表面活性剂对双金属硫化物加氢脱氧影响的研究

发布时间：2020-11-18 19:08

　　 由于能源消耗和环境污染的加剧,将生物质快速热解而成的生物油被认为是最具潜力的用于替代燃油和化学品生产的原料,引起了极大的关注。然而,该生物油中氧含量高,导致一些不足,如低热值,腐蚀性等,不能直接用作运输燃料,催化加氢脱氧(HDO)是在氢气存在下从生物油中选择性地除去氧原子的有效技术。由于酚是木质素生物质的的主要单体,且酚中C-OH键的断裂比其他C-O键更难,选择酚类作为模型化合物来研究生物质油的脱氧具有典型代表性。硫化物作为一种廉价的催化剂,在加氢脱氧反应中表现出较好的催化活性。但该类催化剂的活性与结构形貌密切相关,本论文主要研究加入表面活性剂对催化剂结构与活性的影响。首先,在一步水热法制备Ni-Mo-S催化剂过程中加入不同质量的十二烷基苯磺酸钠(SDBS),采用XRD、SEM、TEM和BET表征分析结构与形貌。以对甲基苯酚的HDO反应为探针,研究其加氢脱氧性能。结果发现:SDBS的加入增加了催化剂的比表面积,催化剂中NiS2的晶粒尺寸随着SDBS加入量的增加而增大。加入SDBS的量为0.3g时的Ni-Mo-S具有最高的催化活性:在温度275℃与氢气压力4.0 MPa条件下,脱氧率高达94.9%。根据产物变化规律,得出对甲基苯酚在Ni-Mo-S催化剂上的加氢脱氧反应按加氢-脱水(HYD)和直接脱氧(DDO)两条路径进行,随SDBS量的增加,HYD路径增强,HDO路径减弱,即SDBS能提高Ni-Mo-S的脱氧活性及加氢产物的选择性。其次,在Co-Mo-S催化剂的制备过程中加入表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP),制备出了具有不同微观形貌的Co-Mo-S催化剂。XRD、拉曼光谱、元素组成、TEM等结果表明,加入PVP后,催化剂表面覆盖了一层碳,提高了催化剂的疏水性。在对乙基苯酚的HDO反应中,DDO路径为主反应路径。在250℃下,原料的转化率达96.6%,且产物乙苯的选择性达99.3%,相对于HYD路径氢气消耗量大大的减少。催化剂的高活性主要是因为该催化剂具有较强的疏水性,重复性使用实验中得到进一步证明。加入PVP后,循环使用了3次,转化率只下降了2%左右。表现出较好的稳定性,因此制备出强疏水性的催化剂有利于提高HDO活性及稳定性。
【学位单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TQ511.1
【部分图文】：

图 2.2 Ni-Mo 双金属硫化物催化剂的 SEM 和 TEM 图像钼双金属催化剂的形态是使用扫描电镜和透射电镜观察，o-S 显示空心球体形态直径 1.5μm 和壁厚为 0.4μm。这种形状亚基的自组装形成。在添加 SDBS 后，如 Ni-Mo-S-0.2，EM 硫化镍钼双金属催化剂的图像。球体形态消失了，但出 0.6μm 粒子。Ni-Mo-S-0.3 形成了一个宽松的花状的架构成的。根据可能的形成机制基于 Mo 硫化物在前面的文献如下：（1）成核和生长为初级的纳米粒子，（2）定向生成空心球体。2.2 中的不同形态相比，第三步纳米片材自组是形成最终的为 SDBS 具有芳族头基，疏水尾部，所以它可以插入纳米有效抑制纳米片材的聚合。因此，空心球体被打碎，然后花状，此外，由于苯环的高度离域 π 电子和硫原子的外部，SDBS 可以产生与 MoS42-阴离子的相互作用。这种相互

18图 2.3 Ni-Mo 双金属硫化物催化剂的 HRTEM 图像为进一步探讨 SDBS 对 Ni-Mo 双金属硫化物催化剂微观结构的影响，制备的样品用 HRTEM 表征，如图 2.3 所有的图像呈现两种平行的边线：一组的层间距离 0.65—0.72nm，另一个晶面间距为 0.27 nm。分别描述二硫化钼平面和二硫化镍立方面。这些也表明，镍和钼分别存在于的硫化物相中。重要的是 SDBS 增加数量，二硫化钼的平面层间距离增大，这是 SDBS 头基芳香性造成的。在 SDBS的存在下，这个头基充当一个剥离剂并插入纳米片的夹层中以破坏 Mo-S 层间的

Co-Mo-S-0 和 Co-Mo-S-0.4 的微观结构也通过高分辨 TEM（HRTEM）进一步研究。如图 3.5a 所示，分别对应于 CoS2的（210）面和 MoS2的（002）面[80,81]，分别具有 0.22nm 和 0.63nm 的平面间隔的两组晶格条纹。Co-Mo-S-0.4（图 3.5b）的 HRTEM 图像还呈现了 MoS2（002）和 CoS2（210）两个晶格条纹面。此外，图 3. 5c 显然表明涂层碳层在表面。这表明 Co-Mo-S-0 和 Co-Mo-S-0.4 共存 MoS2
【参考文献】

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本文编号：2889088