过渡金属碳化物的简要介绍

过渡金属碳化物过渡金属碳化物•过渡金属碳化物是一类具有很高的机械强度及硬度,适宜做刀具及钻具的材料。•这类材料是一种金属间填充型化合物,是由碳原子填隙式融进过渡金属的晶格中形成的。•研究发现,过渡金属碳化物在催化加氢、催化脱氢、催化加氢脱硫、催化加氢脱氮、异构化、氨的分解、芳构化等很多领域都具有催化作用。•其表面性质和催化活性类似于Pt等贵金属,被称为“准铂金催化剂”。1碳化钒催化脱氢：•在高比例的丁烷/氧气的混合气下,V8C7很稳定但是没有选择性,只生成大量的CO和CO2。•在低比例的混合气下,催化剂变为不同的钒的碳氧化物以及氧化物。•在无氧条件下碳化钒在催化脱氢方面具有很高的选择性。丁烷在450℃左右时脱氢选择性可达98%。•碳化钒催化丁烷脱氢生成丁烯28%、反-丁烯40%、1,3-丁二烯30%。机理1.碳化钒的电子电荷从V转移到C上而部分的离子化。这种离子化把碳化钒以及别的碳化物区别开来,并可以部分的说明他们的高脱氢选择性。2.碳化钒是间充型碳化物,其高活性是由于形成碳化物过程中钒的未填充d轨道得到加宽。2碳化钼•钼的碳化物因具有贵金属的某些性质,如较强的解离吸氢能力而被广泛地用于有氢参与的反应,如烷烃异构化、不饱和烃加氢、CO(CO2)加氢、加氢脱硫和脱氮以及合成氨等反应的催化剂,尤其是钼的碳化物比贵金属低廉,且又具有优良的抗硫中毒性能,故碳化钼催化剂颇引人瞩目。•碳化钼有很好的催化加氢作用•碳化钼耐硫能力比工业上的金属催化剂好•碳化钼的催化活性和选择性与它的立体结构有关•碳化钼的催化脱氢能力要比其他过渡金属碳化物要好,碳化钼的催化脱氢发生在中间C—C键与边界的C—C键的几率相似,而碳化钨、碳化钒等的脱氢则集中在中间的C—C键。3碳化钨•碳化钨的表面电子结构与Pt类似,作为催化剂在催化加氢、催化重整等反应中具有良好的催化活性,它不受任何浓度的CO和10-6数量级的H2S影响,具有良好的稳定性和抗中毒性能,是一种极具开发和应用潜力的催化剂。•碳化钨对于碳氢化合物有很好的加氢作用它主要作用于中间的C—C键，催化机理与晶型有关•碳化钨对烷烃的具有催化重整作用，表现为异构化、裂化和氢化反应,不同表面组成和结构的碳化钨对烷烃的催化重整时表现出不同的选择性,在新制的碳化钨表面主要发生裂化反应,而将碳化钨暴露在一定量氧气中氧化,这种部分氧化的碳化钨催化剂总的催化活性和脱氢速率降低,但异构化的选择性提高。•研究发现:随着温度升高,转化率逐渐上升,但大分子都变为甲烷等小分子。原因：•在局部氧化的WC上烷烃异构化的活性主要来自于其表面的两类催化活性中心,即由于碳化钨表面氧的存在而形成的酸性中心(即WOX)和碳化钨所形成的金属点。在催化烃反应过程中,金属点可以强烈吸附反应物中氢和烃的分子,使其在碳化钨表面形成各自的活性基团;酸性的WOX则可以促进碳链结构的改变,生成异构化产物,同时阻止碳化钨活性中心使异构化产物进一步氢解。存在问题•一是难以制备高比表面的催化剂。•二是对于催化条件的优化和催化机理的研究。