新型催化材料的制備及其在費托合成中的應用.pdf

1、費托合成是一條通過催化反應將由煤、天然氣或生物質制得的合成氣轉化為清潔、無金屬、無含氮化合物液態(tài)烴類的路線,對于石油缺乏而天然氣和煤資源相對豐富的我國在能源安全及減少環(huán)境污染問題具有重大的戰(zhàn)略和現(xiàn)實意義。我國在煤轉油方面的技術相對落后,其技術核心之一就是催化劑。因而,研制性能優(yōu)異、操作方便、價格低廉的催化劑至關重要。
　　 本論文針對以鐵為活性金屬的費托合成催化反應,在第一部分首先對比研究了Raney型和急冷型(rapidlyq

2、uenched)鐵基催化劑的反應性能,反應條件對這兩種類型催化劑的影響,發(fā)現(xiàn)提高溫度對反應活性有利,但不利于反應的選擇性,提高壓力能同時提高反應活性和選擇性,空速的改變對催化性能的影響不大。對比RaneyFe催化劑和RQFe催化劑,發(fā)現(xiàn)RQFe催化劑活性和穩(wěn)定性都好于RaneyFe催化劑,但長鏈烴類的選擇性不如RaneyFe催化劑,而更傾向于生成短鏈烴類和飽和烴類。
　　 第二部分,我們研究了Ce助劑對RQFe催化劑的修飾作用,

3、發(fā)現(xiàn)Ce的添加起到結構助劑和電子助劑雙重作用。Ce原子能夠進入到Fe的骨架中產生更多的缺陷位,有利于費托合成反應活性、穩(wěn)定性和選擇性的改善。C5+的選擇性從RQFe催化劑的29.7％增加到44.3％,而C2=/C2的比值也由0.2％增加到2.7％,C3=/C3的比率也由1.4％增加到45.3％。
　　 第三部分,研究了通過在RQFe催化劑表面覆蓋H-ZSM-5分子篩膜對催化劑骨架和形貌的影響,及其在費托合成反應中的性能。發(fā)現(xiàn)膠囊

4、型RQFe-HZSM-5催化劑表現(xiàn)出比RQFe催化劑更好的活性,CO的轉化率從RQFe催化劑上的61.2％提高到RQFe-HZSM-5-2d催化劑上的79.6％,抑制了甲烷的選擇性,從41.1％降到了約14％;長鏈烴類C5+的選擇性增加了近3倍,CO2的選擇性也從33％降低到25％左右。
　　 第四部分,制備了一種新型的布丁型FexOy@C微球催化材料,并對其合成反應機理進行了探討,并考察了其在費托合成中性能。發(fā)現(xiàn)其在費托合成反