V_2O_5/TiO_2催化剂表面钒氧物种的分散状态和催化性能

作     者：许波连 范以宁 刘浏 林明 陈懿 

作者机构：南京大学化学系介观材料科学实验室南京210093 

出 版 物：《中国科学（B辑）》 (Science in China(Series B))

年 卷 期：2002年第32卷第3期

页      面：235-242页

核心收录：

学科分类：081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家自然科学基金重大项目(批准号:29792070) 国家重点基础研究发展规划项目(批准号:G1999022400) 南京大学分析测试基金项目 

主　　题：V2O5/TiO2催化剂 分散状态 催化性能 五氧化二钒 二氧化钛 分散容量 邻二甲苯 选择氧化 

摘      要：用X射线衍射（XRD）、激光拉曼光谱（LRS）、程序升温还原（TPR）和微反评价等手段研究了V2O5在TiO2（锐钛）表面的分散状态和负载型V2O5/TiO2（锐钛）催化剂的邻二甲苯选择氧化催化性能.结果表明在TiO2（锐钛）表面V2O5,分散容量的实测值（1.14mmolV/100m2TiO2）与TiO2（锐钛）优先暴露晶面（001）上的空位密度（1.16mmol/100m2TiO2）接近,这表明分散的钒离子可能键合在TiO2（锐钛）表面的空位上,与嵌入模型估算结果相符.当V2O5的负载量远低于其分散容量时,表面上的钒氧物种主要为孤立的VOx通过V-O-Ti键与载体结合.随V2O5负载量的增加,孤立的VOx与其最近邻的钒氧物种（可为孤立或聚合）通过V-O-V键结合,导致V-O-Ti键的比例降低和聚合钒氧物种的比例增多、表面氧物种的反应活性降低.虽然V2O5/TiO2催化剂的邻二甲苯选择氧化的活性随负载量增加而增加,到钒氧物种成单层时达极大,但按每个钒离子估算的TON（转化数）却随负载量的增加而线性下降.当V2O5的负载量高于其分散容量时,增加的V2O5以晶相形式存在,此时除钒离子的利用率降低外,还由于晶相V2O5中只有V-O-V存在,与之相结合的氧离子的活性较与V-O-Ti键合的弱,邻二甲苯选择氧化的活性随负载量的增加有所下降,而其TON则更为迅速地线性降低.