镍硅基催化剂上偏三甲苯的加氢脱烷基反应

doi:10.7503/cjcu20160461

高等学校化学学报 ›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (12): 2215.doi: 10.7503/cjcu20160461

镍硅基催化剂上偏三甲苯的加氢脱烷基反应

夏延洋, 卜天同, 王立成, 朱万春, 杨胥薇, 包强, 郝萌萌, 程东东, 王振旅()

吉林大学化学学院, 吉林省表面与界面化学重点实验室, 长春 130021

收稿日期:2016-06-30 出版日期:2016-12-10 发布日期:2016-11-15
作者简介:联系人简介: 王振旅, 男, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事多相催化方面的研究. E-mail:wzl@jlu.edu.cn
基金资助:
吉林省科技攻关计划重点科技攻关项目(批准号: 20150204020GX)和吉林省科技厅自然科学基金项目(批准号: 20130101015JC)资助

Hydrodealkylation of Trimethylbenzene over Silicon-based Catalyst^†

XIA Yanyang, BU Tiantong, WANG Licheng, ZHU Wanchun, YANG Xuwei, BAO Qiang, HAO Mengmeng, CHENG Dongdong, WANG Zhenlü^*()

College of Chemistry, Jilin University, Key Laboratory of Surface and Interface Chemistry of Jilin Province, Changchun 130021, China

Received:2016-06-30 Online:2016-12-10 Published:2016-11-15
Contact: WANG Zhenlü E-mail:wzl@jlu.edu.cn
Supported by:
† Supported by the Jilin Province Science and Technology Research Plan(Key Scientific Research Project), China(No.20150204020GX), and the Natural Science Foundation of Science and Technology Department of Jilin Province, China(No.20130101015JC)

摘要/Abstract

摘要：

分别采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备了一系列Ni/SiO₂催化剂, 将其用于催化偏三甲苯(1,2,4-TMB)的加氢脱烷基反应. 结果表明, 在制备过程中, 无水柠檬酸(CA)的加入量对催化剂的结构、表面性质、粒径及催化性能均有较大影响. 催化剂表面L酸位上1,2,4-TMB几乎不发生歧化和异构化反应. 镍硅体系催化剂上主要副反应为苯环加氢, 通过调整还原镍的粒径可有效控制苯环加氢, 从而提高了二甲苯(BTX)的选择性. 在最佳反应条件下, 10Ni/Si-2.0催化剂上1,2,4-TMB的转化率最高为29.4%, BTX的选择性为99.9%.

关键词: 镍催化剂, 溶胶-凝胶法, 偏三甲苯, 加氢脱烷基

Abstract:

A series of Ni/SiO₂ catalysts, prepared via sol-gel and impregnation methods, respectively, was tested in the reaction of hydrodealkylation of 1,2,4-trimethylbenzene(1,2,4-TMB). The results showed that the volume of citric acid anhydrous(CA) have great influence on the structure, surface properties, particle size and catalytic properties. 1,2,4-TMB hardly reacted disproportionation and isomerization reaction on Lewis acid sites. The hydrogenation of benzene ring was main adverse reaction on Ni/SiO₂ catalysts. The particle size of Ni on the catalyst could be adjusted in a certain range by changing the amount of CA, and the resultant catalysts exhibited high selectivity for Benzene-Toluene-Xylene(BTX). With the optimum reaction conditions, the highest conversion of 1,2,4-Trimethylbenzene was 29.4% and the selectivity of BTX was 99.9% on the 10Ni/Si-2.0 catalyst.

Key words: Nickel catalyst, Sol-gel method, 1, 2, 4-Ttrimethylbenzene, Hydrodealkylation

中图分类号:

O643.3

TrendMD:

夏延洋, 卜天同, 王立成, 朱万春, 杨胥薇, 包强, 郝萌萌, 程东东, 王振旅. 镍硅基催化剂上偏三甲苯的加氢脱烷基反应. 高等学校化学学报, 2016, 37(12): 2215.

XIA Yanyang, BU Tiantong, WANG Licheng, ZHU Wanchun, YANG Xuwei, BAO Qiang, HAO Mengmeng, CHENG Dongdong, WANG Zhenlü. Hydrodealkylation of Trimethylbenzene over Silicon-based Catalyst^†. Chem. J. Chinese Universities, 2016, 37(12): 2215.

图/表 8

Fig.1 XRD patterns of catalysts 10Ni/Si-0(a), 10Ni/Si-1.5(b), 10Ni/Si-2.0(c), 10Ni/Si-2.5(d) and 10Ni@Si(e)

Fig.2 N2 absorption-desorption isotherms(A) and pore size distribution(B) of catalysts 10Ni/Si-0(a),10Ni/Si-1.5(b), 10Ni/Si-2.0(c), 10Ni/Si-2.5(d) and 10Ni@Si(e)

Table 1 Structural properties of catalysts 10Ni/Si-X and 10Ni@Si

Catalyst	S_BET/ (m²·g^-1)	Pore volume/ (cm³·g^-1)	Average pore diameter/nm	Catalyst	S_BET/ (m²·g^-1)	Pore volume/ (cm³·g^-1)	Average pore diameter/nm
10Ni/Si-0	465.7	0.2	1.9	10Ni/Si-2.5	666.1	0.4	2.6
10Ni/Si-1.5	578.7	0.2	2.0	10Ni@Si	342.3	0.6	7.4
10Ni/Si-2.0	599.1	0.3	2.3

Fig.3 TPR spectra of fresh catalysts 10Ni/Si-1.5(a), 10Ni/Si-2.0(b), 10Ni/Si-2.5(c), 10Ni@Si(d) and aged catalyst 10Ni/Si-2.0(e)

Fig.4 Py-IR spectra of catalysts 10Ni/Si-1.5(a), 10Ni/Si-2.0(b), 10Ni/Si-2.5(c) and 10Ni@Si(d)

Fig.5 NH3-TPD spectra of catalysts 10Ni/Si-1.5(a), 10Ni/Si-2.0(b), 10Ni/Si-2.5(c) and 10Ni@Si(d)

Table 2 Catalytic results of 1,2,4-TMB hydrodealkylation over 10Ni/Si-X and 10Ni@Si catalysts*

Catalyst	Time/h	Conversion(%)	Selectivity(%)
Catalyst	Time/h	Conversion(%)	Ben.	Tol.	Xyl.
10Ni/Si-0	2	9.6	5.7	3.3	81.5
10Ni/Si-1.5	2	9.8	18.6	0.6	55.6
10Ni/Si-2.0	2	29.4	97.1	0	2.8
10Ni/Si-2.5	2	5.1	73.3	0.9	18.3
10Ni@Si	2	21.3	21.9	1.0	23.6

Fig.6 1,2,4-TMB selectivity vs. time on catalysts 10Ni/Si-1.5(a), 10Ni/Si-2.0(b), 10Ni/ Si-2.5(c) and 10Ni@Si(d)

参考文献 27

[1]	Guo Z.W., Hydrogenation Transformation of 1,2,4-Trimethylbenzene over the Catalysts, Jilin University,Changchun, 2010
	(郭宗文. 偏三甲苯加氢转化的研究, 长春: 吉林大学, 2010)
[2]	Fan J. X., Zang J. Z., Yu H. B., Zhao X. Z., Li B., Industrial Catalysts, 2015, 23(9), 666—673
	(范景新, 臧甲忠, 于海斌, 赵训志, 李滨. 工业催化,2015, 23(9), 666—673)
[3]	Lou J. W., Zhejiang Chemical Industry, 2003, 34(6), 14—16
	(楼军威, 浙江化工, 2003, 34(6), 14—16)
[4]	Deng W. N., Lu J., Li C., Energy Fuels, 2015, 29(9), 5600—5608
[5]	Magendie G., Guichard B., Espinat D., Catal. Today, 2015, 258, 304—318
[6]	Waziri S. M., Aitani A. M., Al-Khattal S., Ind. Eng. Chem. Res., 2010, 49(14), 6376—6387
[7]	Ali S. A., Aitani A. M., Cejka J., Al-Khattaf S. S., Catal. Today, 2015, 243, 118—127
[8]	Shen Q. B., Zhu X. D., Dong J. J., Wu Y. Q., Zhu Z. B., Acta Petrolei Sinica, 2009, 25(3), 351—357
	(申群兵, 朱学栋, 董娇娇, 吴勇强, 朱子彬. 石油学报,2009, 25(3), 351—357)
[9]	Wang Y., Wang M., Zhang X. B., Zhu H. G., Cai W. F., Ge X. H., Chem. Ind. Eng., 2016, 33(1), 35—39
	(王燕, 王明, 张旭斌, 朱怀工, 蔡旺锋, 葛喜慧. 化学工业与工程,2016, 33(1), 35—39)
[10]	Guo Z. W., Huo W. T., Jia M. J., Li K. G., Wang Z. L., Zhang W. X., J. Mol. Catal. A: Chem., 2010, 326, 82—87
[11]	Guo Z. W., Li H. M., Reac. Kinet. Mech. Cat., 2013, 110, 195—205
[12]	Gao S., Studies of Transition and Noble Metal Catalysts on the Heterogeneous Selective Hydrogenation Reactions, Jilin University,Changchun, 2015
	(高爽. 过渡金属及贵金属催化剂上多相选择加氢反应的研究, 长春: 吉林大学, 2015)
[13]	Li Q., Hou Y. H., Dong L. Y., Huang M. X., Weng W. Z., Xia W. S., Wan H. L., Acta. Phys. Chim. Sin., 2013, 29(10), 2245—2254
	(李琪, 侯玉慧, 董玲玉, 黄铭湘, 翁维正, 夏文生, 万惠霖. 物理化学学报,2013, 29(10), 2245—2254)
[14]	Zhai S. B., Sun J. H., Gao S., Yu X., Huo W. T., Yan J. B., Liu Y. L., Wang Z. L., Chem. J. Chinese Universities, 2012, 33(10), 2282—2288
	(翟淑波, 孙景辉, 高爽, 于雪, 霍维涛, 颜见标, 刘云凌, 王振旅. 高等学校化学学报,2012, 33(10), 2282—2288)
[15]	Lin M. H., Meng F. H., Li Z., Natural Gas Chemical Industry, 2015, 40(6), 88—93
	(李民瀚, 孟凡会, 李忠. 天然气化工,2015, 40(6), 88—93)
[16]	Zhao Y. X., Wu Z. G., Zhang L. Q., Liu D. S., Xu X. L., J. Mol. Catal.(China), 2001, 15(5), 369—373
	(赵永祥, 武志刚, 张临卿, 刘滇生, 徐贤伦. 分子催化,2001, 15(5), 369—373)
[17]	Wu C. F., Williams P. T., Appl. Catal., B, 2011, 102, 251—259
[18]	Wang Y. Z., Li F. M., Cheng H. M., Fan L. Y., Zhao Y. X., J. Fuel Chem. Technol.(Beijing China), 2013, 41(8), 972—977
[19]	Ren H. P., Song Y. H., Hao Q. Q., Liu Z. W., Wang W., Chen J. G., Jiang J. Q., Liu Z. T., Hao Z. P., Lu J., Ind. Eng. Chem. Res., 2014, 53, 19077—19086
[20]	Takahashi R., Sato S., Sodesawa T., Suzuki M., Ichikuni N., Microporous Mesoporous Mater., 2003, 66, 197—208
[21]	Wu Y., Basis of Applied Catalysis, Chemical Industry Press, Beijing, 2009, 409—414
	(吴越. 应用催化基础, 北京: 化学工业出版社, 2009, 409—414)
[22]	Zhang J.Y., Study on Preparation, Characterization and Catalytic Performance of Ni Based on Mesoporous SiO2 Methanation Catalysts, East China University of Science and Technology,Shanghai, 2013
	(张加赢. 基于介孔SiO2的Ni基甲烷化催化剂的制备、表征及催化性能研究, 上海: 华东理工大学, 2013)
[23]	Yu Q. Y., Wu W. L., Petrochemical Technology, 2009, 38(3), 304—309
	(于清跃, 武文良. 石油化工,2009, 38(3), 304—309)
[24]	Hadjiivanov K., Mihaylov M., Klissurski D., Stefanov P., Abadjieva N., Vassileva E., Mintchev L., J. Catal., 1999, 185, 314—323
[25]	Wang Y. Z., Wu R. F., Zhao Y. X., Catal. Today, 2010, 158, 470—474
[26]	Li X. M., Han D. Z., Wang H., Liu G. B., Wang B., Li Z., Wu J. H., Fuel, 2015, 144, 9—14
[27]	Han M. M., Dai J. C., Chen J. X., J. Fuel Chem. Technol., 2014, 42(8), 965—972
	(韩蒙蒙, 代吉才, 陈吉祥. 燃料化学学报,2014, 42(8), 965—972)

镍硅基催化剂上偏三甲苯的加氢脱烷基反应

Hydrodealkylation of Trimethylbenzene over Silicon-based Catalyst^†

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 8

参考文献 27

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	蒋小康, 周琦, 周恒为. Gd₂ZnTiO₆∶Dy³⁺, Eu³⁺单基质白光荧光粉的制备与发光性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(6): 20220029.
[2]	李义山, 郭亮, 彭思凡, 张庆茂, 张瑜皓, 徐诗淇. 钴掺杂锰酸镧光催化剂的第一性原理与可见光响应光催化性能研究[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(6): 1881.
[3]	韩延东, 韩明勇, 杨文胜. 溶胶-凝胶法构筑介孔二氧化硅纳微结构[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(4): 965.
[4]	韩洪晶,葛芹,陈彦广,王海英,赵宏志,王怡真,张亚男,邓冀童,宋华,张梅. Ca₁_-xPr_xFeO₃催化热解甘蔗渣木质素制备酚类化合物[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(2): 331.
[5]	夏晓丽, 谭静静, 卫彩云, 赵永祥. 钼改性页硅酸镍催化剂催化顺酐加氢性能[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(6): 1207.
[6]	张书铭, 罗建辉, 夏碧波, 李远洋, 何玫莹, 江波. 溶胶-凝胶法制备超亲水型低折射率膜层材料[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(6): 1342.
[7]	周列, 吴青云, 徐莹, 王晨光, 马隆龙, 李文志, 陈佩丽. Ni/SiO₂-Al₂O₃固体酸催化剂催化氢解碱木质素制备芳香类化合物[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(4): 735.
[8]	罗健辉, 杨洁, 李远洋, 贺利鹏, 江波. 双球状双亲纳米SiO₂粒子的合成[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(10): 2170.
[9]	杨涛, 程铁欣, 周广栋. Ag⁺,Sr²⁺,Yb³⁺双掺杂对Ca₃ Co₄ O_9-δ热电性能的影响[J]. 高等学校化学学报, 2017, 38(8): 1309.
[10]	倪洁, 魏恒勇, 卜景龙, 刘会兴, 崔燚, 吕东风, 魏颖娜, 张利芳. 氨气还原氮化法制备有序介孔TiN粉体及其电化学性能[J]. 高等学校化学学报, 2017, 38(3): 355.
[11]	杨涛, 程铁欣, 周广栋. Ag/Yb掺杂对Ca₃Co_3.9Cu_0.1O₉_-δ热电性能的影响[J]. 高等学校化学学报, 2017, 38(3): 335.
[12]	张荣斌, 仝塞, 杨金美, 唐纤秾, 黄传庆, 王学文, 冯刚, 蔡建信. 石墨烯负载镍催化CO₂加氢甲烷化[J]. 高等学校化学学报, 2017, 38(12): 2255.
[13]	何玫莹, 罗健辉, 杨博文, 夏碧波, 李远洋, 张书铭, 江波. 溶胶-凝胶法制备疏水型超低折射率膜层材料[J]. 高等学校化学学报, 2017, 38(11): 2077.
[14]	贺晓慧, 刘菁胤, 陈璐, 朱宏宇, 王娟. 新型双苯并环己酮芳亚胺镍(Ⅱ)催化降冰片烯与甲基丙烯酸丁酯共聚合[J]. 高等学校化学学报, 2015, 36(3): 575.
[15]	尹红, 周丹, 丛丽娜, 谢海明, 仇永清. MoO₂/C共包覆Si/石墨复合锂离子电池负极材料的研究[J]. 高等学校化学学报, 2015, 36(10): 1990.

镍硅基催化剂上偏三甲苯的加氢脱烷基反应

Hydrodealkylation of Trimethylbenzene over Silicon-based Catalyst†

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 8

参考文献 27

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

Hydrodealkylation of Trimethylbenzene over Silicon-based Catalyst^†