低温丙烷氧化脱氢制丙烯介孔纳米复氧化物催化剂的设计与研制

丙烯是重要的有机化工原料，需求量日益增长。丙烷氧化脱氢是制备丙烯的新途径，在碳资源优化利用方面具有重要意义。由于丙烯较丙烷活泼，高温反应容易导致丙烯的裂解或深度氧化，因此要求催化剂具备良好的低温催化活性和丙烯选择性。.本项目拟以高活性镍基复氧化物纳米粒子为基本构筑单元，构建具有大比表面和发达介孔结构的新型低温丙烷氧化脱氢介孔纳米催化剂；探索催化剂新体系及其合成方法。考察制备参数和添加组分等因素对催化剂结构和性能的影响，并采用多种谱学表征手段，对催化剂结构与性能之间的关系以及催化作用机理进行较精细、深入的研究。.纳米粒子构筑介孔复氧化物催化剂，兼具纳米尺度和介孔结构性质，有助于提高其低温催化活性且利于产物扩散而改善其选择性。该类催化剂用于丙烷氧化脱氢反应的研究，尚未见报道。本课题力争在丙烷低温氧化脱氢制丙烯方面取得显著进展，并为该反应实用催化剂的设计研制提供科学依据。

丙烷氧化脱氢（ODHP）制丙烯反应中，由于丙烯较丙烷活泼，前者容易在反条件下深度氧化，因而高活性高选择性低温催化剂的研制具有重要意义。针对上述反应，本课题合成了一系列新型纳米、介孔镍基、钴基催化剂，考察了制备方法及助剂调变对催化剂性能（尤其是低温催化性能）的影响，并对催化剂的构效关系进行了深入的研究。. 采用创新方法（以阴离子/非离子表面活性剂为混合模板剂、尿素为沉淀剂）合成了具有大比表面和丰富介孔孔道的介孔NiO。与文献方法相比，该法所用表面活性剂和尿素的量大大减少，且制得的介孔NiO具有更好的低温ODHP性能。将上述方法拓展至多组分介孔镍基催化剂的合成，研制出具有较好低温 (< 400 oC) 催化活性的介孔CeNiO催化剂。进一步开展了氧化铝负载型介孔镍基、钴基催化剂的研究。结果表明，与浸渍法制备的催化剂相比，一锅法合成的催化剂有较高的低温催化活性和较高的丙烯选择性，这与其发达的介孔孔道、活性物种的高度分散及其合适的可还原性能密切相关。此外，还考察了阴离子助剂对纳米NiO和纳米Co3O4催化剂ODHP反应性能的影响，研制出具有较高催化活性、较高丙烯选择性和较高稳定性的纳米催化剂：SO42-修饰纳米NiO和PO43-修饰纳米Co3O4。研究发现，阴离子修饰调变了纳米氧化物的可还原性能，并使其粒径减小和抗烧结能力增强，由此可能导致了催化性能的显著改善。