鈦、鋯摻雜的SBA-16負載的鈷基費-托合成催化劑的催化性能研究.pdf

1、費-托合成是將煤、生物質和天然氣間接轉換為潔凈液體燃料和化學品的一種有效途徑。研究表明,催化劑的催化性能受載體的性質、活性金屬顆粒大小等因素的影響。TiO2和 ZrO2是常見的費-托合成催化劑載體,負載的催化劑具有優(yōu)異的催化性能。本文將Ti和Zr摻雜到中孔分子篩SBA-16骨架中,改變SBA-16載體的性質,考察Ti、Zr摻雜對費-托合成催化性能的影響。
　　采用水熱合成法,合成了具有不同Ti、Zr摻雜量的SBA-16多孔材料,并

2、利用這些多孔材料作為載體,采用滿孔浸漬法制備了負載量為15％的鈷基費-托合成催化劑;用X-射線粉末衍射、氮氣物理吸附-脫附、電感耦合等離子體發(fā)射光譜、29Si固體核磁共振、透射電子顯微鏡、氫氣程序升溫還原、氫氣程序升溫脫附和氧滴定等方法對催化劑和載體進行了表征。費-托合成催化性能評價在固定床反應器中進行,研究結果如下:
　　1.載體的氮氣物理吸附-脫附和透射電子顯微鏡結果表明,Ti、Zr摻雜到SBA-16骨架中后,SBA-16的有

3、序籠狀結構仍能很好的保持。29Si固體核磁共振圖譜中, Q2、Q3和Q4的化學位移未發(fā)生明顯的改變,但其相對強度有所降低,說明Ti和Zr被引入到SBA-16的骨架中,替代了部分的Si原子。電感耦合等離子體發(fā)射光譜結果表明,該實驗方法合成的材料中Ti、Zr的含量與理論值差別不大。
　　2.催化劑的透射電子顯微鏡結果表明,多數Co3O4的顆粒高度分散在SBA-16的孔腔中,并且Co3O4的納米顆粒呈有序的排列。隨著Ti或Zr的摻雜量逐

4、漸增大,氫氣程序升溫還原各步還原的還原峰往高溫偏移,活性金屬與載體的相互作用逐漸增強。催化劑費-托合成催化性能測試結果說明:將 Ti或 Zr摻雜到SBA-16骨架中,使費-托合成CO的轉化率和C5+的選擇性提高,甲烷的選擇性降低。Ti、Zr浸漬的SBA-16負載的催化劑的活性低于Ti、Zr摻雜的SBA-16負載的催化劑的活性。
　　活性金屬納米顆粒的粒徑是影響費-托合成催化性能的重要因素之一。以前的研究表明,活性金屬納米顆粒的粒徑

5、經常和載體的孔徑、負載量、制備方法等因素一起變化,這不利于單獨考察粒徑對費-托合成催化性能的影響。本文合成了具有相同的載體、相同的負載量而釕粒徑不同的催化劑,來考察釕粒徑對費-托合成催化性能的影響。催化劑的費-托合成催化性能在固定床反應器中測試,研究結果如下:
　　釕納米顆粒的 X-射線粉末特征衍射峰的峰強和半峰寬隨著催化劑中檸檬酸浸漬量的增加而增加,說明 Ru粒徑隨著檸檬酸的浸漬量的增加而增大;催化劑的耗氫量隨Ru納米顆粒粒徑增