Page 142 - 《精细化工》2021年第3期
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·562· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷
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加,该区域内脱附峰变化不明显。另外,随着脱附 图 4 中,1595、1445 cm 附近的吸收峰对应 L
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温度进一步提高,在 500~650 ℃内出现一个较小的 酸的酸性位点,1485 cm 处的吸收峰则对应 B 酸和
–1
脱附峰,且随着 WO 3 负载量的增加,该脱附峰面积 L 酸的酸性位点,1540 cm 附近没有出现明显的吸
[5]
增大,表明强酸位点增多。5.0%-WO 3 /Nb 2 O 5 催化剂 收峰,表明 B 酸位相对 L 酸位较少 。随着采集温
在 500~650 ℃区域的脱附峰与 Nb 2 O 5 相比较小,表 度从 100 ℃升至 300 ℃,吸收峰逐渐减小,表明催
明其强酸位点较少;而当 WO 3 负载量增加到 12.5% 化剂的弱酸位点很多,而强酸位点较少,这与
时,在 450~650 ℃区域内出现一个较大的脱附峰, NH 3 -TPD 表征结果基本一致。催化剂的 B 酸和 L 酸
这是由于强酸位点的急剧增加所致;同样,负载 的具体酸位量及两者的总酸位量如表 1 所示。
25.0%的 WO 3 /Nb 2 O 5 在 500~650 ℃中出现的较大脱
表 1 WO 3 /Nb 2 O 5 催化剂的酸量
附峰也是由于存在较多的强酸中心。由此推测,高 Table 1 Acid content of WO 3 /Nb 2 O 5 catalysts
酸度是 WO 3 所致。Nb 2 O 5 上负载适量的 WO 3 ,可以 C B/ C L/ C B+C L/
催化剂 温度/℃
产生较多强酸性位点。 (μmol/g) (μmol/g) (μmol/g)
2.1.4 Py-IR 表征分析 Nb 2O 5 100 6.04 221.29 227.33
200 3.97 97.82 101.79
NH 3 -TPD 测量提供了催化剂酸性强度的信息,
300 1.21 49.56 50.77
但对于催化剂 B 酸和 L 酸的酸性位点无法鉴定。因
5.0%-WO 3/Nb 2O 5 100 16.67 301.34 318.01
此,采用 Py-IR 对载体和表面 WO 3 分散良好的催化 200 7.94 63.63 71.57
剂的酸性性质进行表征,结果如图 4 所示。 300 2.53 27.31 29.84
12.5%-WO 3/Nb 2O 5 100 20.05 370.30 390.35
200 15.69 136.71 152.40
300 4.23 46.23 50.46
可以看出,Nb 2 O 5 自身具有较多的 L 酸性中心,
但 B 酸性中心却极少,这与文献基本吻合 [10] ;随着
WO 3 负载量的增加,虽然氧化铌的含量相应减少,
但是催化剂的 B 酸酸位量却急剧增加,在 100、200、
300 ℃下,5.0%-WO 3 /Nb 2 O 5 的 B 酸量分别比 Nb 2 O 5
增加了 1 倍左右;12.5%-WO 3 /Nb 2 O 5 的 B 酸量则更
高,是 Nb 2 O 5 的 3~4 倍。表明 WO 3 的负载对催化剂
的 B 酸量起到理想的调变作用。WO 3 负载量越多,催
化剂的 B 酸含量越多。然而,随着 WO 3 负载量的增加,
Nb 2 O 5 含量相对减少,较弱的 L 酸含量(100 ℃下)
却逐渐增加,中等酸强度的 L 酸含量(200、300 ℃下)
却呈现先下降后上升的趋势,这可能是由于 WO 3 负
载量增加,形成团簇结构,从而导致 L 酸位点增加 [21] 。
2.1.5 比表面积及孔隙度分析
催化剂的比表面积及孔隙度也是影响催化效果
的因素,其表征结果如表 2 所示。随着 W 负载量的
增加,催化剂的比表面积逐渐减小,原因可能是
WO 3 大量分散在 Nb 2 O 5 载体表面造成的 [22] 。另外,孔
体积也随着 WO 3 负载量的增加而减小,可能是过量
的 WO 3 不能形成均匀分布而簇拥,堵塞了部分孔道。
2.1.6 EDS 表征分析
采用 EDS 分析方法对样品中的元素含量进行分
析,结果如表 2 所示。可以看出,随着 W 负载量的
升高,样品中的 W 含量基本呈现上升趋势,但是通
过计算 W 摩尔分数(即 W 原子个数百分比与 Nb
和 W 原子个数百分比之和的比值)发现,结果与原
图 4 催化剂的 Py-IR 图 料中 W 的实际加入量存在少许差别,可能是由于
Fig. 4 Py-IR spectra of WO 3 /Nb 2 O 5 catalysts WO 3 分布不均匀所致。