
物理化学学报 >> 2019, Vol. 35 >> Issue (7): 775-786.doi: 10.3866/PKU.WHXB201811046
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陈福山1,2,赵松林1,3,杨涛2,江涛涛1,倪珺1,张群峰1,*(
),李小年1,*(
)
收稿日期:2018-11-30
录用日期:2018-12-07
发布日期:2018-12-21
通讯作者:
张群峰,李小年
E-mail:zhangqf@zjut.edu.cn;xnli@zjut.edu.cn
基金资助:
Fushan CHEN1,2,Songlin ZHAO1,3,Tao YANG2,Taotao JIANG1,Jun NI1,Qunfeng ZHANG1,*(
),Xiaonian LI1,*(
)
Received:2018-11-30
Accepted:2018-12-07
Published:2018-12-21
Contact:
Qunfeng ZHANG,Xiaonian LI
E-mail:zhangqf@zjut.edu.cn;xnli@zjut.edu.cn
Supported by:摘要:
采用新型无模板草酸盐路线制备了系列不同Cu含量的MnOx催化剂(MnOx、Cu1-MnOx、Cu2-MnOx、Cu3-MnOx、Cu4-MnOx、Cu2-450及Cu2-550),并应用于1, 2, 3, 4-四氢喹啉(THQL)氧化脱氢芳构化。通过热重和热流分析(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)、N2物理吸附-脱附、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、H2程序升温还原(H2-TPR)、原子吸收光谱(AAS)手段对催化剂进行表征。结果显示在这七种锰氧化物中,Cu2-MnOx具有高比表面积、增大的介孔平均孔径、较低的还原温度、最高的Mn3+含量和吸附氧含量,最高的Mn3+/Mn4+。Cu2-MnOx在温和的反应条件下,以廉价的空气为氧化剂、无碱添加剂的情况下对THQL芳构化转化率和喹啉(QL)选择性分别达99.1%、97.2%。催化剂套用五次后转化率还可达95.8%,选择性随着套用次数增加略有降低,这可能是Cu元素的流失所致。催化剂无定型结构、Mn3+和吸附氧含量,Mn3+/Mn4+、晶格氧的流动性及CuO和MnOx的协同作用是高催化活性的关键因素。
陈福山,赵松林,杨涛,江涛涛,倪珺,张群峰,李小年. Cu2-MnOx高效催化1, 2, 3, 4-四氢喹啉氧化脱氢芳构化[J]. 物理化学学报, 2019, 35(7), 775-786. doi: 10.3866/PKU.WHXB201811046
Fushan CHEN,Songlin ZHAO,Tao YANG,Taotao JIANG,Jun NI,Qunfeng ZHANG,Xiaonian LI. Highly Efficient Oxidative Dehydrogenation Aromatization of 1, 2, 3, 4-Tetrahydroquinoline by Cu2-MnOx Catalyst[J]. Acta Physico-Chimica Sinica 2019, 35(7), 775-786. doi: 10.3866/PKU.WHXB201811046
表2
从Mn 2p和O 1s XPS光谱得出的表面不同元素组成的摩尔分数"
| Sample | Surface element molar fraction | |||||
| Mn | O | |||||
| Mn2+ | Mn3+ | Mn4+ | Mn3+/Mn4+ | Oads | Olatt | |
| MnOx | 0.202 | 0.412 | 0.386 | 1.07 | 0.257 | 0.685 |
| Cu1-MnOx | 0.224 | 0.451 | 0.324 | 1.39 | 0.288 | 0.653 |
| Cu2-MnOx | 0.242 | 0.476 | 0.282 | 1.69 | 0.307 | 0.592 |
| Cu3-MnOx | 0.244 | 0.470 | 0.288 | 1.63 | 0.293 | 0.675 |
| Cu4-MnOx | 0.205 | 0.454 | 0.340 | 1.34 | 0.285 | 0.684 |
| Cu2-450 | 0.245 | 0.477 | 0.278 | 1.72 | 0.205 | 0.757 |
| Cu2-550 | 0.247 | 0.508 | 0.243 | 2.21 | 0.215 | 0.742 |
表4
掺杂不同Cu量的MnOx催化剂对THQL芳构化催化活性比较"
| Entry | Catalyst | Cu content/%a | Conversion of THQL/% | Selectivity of QL/%b | TOF/(mmol·mg?1·h?1)c |
| 1 | Cu1-MnOx | 0.23 | 97.1 | 92.7 | 0.00194 |
| 2 | Cu2-MnOx | 0.81 | 99.1 | 97.2 | 0.00198 |
| 3 | Cu3-MnOx | 2.83 | 98.1 | 96.9 | 0.00196 |
| 4 | Cu4-MnOx | 8.92 | 97.3 | 93.0 | 0.00195 |
| 5 | CuO | — | 10.6 | 88.3 | 0.00021 |
| 6 | Cu2-450 | — | 37.5 | 71.7 | 0.00075 |
| 7 | Cu2-550 | — | 30.4 | 75.1 | 0.00061 |
| 8 d | Cu2-MnOx | 0.81 | 92.9 | 86.4 | 0.00929 |
| 9 e | Cu2-MnOx | 0.81 | 18.0 | 94.6 | 0.00036 |
| 10 f | Cu2-MnOx | 0.81 | 39.8 | 98.9 | 0.00080 |
| 11 g | Cu2-MnOx | 0.81 | 99.9 | 77.1 | 0.00199 |
| 12 h | Cu2-MnOx | 0.81 | 80.2 | 86.4 | 0.00160 |
| 13 i | Cu2-MnOx | 0.81 | 82.5 | 56.8 | 0.00165 |
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