纳米羟基磷灰石负载钯基催化剂用于乙炔选择性加氢性能研究

发布时间：2018-06-20 18:54

本文选题：羟基磷灰石 + 纳米管　；参考：《南京大学》2017年硕士论文

【摘要】：乙烯是一种基本化工原料,工业上主要是通过石油烃热裂解来生产。该过程中伴随产生的少量乙炔既影响后端聚乙烯催化剂的活性也影响聚乙烯的质量,必须除去。将乙炔加氢为乙烯是目前工业上采用的最好方法。目前工业上主要采用氧化铝负载钯银合金催化剂,我国采用的此类催化剂主要由中国石化北京化工研究院生产,金属钯含量为0.03 wt.%左右。该催化剂虽已得到很好的工业应用,但由于其组成相对简单,包含金属组分合金化及金属与载体之间这两种典型的相互作用,近几年把它作为经典模型进行详细解析,明白其中的道理,以指导进一步提升其性能并影响其他催化剂开发的研究有逐步深入的趋势。传统载体负载单金属钯制得的催化剂往往活性太好,但乙炔和乙烯同时加氢成乙烷的情况严重,同时也会由于烯烃与炔烃的聚合造成催化剂活性与乙烯收率下降的问题。通过加入第二种金属与钯形成合金或通过载体作用调节钯的分散度与电子、几何结构以尽量减少钯的含量并保持催化剂活性的同时提高乙烯的选择性是主要的研究要点。羟基磷灰石(Hydroxyapatite,简称HAP)是一种以表面弱碱性为主的环境与生物友好的材料,是一种潜在的良好催化剂载体,可能特别适合负载金属钯作为乙炔选择加氢催化剂。本论文在课题组原有工作的基础上,制备了外表面主要暴露(100)晶面的羟基磷灰石纳米管(HAP-NT)和无规整形貌的羟基磷灰石纳米颗粒(HAP-NP)两种不同形貌的催化剂载体,并在其上负载金属钯或钯银合金作为乙炔选择加氢的催化剂,通过一系列表征较全面地研究了羟基磷灰石载体的形貌、晶面与乙炔选择加氢性能之间的关系。论文的主要研究内容与结论概括如下:(1)以混合有机胺为模板,通过水热法合成了外表面主要暴露(100)晶面的羟基磷灰石纳米管,用化学沉淀法制备了羟基磷灰石纳米颗粒。比较了两种不同形貌的HAP载体体相与表面结构上的差异,考察了这两种载体负载不同载量金属Pd得到的催化剂的乙炔加氢性能,结果表明,与Pd/HAP-NP相比,Pd/HAP-NT催化剂虽然表面积较低,但具有较好的催化活性以及更高的乙烯选择性和催化性能稳定性,其原因主要在于HAP-NT与Pd之间的相互作用更强,使得Pd的分散度更高,钯物种处于略微缺电子状态,临氢条件下,HAP-NT上形成的钯氢化物更少。(2)通过连续浸渍法将钯银两组分负载在两种不同形貌的HAP载体上,考察了不同钯银负载量时,Pd1Ag1/HAP催化剂的乙炔加氢性能,结果表明当钯银负载量变化时,两种HAP载体负载的催化剂表现出不同的性能变化趋势,当Pd和Ag的负载量高于0.1%时,随着负载量的降低,Pd1Ag1/HAP-NT催化剂的活性降低更多,选择性提高,而Pd1Ag1/HAP-NP催化剂的活性降低更少,选择性降低。从载体形貌和晶面效应不同,合金效应和Pd与Ag之间以及与载体之间的相互作用不同,从而引起活性中心的还原行为和解离/活化氢的能力不同等方面进行了解释。总体说来,Ag的加入降低了反应活性,与载体晶面效应配合,进一步抑制钯氢化物的形成,提高了乙烯的选择性以及催化剂的综合性能。
[Abstract]:On the basis of the original work of the research group , the catalytic activity and the selectivity of ethylene have been studied . ( 2 ) When Pd and Ag were loaded in different morphologies , the hydrogenation performance of Pd1Ag1 / hydroxyapatite catalysts was investigated . The results showed that when the loading capacity of Pd and Ag was higher than 0.1 % , the activity of Pd1Ag1 / hydroxyapatite - NT catalyst was decreased and the selectivity was decreased .
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O643.36;TQ221.211

【参考文献】