载体种类对钌催化剂制备环己烯活性影响
在苯部分加氢反应中, 催化剂载体的性质对其催化性能的影响很大. 迄今为止, 众多材料用于负载型Ru催化剂的载体. Liu等用介孔SBA-15分子筛负载Ru, 并用La对Ru进行修饰, 环己烯收率达到57%; Wang等采用水合氧化铝(Al2O3⋅xH2O)负载非晶态RuB合金, 环己烯的收率为39.6%. 氧化锆也是苯部分加氢负载型Ru催化剂常用的载体或分散剂. 但是, 这些氧化物或制备方法比较复杂, 或原料成本较高, 故有必要寻找其他氧化物用作该催化剂的载体.
镁铝尖晶石(MgAl2O4)是一种化学和水热性能都非常稳定的材料, 不仅原料价廉, 易于制备, 且广泛应用于甲烷部分氧化制合成气, 合成氨, 水煤气变换和乙醇重整制氢等反应. Jacobsen等研究了Ru/MgAl2O4,Ru/C和Ru/Si3N4催化剂在合成氨反应中的性能, 发现载体对于控制Ru的形貌与粒径起着重要的作用, 从而导致不同的催化活性. 宋海燕等在 FeNi/MgAl2O4催化剂上开展了水煤气变换反应研究, 发现在H2O/CO为1和空速为2000 h−1的反应条件下, 673和623 K时CO转化率分别为95%和80%, 并归因于活性组分以超细微颗粒分布在镁铝尖晶石表面上. Profeti等考察了CoRu/MgAl2O4催化剂在乙醇水蒸气重整制氢反应中的性能, 发现在673 K反应6 h, 催化剂没有明显失活, H2选择性始终保持在65%左右, 可见镁铝尖晶石载体在有水存在的反应中具有良好的稳定性.
复旦大学化学系上海市分子催化和功能材料重点实验室周功兵等人采用水热合成法制备了镁铝尖晶石(MgAl2O4)材料, 制备了其负载的Ru催化剂, 研究了MgAl2O4 焙烧温度对 Ru/MgAl2O4催化剂上液相苯部分加氢催化性能的影响. 采用X射线粉末衍射、27Al固体核磁共振、傅里叶变换红外光谱、H2-程序升温还原、H2-程序升温脱附、N2 物理吸附、透射电子显微镜和X射线光电子能谱等手段对催化剂进行了系统的表征. 结果表明, 在较低的焙烧温度(773K)下即可制得很好尖晶石晶型的MgAl2O4 材料. 载体焙烧温度对催化剂结构和Ru粒径等有显著的影响. 1023K焙烧的MgAl2O4负载的Ru催化剂上环己烯选择性及收率最高, 分别可达52.4%和38.5%. 结合催化剂的表征和反应结果, 对载体焙烧温度影响催化剂活性和选择性的原因进行了讨论.