Ga-（ZSM-5@SAPO-34）復(fù)合分子篩催化丙烷脫氫與CO2加氫耦合制丙烯

Ga-（ZSM-5@SAPO-34）復(fù)合分子篩催化丙烷脫氫與CO2加氫耦合制丙烯

摘要：

在本研究中，我們合成并表征了一種新型的Ga-（ZSM-5@SAPO-34）復(fù)合分子篩催化劑，并利用該催化劑進(jìn)行了丙烷脫氫與CO2加氫耦合制丙烯反應(yīng)。通過活性測試、表征以及反應(yīng)機(jī)理的研究，我們發(fā)現(xiàn)該催化劑在該反應(yīng)中顯示出良好的催化活性和穩(wěn)定性。這一研究為開發(fā)高效的催化劑以實(shí)現(xiàn)丙烷脫氫和CO2加氫的耦合提供了新的思路。

引言：

丙烯是一種重要的石化產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于工業(yè)化學(xué)品、塑料、合成橡膠等領(lǐng)域。然而，丙烯的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法依賴于石化原料，如石油和天然氣。隨著全球能源需求的不斷增長，對(duì)可持續(xù)能源的需求也逐漸增加。因此，開發(fā)一種高效、環(huán)境友好的丙烯生產(chǎn)方法對(duì)于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

目前，丙烷通過催化脫氫反應(yīng)可以轉(zhuǎn)化為丙烯，而CO2加氫反應(yīng)則是一種可以利用可再生能源制備化學(xué)品的方法。將丙烷脫氫和CO2加氫作為一種催化耦合反應(yīng)進(jìn)行，不僅可以減少對(duì)傳統(tǒng)石化原料的依賴，還可以將CO2資源化為有用的化學(xué)品，具有重要的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)意義。

實(shí)驗(yàn)方法：

在本研究中，我們采用了水熱法合成了Ga-（ZSM-5@SAPO-34）復(fù)合分子篩催化劑。該催化劑的合成過程中，我們將ZSM-5和SAPO-34兩種分子篩復(fù)合，并摻入了鎵作為活性物種。通過X射線衍射（XRD）、透射電子顯微鏡（TEM）和氮?dú)馕?脫附等表征方法對(duì)催化劑的晶體結(jié)構(gòu)、孔徑大小以及酸堿性進(jìn)行了分析。

結(jié)果與討論：

在活性測試中，我們發(fā)現(xiàn)Ga-（ZSM-5@SAPO-34）催化劑表現(xiàn)出較高的丙烷脫氫和CO2加氫的催化活性。催化反應(yīng)的優(yōu)勢(shì)在于氫氣和丙烷可以同時(shí)吸附在催化劑表面，提高了反應(yīng)的接觸效率。同時(shí)，丙烯的生成量也明顯增加。

通過反應(yīng)機(jī)理的研究，我們發(fā)現(xiàn)丙烷脫氫是在ZSM-5分子篩的酸性位點(diǎn)上發(fā)生的，而CO2加氫則是在SAPO-34分子篩上進(jìn)行的。Ga的摻雜改變了催化劑的酸堿性質(zhì)，并提高了反應(yīng)活性。此外，Ga的摻雜還改善了催化劑的穩(wěn)定性，延長了催化劑的壽命。

結(jié)論：

本研究成功合成并表征了一種新型的Ga-（ZSM-5@SAPO-34）復(fù)合分子篩催化劑，并利用該催化劑進(jìn)行了丙烷脫氫與CO2加氫耦合制丙烯反應(yīng)。通過活性測試和反應(yīng)機(jī)理的研究，我們發(fā)現(xiàn)該催化劑具有良好的催化活性和穩(wěn)定性。這一研究為實(shí)現(xiàn)丙烷脫氫與CO2加氫的耦合提供了新的思路，為高效、環(huán)境友好的丙烯生產(chǎn)方法的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。進(jìn)一步的研究可探索該催化劑在其他碳?xì)浠衔锏霓D(zhuǎn)化以及其他CO2資源化反應(yīng)中的應(yīng)用潛力綜上所述，Ga-（ZSM-5@SAPO-34）催化劑在丙烷脫氫與CO2加氫耦合制丙烯反應(yīng)中表現(xiàn)出良好的催化活性和穩(wěn)定性。氮?dú)馕?脫附等表征方法揭示了催化劑的晶體結(jié)構(gòu)、孔徑大小以及酸堿性質(zhì)，并證明了Ga的摻雜改善了催化劑的活性和穩(wěn)定性。此研究為實(shí)現(xiàn)丙烷脫氫與CO2加氫的耦合提供了新的思