碳化钼催化剂的研究进展

2011年02月28日 16:19 23452次浏览 来源:   分类:


  2.2.2.2 气相法
  气相法一般采用高比表面的活性碳(比表面积大于200 m2/g)和过渡金属挥发性化合物,以化学计量比例投料到流动的反应器中,在900~1400℃高温下反应一定时间,在惰性气体中冷却并回收碳合化物的工艺过程。将高比表面碳和MoO3混合物在氩气中加热到800  ℃,使MoO3升华吸附在碳上,并升温到1300℃反应一定时间制得Mo2C。
  2.2.2.3 程序升温还原法
  20世纪80年代开发了程序升温法(TPR)制备碳化物。程序升温还原法以过渡金属氧化物与烃和H2混合物为原料,经过类似于程序升温还原过程的工艺,可在设定温度进行,使过渡金属氧化物经过还原和碳化合(渗碳)的反应过程。由于对反应温度进行严格控制,使反应过程中催化剂的烧结与合成速率达到最佳平衡,得到的样品具有较大的比表面积,且制备条件不苛刻,容易操作,因此,TPR是现阶段实验室中使用较为广泛的碳化物制备方法。
  程序升温还原法是以过渡金属氧化物与烃和氢气混台物为原料,经过类似于程序升温还原过程的工艺,可在设定温度下进行,使过渡金属氧化物经过还原和渗碳的反应过程。常用的烃有甲烷、乙烷、乙烯,作为碳源也可以用CO2、CO。反应温度一般在400~1 000  ℃范围内,所制备出的碳化物的比表面可以达到到200 m2/g。例如美国斯坦福大学化学工程系报导了采用程序升温还原法制备比表面在50~100m2/g六方晶系的Mo2C粉技术,其研究表明,不同的制备工艺可得到不同化学组成的α-MoC1-x(0≤X≤0.5)和不同晶态的碳化钼。
  中国科学院山西煤炭化学研究所向明林等采用程序升温反应法制得了比表面积为46m2/g的β-Mo2C和α-MoC1-x碳化钼催化材料,具有较发达的比表面积,颗粒较规整,具有很高CO加氢反应活性。其具体方法为,将一定量的MoO3装入石英反应管,置于管式炉中。β-Mo2C的制备以n(CH4)/n(H2)=1/4的混合气为碳化介质直接碳化,空速在15000 h-1左右。采用2段程序升温控制,室温到673 K段升温速率为5 K/min,673 K后升温速率为1 K/min;而α-MoC1-x的制备则先以NH3氮化后再碳化完成。最后在氩气气氛中快速冷却至室温,然后采用含微量氧的O2/N2混合气钝化。
  2.2.3 负载型催化剂的合成
  制备负载型碳化物是利用与粉末碳化物类似的方法,即用担载的氧化钼在氨气氛中程序升温反应。实验证明载体上氧化物向碳化物转化也是“局部规整反应”。合成过程中由于MoO3与载体(Al2O3,SiO2,TiO2等)间的强烈相互作用,要采用较高的反应温度。为避免这个问题,Nakamura采用Mo(CO)6作为前身物附着在载体Al2O3上,然后在1220K的氢气氛中分解获得金属钼族化合物,Mo(CO)6中钼呈零价态。较高的温度防止了自由碳的沉积。

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