Abstract
本論文主要是利用X光電子光譜(ESCA)和二次離子質譜儀(SIMS)來了解含金屬分子篩表面的鍵結.化學狀態.組成及分佈或遷移,其中ESCA可提供組成元素化學狀態及定量的訊息. 並配合具高元素靈敏度且有次微米(0.5微米)的空間解析度的SIMS,以了解金屬在觸媒顆粒間或顆粒內的分佈或遷移.以高壓合成法得到的Ru(CO)5/NaY和離子交換法得到Ru(NH3)6+/NaY,其釕金屬分別形成小金屬團及高分散金屬狀態. 另由129Xe NMR.氫氣吸附和 SIMS縱深分佈等結果顯示直接蒸氣含浸得到的Ru3(CO)12/NaY(V.I.)上大部分的釕只是覆在NaY孔洞的表面上, 並不在NaY沸石的大孔洞(supercage)內 . 氙氣等溫吸附在高分散釕的強度比氙氣吸附在釕金屬團(cluster)來得強 .氨氣合成反應中,由Ru(CO)5/NaY還原得到的Ru3/Y,其活性高於由Ru(NH3)6 +/NaY還原得到的Ru/Y,這結果顯示釕金屬團更有利於氮氣間鍵的斷裂,且釕金屬團顆粒愈大,ESCA得到Ru3d5/2的結合能愈低.二次離子質譜儀影像結果顯示釩易聚集在含流動床催化裂解 (FCC)觸媒的添加劑Ca/clay上面, 微反應測試(MAT)及正已烷裂解反應證實Ca/clay可當做釩毒化抑制劑以減輕釩對沸石的結構產生破壞作用;但硫氧化物(SOx)會與 Ca/clay 和釩形成的化合物如 Ca3V2O8 作用(由熱力學計算中得知) .因此,加入可同時擔任釩毒化抑制劑與減少SOx排放量功能的La/spinel,由 MAT結果顯示La/spinel添加在FCC觸媒上,可降低積碳與氣體的產量,增加產物組成中汽油的產率且增加裂解反應的活性,另外, SIMS影像證實其有捕捉釩的效果. 添加劑Mg/Al2O3由SIMS影像證明鎂離子(可能來自氧化鎂),會遷移至FCC觸媒表面,而降低FCC觸媒中沸石的熱穩定性,使得MAT反應活性比添加La/spinel時為低.不同製備方法如水熱法合成得到的[Si,Ga]Beta . 含浸法的Ga/H[Si, Al]Beta和離子交換法得到的GaH[Si,Al]Beta,在空氣煆燒前均有表面鎵較多的現象. 煆燒後,鎵會往沸石孔道內遷移,鎵遷移量的多寡依序為 含浸法 > 水熱法合成 > 離子交換法. 骨架的鎵(四面體; 如水熱法合成的[Si,Ga] Beta)或非骨架鎵物種(八面體;如含浸法的 Ga/H[Si,Ga]Beta )可由ESCA的 Ga3d波峰中區分,分別在20.4 ev及21.2 ev. 在煆燒後釩嵌入MCM-41的樣品,釩會由+4價氧化成+5價,然後遷移至MCM-41孔道內,但在氬氣加熱處理後的 V-MCM-41,釩仍為+4價.在VAPO-5上+4價的釩在煆燒後,較穩定, 仍有部份的釩保持+4價.