纳米Ru-Mn/ZrO2催化剂上苯选择加氢制环己烯

doi:10.1016/S1872-2067(11)60489-0

催化学报 ›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (4): 684-694.DOI: 10.1016/S1872-2067(11)60489-0

纳米Ru-Mn/ZrO₂催化剂上苯选择加氢制环己烯

孙海杰, 江厚兵, 李帅辉, 王红霞, 潘雅洁, 董英英, 刘寿长, 刘仲毅*

郑州大学化学与分子工程学院, 河南郑州450001

收稿日期:2012-10-10 修回日期:2012-11-20 出版日期:2013-04-23 发布日期:2013-04-24
通讯作者: 刘仲毅
基金资助:
国家自然科学基金(21273205);国家科技型中小企业创新基金(10C26214104505);中国博士后科学基金(2012M511125);郑州大学优秀博士论文培育基金.

Selective hydrogenation of benzene to cyclohexene over nanocomposite Ru-Mn/ZrO₂ catalysts

SUN Haijie, JIANG Houbing, LI Shuaihui, WANG Hongxia, PAN Yajie, DONG Yingying, LIU Shouchang, LIU Zhongyi*

College of Chemistry and Molecular Engnineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, Henan, China

Received:2012-10-10 Revised:2012-11-20 Online:2013-04-23 Published:2013-04-24
Supported by:
This work was supported by the National Nature Science Foundation of China (21273205), the Innovation Found for Technology Based Firms of China (10C26214104505), the China Postdoctoral Science Fundation (2012M511125), and the Scientific Research Foundation of Graduate School of Zhengzhou University.

摘要/Abstract

摘要：

采用共沉淀法制备了一系列不同Mn含量的纳米Ru-Mn催化剂,考察了纳米ZrO₂作分散剂时它们催化苯选择加氢制环己烯的反应性能,并采用X射线衍射、透射电镜、N₂物理吸附、X射线荧光、原子吸收光谱和俄歇电子能谱等手段对催化剂进行了表征.结果表明,Ru-Mn催化剂上Mn以Mn₃O₄存在于Ru的表面上.在加氢过程中,Mn₃O₄可以与浆液中ZnSO₄发生化学反应生成一种难溶性的(Zn(OH)₂)₃(ZnSO₄)(H₂O)₃盐.该盐易化学吸附在Ru催化剂表面上,从而在提高Ru催化剂上环己烯选择性起关键作用.当催化剂中Mn含量为5.4%时,环己烯收率为61.3%,同时具有良好的稳定性和重复使用性能.

关键词: 苯, 选择加氢, 环己烯, 钌, 锰, 二氧化锆, 锌

Abstract:

A series of Ru-Mn catalysts with different Mn contents were prepared by coprecipitation, and their catalytic performance, using nanoscale ZrO₂ as a dispersant, for the selective hydrogenation of benzene to cyclohexene was investigated. The catalysts were characterized using X-ray diffraction, transmission electron microscopy, N₂ physisorption, X-ray fluorescence, atomic absorption spectroscopy, and Auger electron spectroscopy. The results confirmed that the Mn existed as Mn₃O₄ on the Ru surface. The Mn₃O₄ reacted with ZnSO₄ to form an insoluble [Zn(OH)₂]₃(ZnSO₄)(H₂O)₃ salt, which was readily chemisorbed on the Ru surface. This chemisorbed salt played a key role in improving the cyclohexene selectivity over the Ru catalyst. The cyclohexene yield of 61.3% was obtained over the Ru-Mn catalyst with the optimum Mn content of 5.4%. This catalyst had good stability and excellent reusability.

Key words: Benzene, Selective hydrogenation, Cyclohexene, Ruthenium, Manganese, Zirconia, Zinc

孙海杰, 江厚兵, 李帅辉, 王红霞, 潘雅洁, 董英英, 刘寿长, 刘仲毅. 纳米Ru-Mn/ZrO₂催化剂上苯选择加氢制环己烯[J]. 催化学报, 2013, 34(4): 684-694.

SUN Haijie, JIANG Houbing, LI Shuaihui, WANG Hongxia, PAN Yajie, DONG Yingying, LIU Shouchang, LIU Zhongyi. Selective hydrogenation of benzene to cyclohexene over nanocomposite Ru-Mn/ZrO₂ catalysts[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2013, 34(4): 684-694.

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Selective hydrogenation of benzene to cyclohexene over nanocomposite Ru-Mn/ZrO₂ catalysts

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