NH3 程序升温(NH3-TPD)分析,在北京彼奥德电子技术有限责任公司的PCA-1200 型仪器上完成,将 100 mg样品在 400 ℃下的N2 流中预处理 30 min。
然后用 1% NH3/He饱和,流速为 40 mL/min,温度为100 ℃,时间为40min,从 100℃开始升温至450℃,升温速率为 10 ℃/min,流量为 30 mL/min。
原位漫反射红外光谱(In situ DRIFT)分析,在尼高力仪器公司的Nicolet IS 10 型光谱仪上完成,扫描范围为1000~3500 cm- 1。
实验前将大约 50 mg样品放置在原位反应池中,在 300 ℃下的脱附曲线中,100~200 ℃归属于弱酸区域,200~400 ℃ 归属于中强酸区域,400~500 ℃ 归属于强酸区域。
6 种样品的酸性由强到弱依次为:ZSM-5、Beta、SAPO-34、Cu-Fe/ZSM-5、Cu-Fe/SAPO-34 和Cu-Fe/Beta。
相较于纯分子筛,负载Cu、Fe金属 氧化物后的催化剂的酸性均有所降低,这主要是由于Cu、Fe氧化物的负载降低了分子筛的含量。
对比 Cu-Fe/ZSM-5、Cu-Fe/Beta 和 Cu-Fe/SAPO-34 的NH3-TPD曲线发现,Cu-Fe/ZSM-5 和Cu-Fe/Beta拥有较高的脱附峰强度(100~500 ℃ 处脱附峰),表明催化剂存在大量的弱酸、中强酸和强酸位点。
Cu-Fe/SAPO-34 催化剂在弱酸区域显示出了一定 强度的NH3 脱附峰,但是在对于甲苯催化氧化作用较为关键的中强酸和强酸区域的NH3 脱附峰强度较弱,这可能是影响催化氧化甲苯性能的主要因素之一。
此外,结合催化活性分析结果,发现酸性相对较强的ZSM-5、Beta和SAPO-34 的催化活性较差。
而酸性相对较弱的Cu-Fe/ZSM-5、Cu-Fe/Beta和 Cu-Fe/SAPO-34 却表现出良好的催化活性,这意味着催化剂的催化活性并不是单方面受酸性的影响, 还同时受Cu-Fe活性组分氧化能力的影响。
Cu-Fe/ZSM-5 在 5°~30°内显示了归属于ZSM-5 分子筛的衍射峰,Cu-Fe/Beta在5°~30° 内显示了归属于Beta的衍射峰,Cu-Fe/SAPO-34 在 9°~35°内显示出菱沸石的衍射峰,在负载Cu-Fe 活性组分后,分子筛的结构并没有发生明显变化,说明金属氧化物的负载未对分子筛的结构造成明显的破坏。
所有催化剂的XRD谱图中均没有观 察到明显的氧化铜或氧化铁的衍射峰,说明金属氧化物可能良好地分布于分子筛表面,良好的分散性有助于活性位点的暴露,从而提高催化剂的催化活性。