镍基催化剂对氯苯催化加氢降解行为的研究和应用
发布时间：2021-07-24 14:16
催化加氢脱氯（Hydrodechlorination,HDC）是一种处理氯代有机污染物的高效的、经济的、环保的方法。在气相加氢脱氯反应过程中,催化剂通常使用负载型催化剂,而镍基催化剂因其价格低廉,加氢脱氯性能优良等特点,普遍应用于催化加氢脱氯反应。本文通过系统研究氯苯在不同镍基催化剂下的催化加氢还原明确了催化剂的结构特性和其催化效率间的构效关系,并探究了催化加氢脱氯的催化剂在反应过程中出现的失活现象。具体研究内容如下:我们以二氧化硅作为载体,采用浸渍法制备了镍基催化剂,加入氯苯,在高温下进行催化加氢反应。在制备得到镍基催化剂Ni/SiO2后,又对催化剂Ni/SiO2进行修饰,分别加入不同含量的正硅酸乙酯（TEOS）使催化剂的表面形成壳结构,另加入十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）对壳结构的孔道进行调节,通过XRD、TEM、XPS、TPR等表征手段确定了催化剂制备成功,并通过催化剂对氯苯的降解反应情况分析了催化剂的活性状况。在氯苯催化加氢反应过程中,核壳结构催化剂Ni/SiO2@SiO2与催化剂Ni/S...
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：47 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
脱氯反应流程图
第3章催化剂的结构表征与分析17第3章催化剂的结构表征与分析本章节对催化剂Ni/SiO2、不同TEOS添加量的核壳结构催化剂及其对照组的表征结果进行了分析，进一步的验证了所制备催化剂的物质存在及其是否成功完成实验所需目标。3.1X射线衍射（XRD）结果分析应用广角X射线粉末衍射（XRD）来检测所制备催化剂的晶体结构，如图3.1所示。图中显示了Ni/SiO2、加入CTAB与不同TEOS含量的Ni/SiO2@SiO2和加入0.125mlTEOS不加CTAB的Ni/SiO2@SiO2三种类型催化剂的XRD曲线。从图中可以观察到，2θ=22°归属于载体SiO2的特征衍射峰，2θ=44.7°、51.8°和76.4°归属于金属Ni的衍射峰，分别对应金属Ni相的（111）、（200）和（220）衍射（晶面衍射），表明了Ni/SiO2中金属镍的存在[97,98]；加入TEOS形成Ni/SiO2@SiO2催化剂后，峰值位置不变，SiO2衍射峰峰值增强，表明Ni/SiO2@SiO2催化剂中SiO2含量增加。从图中可以看出，Ni/SiO2在加入CTAB和TEOS后并没有新的物质产生。图3.1广角XRD图谱应用小角X射线粉末衍射（XRD）来检测所制备催化剂是否含有介孔结构，如
第3章催化剂的结构表征与分析18图3.2所示。从图中可以看出Ni/SiO2和加入0.125mlTEOS但没有加入CTAB的样品不存在小角衍射峰，而加入TEOS和CTAB的Ni/SiO2@SiO2在2.2°左右出现小角衍射峰，并且随着TEOS量的增加峰值强度变大，说明CTAB在样品中成功形成介孔结构。图3.2小角XRD图谱3.2透射电子显微镜（TEM）结果分析图3.3显示了以透射显微镜（TEM）为特征的催化剂的形态。图片中可以清楚地区分SiO2载体，金属颗粒和SiO2壳结构。通过控制TEOS的添加量，可以改变SiO2壳结构的厚度。如表征结果所示，图A为Ni/SiO2透射电镜图片，Ni的平均粒径约为31nm，并且没有观察到壳结构。图B为TEOS添加量0.02ml的样品，几乎没有观察到样品上的SiO2壳结构。然而，图C、D、E可以清楚地显示出TEOS添加量超过0.0625ml时样品上的SiO2壳结构，并且厚度随TEOS量的增加而变化。具体地，如样品Ni/SiO2@SiO2-0.0625、Ni/SiO2@SiO2-0.125和Ni/SiO2@SiO2-0.25的壳结构的厚度分别大约为18nm，24nm和35nm。如图所示，Ni/SiO2@SiO2的核-壳结构是由一个包裹了几个Ni颗粒的壳组成，这种结构提供了一种类似于纳米反应器的微环境，通过富集反应物并发生催化反应。尽管多个Ni颗粒封装在一个Ni/SiO2@SiO2结构中，但是Ni颗粒之间存在的SiO2在一定程度上抑制了聚集。因此，
【参考文献】：
期刊论文
[1]冷冻干燥浸渍法制备具有高分散铁物种和强金属-载体相互作用的FeZSM-5催化剂（英文）[J]. 范立耸,程党国,陈丰秋,詹晓力. 催化学报. 2019(07)
[2]溶胶-凝胶法制备Ni/ZrO2对甲烷干重整的催化性能[J]. 黄明,潘雨恬,王珂,付孝锦. 当代化工. 2019(03)
[3]含氯有机废气催化燃烧催化剂的研究进展[J]. 张细雄,陈晓,豆囥. 轻工科技. 2016(07)
[4]挥发性有机物的控制技术进展[J]. 李明哲,黄正宏,康飞宇. 化学工业与工程. 2015(03)
[5]Biolog-ECO解析有机氯农药污染场地土壤微生物群落功能多样性特征[J]. 郑丽萍,龙涛,林玉锁,于赐刚,刘燕,祝欣. 应用与环境生物学报. 2013(05)
[6]氯代有机物加氢脱氯催化剂研究进展[J]. 代吉才,陈吉祥. 化学研究与应用. 2013(10)
[7]加氢脱氯技术及其催化剂研究进展[J]. 刘武灿,张金柯,石能富,徐卫国. 浙江化工. 2012(01)
[8]Pd/CeO2催化水中溴酸盐的加氢还原研究[J]. 周娟,陈欢,李晓璐,万海勤,万玉秋,许昭怡. 中国环境科学. 2011(08)
[9]催化燃烧去除VOCs污染物的最新进展[J]. 黎维彬,龚浩. 物理化学学报. 2010(04)
[10]我国现代农药工业起步和发展的几个关键时期——为庆祝建国六十周年[J]. 尹仪民. 化学工业. 2009(07)
博士论文
[1]改性石墨烯负载零价铁去除水体中两种典型氯代有机物的研究[D]. 马溢阳.中国地质大学(北京) 2019
硕士论文
[1]改性树脂制备及其去除饮用供水中余氯机理与工艺研究[D]. 马红娜.长安大学 2005
本文编号：3300813
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：47 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
脱氯反应流程图
第3章催化剂的结构表征与分析17第3章催化剂的结构表征与分析本章节对催化剂Ni/SiO2、不同TEOS添加量的核壳结构催化剂及其对照组的表征结果进行了分析，进一步的验证了所制备催化剂的物质存在及其是否成功完成实验所需目标。3.1X射线衍射（XRD）结果分析应用广角X射线粉末衍射（XRD）来检测所制备催化剂的晶体结构，如图3.1所示。图中显示了Ni/SiO2、加入CTAB与不同TEOS含量的Ni/SiO2@SiO2和加入0.125mlTEOS不加CTAB的Ni/SiO2@SiO2三种类型催化剂的XRD曲线。从图中可以观察到，2θ=22°归属于载体SiO2的特征衍射峰，2θ=44.7°、51.8°和76.4°归属于金属Ni的衍射峰，分别对应金属Ni相的（111）、（200）和（220）衍射（晶面衍射），表明了Ni/SiO2中金属镍的存在[97,98]；加入TEOS形成Ni/SiO2@SiO2催化剂后，峰值位置不变，SiO2衍射峰峰值增强，表明Ni/SiO2@SiO2催化剂中SiO2含量增加。从图中可以看出，Ni/SiO2在加入CTAB和TEOS后并没有新的物质产生。图3.1广角XRD图谱应用小角X射线粉末衍射（XRD）来检测所制备催化剂是否含有介孔结构，如
第3章催化剂的结构表征与分析18图3.2所示。从图中可以看出Ni/SiO2和加入0.125mlTEOS但没有加入CTAB的样品不存在小角衍射峰，而加入TEOS和CTAB的Ni/SiO2@SiO2在2.2°左右出现小角衍射峰，并且随着TEOS量的增加峰值强度变大，说明CTAB在样品中成功形成介孔结构。图3.2小角XRD图谱3.2透射电子显微镜（TEM）结果分析图3.3显示了以透射显微镜（TEM）为特征的催化剂的形态。图片中可以清楚地区分SiO2载体，金属颗粒和SiO2壳结构。通过控制TEOS的添加量，可以改变SiO2壳结构的厚度。如表征结果所示，图A为Ni/SiO2透射电镜图片，Ni的平均粒径约为31nm，并且没有观察到壳结构。图B为TEOS添加量0.02ml的样品，几乎没有观察到样品上的SiO2壳结构。然而，图C、D、E可以清楚地显示出TEOS添加量超过0.0625ml时样品上的SiO2壳结构，并且厚度随TEOS量的增加而变化。具体地，如样品Ni/SiO2@SiO2-0.0625、Ni/SiO2@SiO2-0.125和Ni/SiO2@SiO2-0.25的壳结构的厚度分别大约为18nm，24nm和35nm。如图所示，Ni/SiO2@SiO2的核-壳结构是由一个包裹了几个Ni颗粒的壳组成，这种结构提供了一种类似于纳米反应器的微环境，通过富集反应物并发生催化反应。尽管多个Ni颗粒封装在一个Ni/SiO2@SiO2结构中，但是Ni颗粒之间存在的SiO2在一定程度上抑制了聚集。因此，
【参考文献】：
期刊论文
[1]冷冻干燥浸渍法制备具有高分散铁物种和强金属-载体相互作用的FeZSM-5催化剂（英文）[J]. 范立耸,程党国,陈丰秋,詹晓力. 催化学报. 2019(07)
[2]溶胶-凝胶法制备Ni/ZrO2对甲烷干重整的催化性能[J]. 黄明,潘雨恬,王珂,付孝锦. 当代化工. 2019(03)
[3]含氯有机废气催化燃烧催化剂的研究进展[J]. 张细雄,陈晓,豆囥. 轻工科技. 2016(07)
[4]挥发性有机物的控制技术进展[J]. 李明哲,黄正宏,康飞宇. 化学工业与工程. 2015(03)
[5]Biolog-ECO解析有机氯农药污染场地土壤微生物群落功能多样性特征[J]. 郑丽萍,龙涛,林玉锁,于赐刚,刘燕,祝欣. 应用与环境生物学报. 2013(05)
[6]氯代有机物加氢脱氯催化剂研究进展[J]. 代吉才,陈吉祥. 化学研究与应用. 2013(10)
[7]加氢脱氯技术及其催化剂研究进展[J]. 刘武灿,张金柯,石能富,徐卫国. 浙江化工. 2012(01)
[8]Pd/CeO2催化水中溴酸盐的加氢还原研究[J]. 周娟,陈欢,李晓璐,万海勤,万玉秋,许昭怡. 中国环境科学. 2011(08)
[9]催化燃烧去除VOCs污染物的最新进展[J]. 黎维彬,龚浩. 物理化学学报. 2010(04)
[10]我国现代农药工业起步和发展的几个关键时期——为庆祝建国六十周年[J]. 尹仪民. 化学工业. 2009(07)
博士论文
[1]改性石墨烯负载零价铁去除水体中两种典型氯代有机物的研究[D]. 马溢阳.中国地质大学(北京) 2019
硕士论文
[1]改性树脂制备及其去除饮用供水中余氯机理与工艺研究[D]. 马红娜.长安大学 2005
本文编号：3300813
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