, 生成了大量具有纳米尺度的催化剂颗粒. 三种助剂在催化剂前驱体形成过程中协同作用, 降低了前驱体晶体成核过程的表面能, 加速了 VOHPO4·0.5H2O 的形核速率, 阻抑了前驱体颗粒的聚集长大, 形成了稳定的纳米颗粒.

关键词: 铋盐, 二甲基亚砜, 助剂, 钒磷氧催化剂, 纳米结构, 正丁烷, 顺酐

Abstract: The nanostructured vanadium phosphorous oxide precursor VOHPO4·0.5H2O has been directly synthesized by reduction of V2O5 using an improved organic solvent method. The VPO catalyst prepared from this novel process exhibited good activity and selectivity (68% selective and 81% conversion at 400 oC), and the specific surface area of catalyst BD-4-VPO reached 38.2 m2/g.

Key words: bismuth salt, dimethyl sulfoxide, promoter, vanadium phosphorous oxide catalyst, nanostructure, n-butane, maleic anhydride