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

                                                                                         –1
            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
                                                                                    –1
            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。
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