Fe基催化剂的可控亲疏性改性及其费托合成性能
发布时间：2020-07-24 20:04
【摘要】：费托合成(Fischer-Tropsch synthesis,FTS)是实现煤炭清洁利用的重要途径之一。近年来通过FTS制取目标产物如烯烃、α-烯烃、汽油、柴油等成为C1化学领域的研究热点。通过对影响产物分布的因素进行调变、发展产物选择性可控的合成气高选择性转化新催化剂是一项重要的研究课题。费托合成产物分布受初级反应、烯烃二次反应和水煤气变换反应等反应的影响,产物分布表现出烯烃选择性低、CO2等副产较高的特点。而烯烃的二次反应和水煤气变化反应与烯烃、H2O的吸脱附行为紧密相关,因此通过对催化剂进行亲疏水改性的控制可以有效的调变烯烃和H2O的吸脱附行为而影响二次反应和水煤气变化反应,最终实现目标产物的有效控制。本文针对烯烃和H2O的吸脱附行为对产物分布的影响,设计、制备了亲疏性改性的铁基催化剂,探究亲/疏改性对催化性能的影响。结合XRD、FT-IR、TEM、TG、H2-TPR、CO-TPD等表征,就亲/疏改性对烯烃、H2O的吸脱附行为对费托合成反应产物分布的影响进行了深入的探究。具体的研究内容包括以下几个方面:1.采用水热法、Stober法、硅烷化反应制备了不同疏水基团(-CH3、-(CH3)2、-(CH3)3)改性的核壳铁基催化剂。Fe2O3核表面均匀包覆SiO2壳层,SiO2壳表面羟基和硅烷化试剂反应实现了-CH3、-(CH3)2、-(CH3)3基团对催化剂表面的疏水改性,其中SiO2壳作为桥梁和纽带连接Fe核和甲基。相比于未改性核壳催化剂,经-(CH3)3改性后催化剂Fe@Si-(CH3)3的催化性能变化最明显:C2=～C4=选择性为30.12%、CO2选择性19.38%。表明经过三甲基疏水改性有助于CO2选择性的降低。将上述制备的不同疏水基团改性的催化剂经K改性,烯烃选择性明显提高。采用原位改性、机械混合、等体积浸渍法三种不同方式制备K改性的三甲基疏水催化剂,浸渍添加K改性的方式比较适宜,CO2选择性明显降低且烯烃选择性明显提高。2.为进一步探究三甲基改性对FTS产物分布的影响,将上述制备的三甲基改性样品经多次高温焙烧,除去样品中的多种杂质,制备了经-(CH3)3改性的高疏水性的催化剂(Fe2O3@SiO2-(CH3)3),显示出对CO加氢的高活性和稳定性,具有非常低的CO2选择性(低于5%)和更高的C2=～C4=选择性。结合相应的表征分析发现经过三甲基改性的疏水表面可以抑制水的再吸附,明显的抑制了 WGS活性并因此抑制了CO2的产生。3.制备表面富含羟基、氨基等极性基团的壳聚糖做载体的负载铁基催化剂,极性基团的存在显著抑制了烯烃的再吸附而降低了烯烃二次加氢的能力,烯烃选择性均明显提高。K-Fe/CTS的CO加氢性能最好,在CO转化率为68%时,C2=～C4=选择性达51.95%。
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ426;TQ529.2
【图文】：
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本文编号：2769325
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ426;TQ529.2
【图文】：
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本文编号：2769325
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