丙烯腈氧化反应中催化剂活性与选择性控制研究

彭雯洁

（六盘水职业技术学院，贵州 六盘水 553001）

摘  要：在绿色化工制备技术加速升级的工业环境下，丙烯腈作为关键含氪中间体，其氧化合成反应对催化剂活性与产物选择性提出更高要求。当前主流催化剂体系普遍存在微观结构调控能力不足、反应路径分化率高、目标产物选择性不稳定等问题。催化剂构型调控在反应动力学路径调节与中间体吸脱附行为控制中具有重要作用。以丙烯氨氧化反应为研究对象，构建了不同结构氧化物催化剂体系，系统分析了其在活性提升与选择性调控中的结构响应关系，明确了构型调拉策略对催化剂功能构建与路径选择的调节机制。研究结果为高性能催化剂优化设计与反应体系性能提升提供了实验基础与应用价值支撑。

关键词：丙烯腈氧化反应;催化剂构型;反应活性;选择性调控

0 引言

丙烯腈作为重要的化工基础原料，广泛应用于合成树脂、合成橡胶及合成纤维等领域，其工业生产主要依赖于丙烯氨氧化反应，在高温条件下实现丙烯向丙烯腈的高效转化。该反应为典型的气固相催化过程，催化剂的结构特征与表面性质对反应速率、产物分布及副反应抑制具有决定性作用。当前常规氧化物催化剂在实际反应中表现出活性位点分布不均、目标产物选择性波动大等问题，限制了工艺整体效能的提升与稳定运行的可控性。

1 实验材料与方法

1.1 催化剂构型构建与处理条件设定

针对丙烯腈氧化反应中催化剂对反应活性和产物选择性的显著控制作用，研究围绕氧化物催化剂中活性中心的分布状态与电子结构调节路径，设计以Mo、Bi为主体构建骨架的多相催化剂体系,通过引人Fe、Co、Ni 等可调协同组分实现金属价态比例与晶相结构的重构，构建具备多功能位点的活性中心网络。在构型构建过程中，针对氧化态金属种类对氨氧化路径的选择影响显著这一规律，设定不同金属掺杂比例的前驱体溶液体系，在严控 pH 为1.8～2.2的强酸环境下进行共沉淀，沉淀物经洗涤、恒温干燥后采用2步焙烧工艺进行结构稳定化处理。其中，预焙温度设为350℃，用于去除晶格水与有机残留物；主焙阶段设定温度为500～560℃，以诱导晶型形成与晶界重构。焙烧气氛控制在空气流量100ml/min条件下持续供氧，目的是维持高价金属氧化态比例稳定,避免活性物种在结构形成阶段发生不完全转化。对于部分样品体系，为获得具有氧空位结构的还原型表面位态，增加1组500℃下在5%H,/Ar气氛焙烧2h的处理路径,用于构建氧迁移能力增强型构型。催化剂成型过程全部采用研磨过筛至250μm粒径，并经压片预处理控制其堆密度一致性，以排除物理形态干扰因素对后续反应性能测试的影响。

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