基于半导体和双金属复合氧化物的光热费托合成性能探究

发布时间：2020-04-07 05:39

【摘要】：由于全球对液态烃燃料的需求不断增长,通过费托合成(Fischer-Tropsch Synthesis,缩写FTS)将含碳资源衍生的合成气(CO+H_2)催化转化为清洁燃料和有价值的化学品具有重要的经济意义。而传统FTS产物碳链按聚合物机理增长,单一产物选择性低,遵循Anderson-Schulz-Flory(ASF)分布,这很大程度上限制了其在工业上的应用。为解决上述问题,一种新的思路是引入光照,使热场与光源协同催化FTS。本论文设计了一系列光热双重响应的催化剂,探究其在不同催化条件下的光热费托性能。研究内容如下:(1)以可见光区有吸收的黑色二氧化钛作为载体,采用液相还原浸渍法负载活性金属钌,制备催化剂3%Ru-TiO_(2-X)。结果表明,引入可见光照后,CO转化率从5.3%提升至15.2%,C_(5+)的选择性为76.2%,零二氧化碳生成。(2)向催化剂3%Ru-TiO_(2-X)分别添加稀土助剂镧(La)和钇(Y)后,催化活性整体提升。添加镧助剂后,CO转化率从5.3%提高至20.6%,C_(5+)的选择性也略有提升,从75.7%提升至77.7%;添加钇助剂后,C_(5+)的选择性从75.7%提升至83.5%,CO转化率也略有提升。而引入光照后,CO转化率再次提升,产物中短链碳氢化合物的选择性有小幅上升。总体而言,稀土助剂的添加有利于费托合成反应,而对光热反应的产物分布不利。(3)采用共沉淀法制备ZnO与ZnCr_2O_4复合物,再氢气焙烧得到表面部分被还原的ZnCrOx催化剂。考察其光热费托合成性能后发现:当二者比例为1:1时,无论是热费托活性还是光热费托活性,均可以同时达到最高的CO转化率和C_(5+)选择性,并且二氧化碳选择性最低。(4)ZnCrOx催化剂体系在引入不同波段的光照后,在保持C_(5+)几乎不变的条件下,CO转化率均提高了33-55%,且引入可见光CO转化率增幅比引入紫外光大。
【图文】：

因此，通过 FTS 将煤炭和液体燃料向绿色和可持续发展转型，对于经济增长尤为重要。图1.1 费-托合成原料的来源以及应用图示[12]Fig .1.1 Source of Fischer-Tropsch raw materials and application diagram[12]1.2.1 费托合成反应概述FTS 是一个表面聚合反应过程，该反应涉及到的表面物种和表面基元反应繁多，机理也比一般 C1 化学的催化反应机理要复杂，，虽然已有大量文献研究了其合成机理，但至今为止，关于费托合成反应的机理及反应过程中的中间物种仍未达成共识[13]。常见机理见下表。

图 1.2 半导体光催化的机理图示[95]Fig. 1.2 Graphical diagram of semiconductor photocatalysis[95]
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ529.2;O644.1;O643.36

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本文编号：2617519