高岭石剥离机理及改性高岭石载体负载钴费托合成催化体系的研究

发布时间：2020-08-18 12:32

【摘要】：粘土矿物是自然矿产中不可或缺的资源,高岭石以其独特的层状结构,在陶瓷制造、环境污染治理和催化等领域具有良好的发展前景。论文使用不同的处理方法改性高岭石,研究其剥离反应机理,并将所得不同形态的高岭石作为载体应用于费托合成反应,探究了催化剂的反应性能。主要研究内容与结果如下:(1)采用过氧化氢(H_2O_2)水溶液与二甲基亚砜DMSO/高岭石插层复合物直接反应,剥离高岭石并进一步探究其反应机理。结果表明,高岭石中所含的少量Fe~(2+)可以与H_2O_2水溶液形成Fenton体系,使体系氧化能力大幅提升,进一步氧化层间的DMSO,生成CH_4气体以及甲烷亚磺酸等产物,气体的溢出使得高岭石层间的氢键断开,实现片层的分离。为剥离高岭石提供了新思路。(2)以原高岭石和二维高岭石纳米片为载体制备了催化剂15%-Co-Kaol和15%-Co-H_2O_2-DK,对其反应性能进行了评价。15%-Co-Kaol在反应时间内表现出了良好的稳定性,但15%-Co-H_2O_2-DK由于剥离过程中微量硫元素的残留毒化了催化剂,未表现出费托合成反应活性。(3)使用硝酸对高岭石及N-甲基甲酰胺/高岭石插层复合物(NMF-Kaol)进行了改性处理,得到了多孔高岭石纳米片。将所得载体负载金属钴应用于费托合成反应,由于其比表面,孔隙度等的大幅增加,以及对Co颗粒尺寸的限制作用,使15%-Co-KH和15%-Co-NHK的CO转化率及C_(5+)选择性均获得了明显提升。(4)使用预插层、替换插层、液相剥离等系列步骤制备了大量高岭石纳米卷(Nanoscroll)。利用其内外表面的亲水性不同,使用浸渍法和真空法制备了催化剂15%-Co-Nano-H和15%-Co-Nano-M,成功的将金属颗粒分别负载于Nanoscroll的外壁与内壁,并对其进行了费托合成反应性能评价。发现真空法能有效限制金属Co颗粒的尺寸,显著提升催化剂的反应活性。
【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】：TQ426;TQ529.2
【图文】：

高岭石,片层,化学结构

图 1.1 高岭石片层的化学结构[8]Figure 1.1 Chemical structure of a layer of kaolinite1.2 改性高岭石改性物理或化学的方法对高岭石进行处理，来改变高岭石的理化面间距，表面吸附等[13]，充分开发利用高岭石自身的特点，艺以及不同行业中的发展要求。插层是改性高岭石复合材料高岭石/插层复合物的制备方法。研究发现，高岭石的类型、反应效果和插层复合物的性质[15]。高岭石经插层后可以显著和物理稳定性以及表面结构等性质[16]。可将无机或有机物插入[18][19][20][21][22]

原理图,高岭石,纳米,二步法

内蒙古大学硕士毕业论文2 高岭石的修饰(插层，接枝和季铵化)和剥离过程[4Modification (Intercalation, Grafting, and QuaternarizaKaolinite形成纳米管的报道[50]。Abukhadra 等[51]以高岭高岭石纳米卷。合成的高岭石纳米卷长约 50，内径范围为 2~20nm 左右。合成的高岭石纳作为 5-氟尿嘧啶(5FU)的有效抗癌载体。Ku六烷基三甲基氯化铵(CTAC)插层剥离一步合

无载体,吸附CO,总趋势,金属

66]。一些作者推导了 Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson (L式，描述线性和支链烷烃、烯烃和醇的产品分布[59]。将反应物的模型在文献中非常少见，但是它们对于理解和建模这个过程可调控限制了 FTS 在合成产物中的应用。例如，柴油燃料主要合成则可能会从 CH4到 C60-C80固体蜡类无选择性的生成产物[Co 和 Ru 等催化剂会明显偏离这一理想分布[68,69]。Iglesia 等[70]动力学模型解释了 ASF 规律的偏差，它定量地描述了密度、颗情况。反应活性组分研究下，第 VIII 族金属在一氧化碳氢化反应过程中都具有明显的活反应过程中较为活跃的金属[71]。FTS 主要发生以下两个反应：

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