Effect of the Initial Form of the Zeolite Support on the State of Mo in the Mo/ZSM-5 Catalyst and Its Activity in the Course of Methane Dehydroaromatization

Исследованы физико-химические и каталитические свойства Мо/ZSM-5 катализаторов дегидроароматизации метана, полученных с использованием различных форм цеолита (NН4- и H-формы) и наноразмерного порошка молибдена. Показано, что свойства исследуемых образцов зависят от исходной формы цеолита, используемого для их приготовления. По данным электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS), морфология и элементный состав частиц в образцах Mo/H-ZSM-5 и Mo/NН4-ZSM-5 практически одинаковы, молибден стабилизирован в цеолитной матрице в форме агрегатов. Профили распределения кремния и молибдена в катализаторах указывают на более равномерное распределение молибдена в цеолите для образца Mo/NН4-ZSM-5. После проведения реакции дегидроароматизации метана выявлено изменение локализации молибдена. Наблюдается миграция молибдена к поверхности цеолита с образованием частиц MoC x с размерами до 100 нм, покрытых слоем углерода толщиной около 3 нм. С использованием метода термодесорбции аммиака установлено, что концентрация сильных кислотных центров в катализаторе, полученном на основе H-ZSM-5, ниже, чем для катализатора, приготовленного на основе NН4-ZSM-5. Такое различие в кислотных характеристиках Мо/ZSM-5 катализаторов связано с условиями их получения. Количество термических обработок в процессе приготовления катализатора с использованием водородной формы цеолита увеличивается, что приводит к частичному разрушению кристаллической решетки цеолита с образованием фазы Al2(MoO4)3. Исследования каталитических свойств образцов показали, что наибольшей активностью в процессе неокислительной конверсии метана в ароматические углеводороды обладает катализатор Мо/NН4-ZSM-5, приготовленный на основе цеолита в аммонийной форме.