异丁烷直接脱氢制异丁烯是拓宽异丁烯来源和提高碳四烷烃利用率的重要方式之一,而催化剂的选择和开发是工业生产中十分重要的一步。目前,铂基和铬基催化剂已经应用于工业化生产,钒基催化剂作为一种非贵金属催化剂,具有与商用催化剂接近的反应性能和较好的稳定性,因而对其开展的研究受到了更多的关注。论文以V₂O₅/Al₂O₃催化剂为基础,选择不同助剂进行改性,探究其对催化剂性质和反应活性的影响。论文首先初选了以氧化铝为载体的氧化钒催化剂中氧化钒的负载量,确定12wt%的负载量较为适宜,并以此为基础选择氧化锡作为助剂加入,通过表征和催化性能评价发现,适量助剂的加入能改变钒物种与载体间作用力并降低钒物种价态,在性能评价对比后确定1 wt%的助剂加入量能够使催化剂表现出最佳的综合性能。而后针对这一催化剂进行了进一步探究,发现氧化锡的加入能够改变钒物种在催化剂表面的存在形式,提高其分散程度,使得脱氢活性提高,同时选择氢气作为稀释剂能有效减少积碳。在这一研究基础上,用氧化钾和氧化镁对催化剂进行改性,通过表征和催化性能评价发现,助剂的加入对催化剂表面酸性、钒物种与载体间作用力和元素电子结合能均产生了不同程度的影响。其中钾加入量为0.2 wt%的KSV-3催化剂表现出了更好的反应选择性和稳定性,其7 h反应转化率和选择性分别为41.8%和90.5%。最后针对KSV-3催化剂探究了反应条件变化的影响和长周期稳定性情况,结果发现,催化剂24小时稳定性较好并能够在不少于11个小时保持反应转化率和选择性分别在40%和90%以上。