银负载量与煅烧温度对AgOx/Al2O3催化剂臭氧氧化乙烯制环氧乙烷性能的影响机制研究

本研究系统探究了AgOx/Al2O3催化剂在乙烯臭氧氧化（ozonative epoxidation）中的构效关系，发现10wt.%银负载量可实现96%乙烯转化率和68%环氧乙烷（EO）选择性。通过XANES/EXAFS、原位PDF等先进表征技术，揭示了银物种氧化态演变规律，为开发高效低温环氧乙烷合成工艺提供了理论依据。

　　

Highlight

催化剂制备

所有化学品均购自Alfa Aesar并直接使用。通过干法浸渍γ-Al₂O₃（孔容0.60 cm3/g，比表面积219 m2/g）制备AgO_x催化剂，以硝酸银(99.995%)为前驱体。研究银负载量影响时，1%-10% Ag催化剂均在350°C煅烧；考察煅烧温度效应时，分别制备2.5%和5% Ag负载量样品。

金属负载量效应

图1展示了Ag-X/Al₂O₃-350催化剂与标准物质的归一化Ag K边XANES谱及白线位置放大图。白线强度（反映1s→4d电子跃迁）显示：随着Ag负载量增加，催化剂光谱逐渐接近金属银标准样，表明表面Ag⁰物种比例升高。这种变化促进了臭氧分解动力学，使表面氧覆盖率提升3.2倍（通过O_1s XPS定量），进而增强环氧乙烷选择性。

结论

本工作证明银负载量是影响环氧乙烷选择性的关键因素。较高Ag含量（10wt.%）促使金属银纳米颗粒高度分散，产生更多活性氧物种，在维持96%乙烯转化率的同时将EO选择性提升至68%。煅烧温度（350-750°C）主要改善催化剂稳定性，但对EO选择性提升有限，这为优化臭氧氧化工艺提供了明确方向。