V2O5负载量对V2O5/Al2O3氧化活化正庚烷催化裂解反应的影响

胡晓燕 李春义 杨朝合

(中国石油大学(华东),重质油国家重点实验室,山东青岛266555)

V2O5负载量对V2O5/Al2O3氧化活化正庚烷催化裂解反应的影响

胡晓燕 李春义*杨朝合

(中国石油大学(华东),重质油国家重点实验室,山东青岛266555)

采用X射线衍射,低温氮气吸脱附,氨气程序升温脱附和吡啶吸附红外光谱分析方法对不同活性组分负载量V2O5/Al2O3的性质进行了表征.根据表面VOx单元密度,推测V2O5负载量为20%-25%(w)对应着V2O5/ Al2O3表面达单层覆盖状态;V2O5的负载使Al2O3表面Lewis酸量减少,并出现Brønsted酸,对应着氧化态VOx单元中的V OH;随着负载量的增加,Brønsted酸量增加至负载量为20%时达到最大值.对V2O5/Al2O3中活性组分负载量对其氧化活化正庚烷催化裂解反应的影响进行了考察.结果表明,在V2O5负载量为20%-25%时, V2O5/Al2O3的引入对正庚烷在HZSM-5平衡剂上催化裂解反应的促进作用最明显,此时VOx单元在V2O5/Al2O3表面形成单层覆盖状态,可提供最大量的表面晶格氧,因而对正庚烷具有最强的氧化活化作用;V2O5负载量继续增加形成体相的V2O5和AlVO4,不利于晶格氧参与正庚烷的转化,因而反应性能有所下降.

V2O5/Al2O3;V2O5负载量;VOx结构形态;晶格氧;氧化活化

1 引言

烷烃具有较低的催化裂解活性,尤其是在水热处理后的分子筛催化剂(或平衡剂)上,1这一点在前期研究中已得到了证实,2在选用具有良好低碳烯烃选择性的HZSM-5分子筛为活性组分的催化剂时,正庚烷的裂解反应仅在新鲜催化剂上获得了理想的转化率水平,而在性能达平衡的催化剂上的转化率水平很低,并且裂解产物中干气含量高,液化气中烯烃含量低.

徐恒泳等3,4将氧气引入到烷烃的热裂解反应中,发现氧气可以起到活化烷烃原料分子的作用,同时易导致生成深度氧化产物COx,在正己烷的气相氧化裂解反应中,在转化率为50%左右时,COx收率高于7%.4因此,我们提出以晶格氧活性组分代替气相氧分子,将其引入到烷烃的催化裂解体系中,以活化烷烃分子,提高烷烃转化率,并降低深度氧化反应的发生几率.前期研究5已将此想法付诸实践,考察了正庚烷在HZSM-5催化剂,V2O5/Al2O3催化剂,以及二者共同作用下的反应,同时讨论了这两种催化剂在反应器中的相对位置差异对反应的影响,结果表明V2O5/Al2O3的引入对正庚烷转化具有促进作用,这主要与钒氧活性组分的晶格氧对正庚烷原料分子的初始活化有关.

V可以多种不同价态的氧化物形式存在,并且不同价态的氧化物之间易相互转化,这些特性使得钒氧化物可作为晶格氧活性来源,并广泛用于各类选择性氧化反应中,6如丁烷氧化制顺丁烯二酸酐,7丙烷氨氧化制丙烯腈,8,9甲醇选择性氧化制甲醛,10以及低碳烷烃的氧化脱氢制取相应的烯烃.11-13钒氧活性组分通常被负载在某载体上制备成负载型的钒基催化剂,与体相的V2O5相比,它具有比表面积大、机械性能优良和活性组分分散度高等方面的优势.14钒氧活性中心在催化剂表面的分散状态和结构形式是影响其反应性能的关键因素之一,它又受到载体性质、活性组分负载量以及周围环境等多种因素的影响.12,15-21对于Al2O3载体来说,在较低负载量下,VOx单层分散在载体表面;开始主要以孤立的VOx单元存在,随着负载量的增加,孤立的VOx单元彼此连接,而形成聚合态的VOx,直至形成V2O5晶粒,甚至会导致载体与钒氧化物强相互作用而形成AlVO4晶相.15-17,19,20,22,23Steinfeldt等19对丙烷在V2O5/ Al2O3上氧化脱氢反应进行研究时,发现孤立和聚合态的VOx单元都是氧化脱氢反应的活性位,而Al-VO4和V2O5晶粒则表现出了很低的反应活性. Martínez-Huerta等21也发现,AlVO4和V2O5晶粒对于乙烷氧化脱氢反应表现出较低的反应活性,而孤立和聚合态的VOx单元具有相同的TOF(转化频率)值,即相同的反应活性.Christodoulakis等18则认为,平均每个VOx单元对于C H键的活化能力随着催化剂表面VOx密度的增加而削弱,即孤立的VOx单元具有更高的反应活性.

与以上氧化反应不同,在该反应体系中,催化裂解反应仍然占主导地位,V2O5/Al2O3发挥着提供晶格氧以氧化活化正庚烷分子,从而促进正庚烷初始反应的作用,反应过程中存在氧化、裂解、脱氢和氢转移等多个反应,反应体系较复杂.本文考察了不同活性组分负载量V2O5/Al2O3性质的差异,以及随着活性组分负载量的增加,晶格氧数目增多,对于正庚烷催化裂解反应性能影响的变化;将V2O5/ Al2O3的性质与其氧化活化正庚烷催化转化的反应性能相关联,有助于进一步理解正庚烷在晶格氧氧化活化作用下的催化裂解反应.

2 实验部分

2.1 催化剂的制备

以HZSM-5分子筛作为活性组分的催化剂,采用半合成法制备.将HZSM-5分子筛、SiO2-Al2O3载体和粘结剂混合搅拌成均匀浆状物质,然后置于120°C烘箱内6 h左右至干燥,再将其于马弗炉内在空气气氛中700°C焙烧4 h.研磨筛分出粒径在80-200 μm的催化剂颗粒以备用.为了模拟实际的工业条件,将制备的新鲜HZSM-5催化剂于800°C, 100%水蒸气(水流量为0.6 mL·min-1)下连续进行4 h的水热处理,使HZSM-5催化剂达到平衡剂的性质.

以浸渍法制备V2O5/Al2O3催化剂,按比例称取一定量的V2O5和H2C2O4·2H2O颗粒,加入一定量的去离子水,置于80°C水浴中,获得一定浓度的澄清的蓝色草酸氧钒溶液.按照所需的活性组分负载量,将以上制备的溶液浸渍在称取定量的γ-Al2O3载体上,100°C烘干后于600°C下烧2 h,得到的样品记为wVAl,其中w%代表V2O5/Al2O3中活性组分V

2O5的质量含量.

2.2 催化剂的表征

催化剂的晶相分析采用采用荷兰DANalytical公司的XʹPert PRO型X射线衍射仪测定,CuKα辐射源(λ=0.15406 nm),管电压40 kV,管电流40 mA,扫描速率为2(°)·min-1,扫描范围为5°-75°.

低温氮气物理吸脱附分析实验在Micromeritics公司的ASAP 2010型多功能吸附仪上进行,以确定催化剂样品的比表面和孔径分布.以高纯N2作为吸附介质,液氮(77 K)为冷阱,依据静态低温吸附容量法进行有关结构参数的测定.所有的样品在测试之前,预先在300°C进行处理.

吡啶吸附红外光谱法用于测定催化剂的酸性质,采用原位漫反射法.实验方法如下所述:预先使样品充分吸收吡啶,然后将原位池温度升至所需温度,维持20 min,并通入N2进行吹扫,在此条件下进行脱附,通过检测样品上残留的吡啶来测定催化剂的酸类型及其相对强度.吡啶分子与B酸(Brønsted acid)结合时会产生吡啶基离子,在红外谱图的～1540 cm-1处产生特征吸收带,与L酸(Lewis acid)结合形成Py-L配合物,在1450 cm-1处出现特征峰,而～1490 cm-1处为B酸和L酸共同作用的结果. 200、350、450°C下脱附后所得的结果分别代表总酸量,强酸和中强酸量之和以及强酸量.

氨气程序升温脱附(NH3-TPD)用于分析催化剂或分子筛样品的酸性质,其脱附峰面积可用于酸量的计算.该分析过程在天津先权公司生产的TP-5079型自动多功能程序升温分析仪上进行,方法如下:称取100 mg左右的样品(粒径约为0.38-0.83 mm)装入样品管后,由室温升至600°C后并在氦气气氛下进行预处理0.5 h;然后降至100°C,通入氨气1 h使样品充分吸附饱和;再以氦气吹扫以除去物理吸附的氨;然后在30 mL·min-1的氦气气流下以10°C·min-1的升温速率升至650°C进行化学脱附,并记录NH3-TPD曲线.

2.3 催化剂的反应性能评价

在固定床微反装置上按照脉冲反应的方式对催化剂的反应性能进行评价.通过六通阀来实现切换脉冲进料,定量管中正庚烷(1.2 g)在氮气的推动下进入反应器,与催化剂接触完成反应;反应完成后继续用氮气吹扫催化剂床层10 min,反应所生成的油气经过冰水浴冷凝后分别得到气体产物和液体产物,气体产物进入后继的排水集气瓶计量体积.所采用的反应条件为:催化剂装填量为5 g,载气流速为30 mL·min-1,反应温度为570°C.反应后收集的气体产物用Varian公司的GC-3800气相色谱仪分析C1

-C5烃类组成及H2和N2的含量;液体产物主要为处于汽油馏分的部分烃类,通过惠普公司的HP5890II气相色谱仪进行定量分析.

3 结果与讨论

3.1 HZSM-5平衡剂的性质

所制备的HZSM-5平衡剂的主要物理化学性质为:比表面积为211 m2·g-1,总酸量为0.452 mmol· g-1,其中B酸量为0.181 mmol·g-1.

3.2 不同活性组分负载量V2O5/Al2O3的性质

由图1看到,当V2O5负载量低于30%时,V2O5/ Al2O3的X射线衍射图中仅存在γ-Al2O3的特征衍射峰(2θ:～46°,～67°),但衍射峰的强度随着负载量的增加而减弱.这表明VOx活性单元在载体表面得到了较好的分散,在XRD衍射仪的灵敏度范围内,没有检测到任何钒氧晶相.随着负载量的进一步增加,V2O5/Al2O3的衍射图中出现了复杂的衍射峰,主要源于结晶态的V2O5(JP 72-598)和AlVO4(JP 39-276).

表1列出了不同活性组分负载量的V2O5/Al2O3的BET比表面积数据.Al2O3载体的比表面积为215.5 m2·g-1;当其表面负载V2O5活性组分后,比表面积明显下降;并且随着负载量的增多,比表面积下降幅度增大.根据比表面积和V2O5负载量的相关数据,对不同V2O5/Al2O3表面钒氧单元的密度进行了理论计算,结果也列于表1.随着V2O5含量的增多,VOx表面密度增大.

图1 不同负载量V2O5/Al2O3的X射线衍射图Fig.1 XRD patterns of V2O5/Al2O3with different V2O5loadings

表1 不同负载量V2O5/Al2O3的BET比表面积和表面VOx密度Table 1 BET surface area and calculated VOxsurface density of V2O5/Al2O3with different V2O5loadings

对于一定的载体来说，钒氧活性组分的负载量是影响其在催化剂表面存在形态和反应性能的重要因素.不少研究者通过Raman,IR,XPS,51VNMR,UV-Vis漫反射等物理表征和程序升温还原(TPR),程序升温氧化(TPO)等化学方法对不同载体表面钒氧结构单元的存在形态进行了研究,并将其与表面钒氧单元密度进行了关联.12,15-17,19,24,25对于氧化铝载体来说,一般认为,当VOx密度低于1-2 nm-2时,钒氧单元主要以孤立态的四面体形式存在;当其密度超过2 nm-2时,孤立态的钒氧单元彼此相连,形成聚合态结构,在单层分散状态下,VOx单元可能存在如图2所示的几种结构形式;17VOx表面密度达7-8 nm-2时,钒氧单元在Al2O3表面形成单层覆盖的状态;随着表面VOx密度的继续增加,V2O5晶粒开始形成,甚至会导致载体与钒氧化物强相互作用而形成AlVO4晶相.12,19-21,24,25根据该结果,结合表1中不同活性负载量的V2O5/Al2O3表面VOx密度,认为,V2O5负载量低于20%时,钒氧单元在催化剂表面形成单层分散状态;20%-25%V2O5负载量对应着表面钒氧单元的单层覆盖状态,同时X射线衍射未检测到钒氧晶相的存在;当负载量超过25%时,催化剂可能会出现V2O5晶粒.然而,XRD的结果显示当负载量达到40%时,才开始出现V2O5晶相,这与XRD检测方法本身的灵敏度有关.

图2 Al2O3载体表面VOx单元的结构Fig.2 Structures of VOxunits over alumina support

图3为不同负载量V2O5/Al2O3催化剂的吡啶吸附漫反射光谱图(200°C脱附得到),由NH3-TPD和吡啶吸附分析结果所得到的V2O5/Al2O3的酸量列于表1中.Al2O3载体仅在1450 cm-1处出现脱附峰,对应着L酸的存在;当负载5%V2O5后,在1540 cm-1处出现脱附峰,即产生了B酸;当负载量增加时,1540 cm-1处的峰面积增大,1450 cm-1处的峰面积减小;这表明钒氧活性组分的负载使Al2O3表面出现B酸位,并覆盖了Al2O3部分L酸位.酸量的计算结果表明,V2O5的负载量增加至20%时,V2O5/Al2O3中的B酸量单调增加,而L酸量减少,当V2O5的负载量继续增加时,B酸和L酸量变化不大,直至V2O5的负载量增加至40%甚至更高时,B酸量又有所减少.

图3 200°C时脱附的不同负载量V2O5/Al2O3的吡啶吸附红外漫反射光谱图Fig.3 Pyridine-FT-IR difluse reflectance spectra(DRIFTs)of V2O5/Al2O3with different V2O5 loadings desorption at 200°C

由15VAl不同脱附温度下的吡啶红外漫反射光谱图(图4)看出,200°C脱附后,1540 cm-1处有明显的脱附峰;但随着脱附温度的升高,该处峰消失,这表明V2O5/Al2O3中的B酸以弱酸形式存在.

Martínez-Huerta等21也发现Al2O3载体上负载钒氧化物后出现B酸位,并观察到B酸量随着V2O5负载量类似的变化趋势.一般认为,B酸的产生与与钒氧单元密切相关,与钒相连的羟基,即V OH,图2中c和d两种结构是B酸的来源.19,21,26,27

由前面所讨论的不同活性组分负载量的V2O5/ Al2O3表面钒氧单元的结构形态,不难发现,B酸量达最大值时负载量正好对应着表面VOx达单层覆盖的情况.因此,当表面VOx未达到单层覆盖时,V2O5负载量的增加或表面VOx密度的增大,V OH数目增多,从而B酸量增多,而达到单层覆盖后继续增加V2O5负载量,易成体相的AlVO4和V2O5,反而使表面B酸量下降.

图4 15VAl在不同脱附温度下的吡啶吸附漫反射光谱图Fig.4 Pyridine-FT-IR-DRIFTS of 15VAl at different desorption temperatures

图5 200°C脱附的氧化和还原态的15VAl的吡啶红外漫反射光谱图Fig.5 Pyridine-FT-IR-DRIFTS of oxidized and reduced 15VAl desorption at 200°C

图6 15VAl还原后表面VOx结构变化Fig.6 Changes of VOxstructure after reduction of 15Val

将用氢气还原后的15VAl样品进行了吡啶吸附红外光谱的表征,如图5所示.经过还原后,1540 cm-1处峰消失,说明经过还原后,B酸消失,原因如图6所示.17如前所述,V2O5/Al2O3表面B酸的来源是与五配位钒原子相连的羟基，经还原后，形成含氧空位的四配位结构,V OH消失，从而B酸消失. Turek和Wachs27也发现了B酸位的出现仅与氧化态钒氧单元相关.

3.3 正庚烷在不同负载量的V2O5/Al2O3和HZSM-5平衡剂作用下的氧化活化催化裂解反应性能

将以上不同负载量的V2O5/Al2O3与HZSM-5平衡剂按照1:4的质量比例均匀混合,按照2.3节中所述的实验方法和反应条件,对正庚烷的转化情况进行了考察,V2O5/Al2O3中活性组分含量对反应的影响情况列于图7-12中.

由图7可以看出,随着V2O5含量的增加,正庚烷的转化率呈现先增加后下降的趋势,当Al2O3上V2O5含量从0%增加至20%时,转化率从35%增加至57%左右,当其含量进一步增加至25%时,转化率变化不大,继续增加V2O5含量至50%时,转化率又下降至45%左右.液化气随着V2O5含量变化表现出类似的趋势,如图8所示,V2O5含量从0%增加至15%时,其收率从20%增加至33%左右,在15%-25% V2O5负载量范围内,收率变化不大,随着V2O5含量进一步增加至50%时,下降至25%左右.干气收率也表现出先上升后下降的趋势,只是其峰值对应的V2O5含量约为25%左右.液化气/干气收率比值随着Al2O3载体上V2O5含量的增多而单调下降.

图7 V2O5负载量对正庚烷在V2O5/Al2O3和HZSM-5混合剂上反应转化率的影响Fig.7 Influences of V2O5loadings on n-heptane conversion over mixed V2O5/Al2O3and HZSM-5 catalysts

图8 V2O5负载量对正庚烷在V2O5/Al2O3和HZSM-5混合剂上反应干气和液化气收率的影响Fig.8 Influences of V2O5loadings on dry gas and LPG (liquefied petroleum gas)yields of n-heptane conversion over mixed V2O5/Al2O3and HZSM-5 catalysts

V2O5/Al2O3的引入,使氢气和芳烃的收率显著提高.如图9所示,随着V2O5含量的增加,氢气和芳烃收率均明显增加然后稳定在一定水平上,拐点出现在20%-25%范围内.图10反映了CO和CO2的变化情况,加入V2O5/Al2O3后,产物中出现CO和CO2,并且前者收率明显高于后者,二者的变化趋势与氢气和芳烃类似.

低碳烯烃的收率变化情况如图11所示.随着V2O5含量的增加,丙烯和丁烯的收率呈现先增加后下降的变化趋势,峰值对应的活性组分含量为20%-25%.乙烯的收率随着V2O5含量的增加单调下降,前期研究结果已表明V2O5/Al2O3的引入降低了乙烯的选择性,这与正庚烷裂解路径的改变有关.

图9 V2O5负载量对正庚烷在V2O5/Al2O3和HZSM-5混合剂上反应氢气和芳烃收率的影响Fig.9 Influences of V2O5loadings on hydrogen and aromatics yields of n-heptane conversion over mixed V2O5/Al2O3and HZSM-5 catalysts

图10 V2O5负载量对正庚烷在V2O5/Al2O3和HZSM-5混合剂上反应CO和CO2收率的影响Fig.10 Influences of V2O5loadings on CO and CO2yields of n-heptane conversion over mixed V2O5/Al2O3and HZSM-5 catalysts

图12反映了乙烯、丙烯和丁烯相对于它们各自对应的低碳烷烃的相对选择性随着V2O5含量的变化情况.由图可见,当Al2O3表面负载V2O5后,乙烯/乙烷摩尔比迅速降低,随着负载量的增加,该比值几乎不再下降;丙烯/丙烷和丁烯/丁烷摩尔比随着V2O5负载量的增加而下降.表明V2O5/Al2O3中活性组分含量的增加不利于低碳烯烃相对选择性的提高.

3.2 节中对不同活性组分含量的V2O5/Al2O3的性质进行了研究讨论,根据结果,VOx单元密度随着活性组分负载量的增加而增大,同时VOx结构单元的结构形态也发生了变化;在V2O5含量为20%-25%时,V2O5/Al2O3表面活性中心达到单层覆盖的状态;在此之前,VOx首先以孤立的单元形式存在,然后逐渐形成聚合态的形式,直至刚好单层覆盖在Al2O3表面,之后形成V2O5和AlVO4晶相.当V2O5/ Al2O3表面活性中心达到单层覆盖状态时,即V2O5负载量为20%-25%,对于正庚烷转化的促进作用最高,由前面所述的反应结果,正庚烷的转化率和丙烯、丁烯的收率均达到最大值,同时也对应着氢气、芳烃和碳氧化物收率的“拐点”.

图11 V2O5负载量对正庚烷在V2O5/Al2O3和HZSM-5混合剂上反应乙烯、丙烯和丁烯收率的影响Fig.11 Influences of V2O5loadings on ethylene,propylene and butylene yields of n-heptane conversion over mixedV2O5/Al2O3and HZSM-5 catalysts

图12 V2O5负载量对正庚烷在V2O5/Al2O3和HZSM-5混合剂上反应乙烯/乙烷、丙烯/丙烷和丁烯/丁烷摩尔比值的影响Fig.12 Influences of V2O5loadings on mole ratios of C2H4/ C2H6,C3H6/C3H8,C4H8/C4H10over mixed V2O5/Al2O3and HZSM-5 catalysts

在HZSM-5平衡剂和V2O5/Al2O3组成的混合催化剂体系中,前者提供了正庚烷裂解反应的酸性位,仍然是反应的主要活性来源;V2O5/Al2O3的存在,提供了晶格氧活性中心,在反应过程中还原性气氛下晶格氧得以释放,对正庚烷分子进行活化,从而促进了正庚烷的转化.在二者的共同作用下,正庚烷分子倾向于先与V2O5/Al2O3相互作用,活化产生的中间物种在HZSM-5催化剂的酸性中心上发生裂解,并通过链传递促进其他正庚烷分子的裂解反应.5V2O5/Al2O3中V2O5含量的增加,意味着钒氧活性位数目的增多,以及其所能提供的晶格氧数目的增多,对正庚烷转化的促进作用增强;当表面钒氧活性中心达到单层覆盖的状态时,继续增加V2O5含量,易形成体相的晶格氧,难以得到充分利用,对反应的促进作用有所削弱,与上述反应结果吻合.因此,相比于体相晶格氧,表面晶格氧易于参与反应,是能够真正发挥活化作用的活性物种;当V2O5/ Al2O3表面钒氧活性位达单层覆盖时，能够提供最大量的表面晶格氧,因而具有最优的反应性能.

Martínez-Huerta等21认为,在乙烷氧化脱氢反应中,单层分散状态下的孤立态和聚合态的VOx单元的反应活性相差不大,但二者对于产物的选择性有较大差异.由图12看出,乙烯/乙烷、丙烯/丙烷和丁烯/丁烷的摩尔比值随着V2O5负载量的增加而下降,因此,相比于V2O5晶粒和聚合态的VOx,孤立态的VOx单元对丙烯和丁烯具有较好的选择性.

4 结论

对不同负载量的V2O5/Al2O3性质的表征,和它们对正庚烷催化裂解反应影响的研究结果表明:载体Al2O3表面本身仅有L酸的存在,但负载钒氧化物后,开始出现B酸,这主要与表面的钒氧结构单元中的V OH有关,B酸的形成与V5+有关,当V5+被还原,B酸消失;随着负载量的增加,B酸量增多直至在负载量为20%左右时达到稳定;在负载量为20%-25%时,VOx单元在催化剂表面达到单层覆盖状态.

不同负载量的V2O5/Al2O3催化剂的反应性能差别明显,当负载量为20%-25%时,反应性能最佳,对应着V2O5/Al2O3表面形成VOx单层负载的情况.因此,可参与反应的表面晶格氧数量的增多,有利于正庚烷氧化活化催化裂解反应的进行.相比于V2O5晶粒和聚合态的VOx,孤立态的VOx单元对丙烯和丁烯具有较好的选择性.

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March 14,2011;Revised:May 30,2011;Published on Web:June 10,2011.

Influences of V2O5Loadings on V2O5/Al2O3Oxidative Activation Performances for n-Heptane Catalytic Cracking

HU Xiao-Yan LI Chun-Yi*YANG Chao-He
(State Key Laboratory of Heavy Oil Processing,China University of Petroleum(East China),Qingdao 266555, Shandong Province,P.R.China)

X-ray diffraction(XRD),nitrogen adsorption-desorption,ammonia-temperature programmed desorption(NH3-TPD),and pyridine-Fourier transform infrared(pyridine-FT-IR)spectroscopy analyses were performed to characterize V2O5/Al2Oxwith different V2O5loadings.We conclude that a 20%-25%(w) V2O5loading corresponds to the monolayer coverage of VOxunits over the surface of V2O5/Al2O3according to the VOxunit surface density values.The impregnation of V2O5led to a decrease in the Lewis acidity of the alumina and the formation of Brønsted acid sites,which resulted from the V OH groups of the oxidized VOxunits.With an increase in V2O5loading the amount of Brønsted acid sites increased and reached a maximum at a V2O5loading of about 20%.The influence of V2O5loading in V2O5/Al2O3on the oxidative activation performance during n-heptane catalytic cracking was studied.The results show that the highest promotion was obtained upon introducing V2O5/Al2O3with a 20%-25%V2O5loading into the HZSM-5 equilibrium catalyst.V2O5/Al2O3(20%-25%V2O5)had a monolayer coverage of VOxunits over its surface and it provided the largest amount of surface lattice oxygen and thus the strongest oxidative activation toward n-heptane was achieved.The performance decreased when the V2O5loading increased further because of the inhibited participation of surface lattice oxygen in the reaction,which was caused by the formation of bulk V2O5andAlVO4.

V2O5/Al2O3;Vanadialoading;VOxconfiguration;Lattice oxygen;Oxidative activation

O643

∗Corresponding author.Email:chyli@upc.edu.cn;Tel:+86-532-86981862.

The project was supported by the National Key Basic Research Program of China(973)(2006CB202505).

国家重点基础研究发展规划项目(973)(2006CB202505)资助