炭载体结构和钡助剂对钌基氨合成催化剂的影响
发布时间：2020-12-25 05:02
钌炭催化剂由于在低温低压条件下具有高活性的优点而被誉为第二代氨合成催化剂。Ru纳米粒子与炭载体及助剂的相互作用对钌催化剂的氨合成反应性能有着显著的影响。本文通过引入杂原子官能团和热处理的方式,对炭载体进行表面结构的调控,研究了炭载体的表面结构和Ba助剂对炭负载钌催化剂氨合成性能的影响,得到了以下结果:（1）采用液相氧化和高温热处理的方法制备了富含缺陷的碳纳米管,研究了碳纳米管表面缺陷结构对Ru纳米粒子及氨合成性能的影响。碳纳米管表面缺陷位不仅可以稳定Ru纳米粒子,还可以提高氨合成活性,在450 oC、10 MPa和10000 h-1条件下,Ba-Ru/CNTs-D的TOF值为0.30 s-1。（2）采用Ba（NO3）2辅助高温热处理的方法,在活性炭表面引入缺陷结构的同时负载Ba助剂。活性炭表面缺陷的引入同样可以达到稳定Ru纳米粒子的作用,同时还可以增强Ba助剂的供电子能力及与炭载体之间的相互作用力,从而提高氨合成活性。Ru/（8Ba-AC）-T的TOF值较8Ba-Ru/AC相比...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钌催化剂中助剂或载体化合物的电负性与氨合成速率的关系
图 1-2 Ru 表面 K 助剂活化 N2的作用模型图[24]Figure 1-2. A model of Ru surface K promoter to activate N2此外，钌基催化剂中最常用的碱土金属助剂为 Ba 助剂，而 Ba(NO3)2是 Ba 前体，一般采用浸渍法引入 Ba 助剂于催化剂中。由于含 Ba助剂的剂在氨合成中比 K促进的钌炭催化剂更具活性[25]，而且钌催化剂中 Ba入可以提高金属 Ru 的分散度，阻止 Ru 的烧结，抑制炭载体的甲烷化催化剂的热稳定性[23]。因此 Ba助剂促进的钌炭催化剂受到了广泛研究钌催化剂中 Ba 助剂的负载量对氨合成性能有较大的影响，而助剂的负剂本身的化学性质有很大的关系。如 Ru/AC 体系，高冬梅[26]认为当 Ba载量为 2-4 wt%时，其氨合成性能最佳；而随着 Ba 助剂的负载量提高性能会有不同程度的降低。图 1-3给出了 Ba助剂在 Ru/C 催化剂表面的含量之间的关系图，Ba 助剂的含量过高就会覆盖催化剂表面的活性中 BaO的熔点高，流淌度小，少量的助剂就可以与 Ru和炭的界面相接触生有效的活性中心；而过量的 BaO就会覆盖催化剂表面的 Ru物种，从化剂的氨合成性能[27]。虽然少量的 Ba助剂可以显著提高钌催化剂的氨
钌基催化剂中最常用的碱土金属助剂为 Ba 助剂，而 Ba(NO3)2是最常用的 Ba 前体，一般采用浸渍法引入 Ba 助剂于催化剂中。由于含 Ba助剂的钌炭催化剂在氨合成中比 K促进的钌炭催化剂更具活性[25]，而且钌催化剂中 Ba助剂的引入可以提高金属 Ru 的分散度，阻止 Ru 的烧结，抑制炭载体的甲烷化，并提高催化剂的热稳定性[23]。因此 Ba助剂促进的钌炭催化剂受到了广泛研究。钌催化剂中 Ba 助剂的负载量对氨合成性能有较大的影响，而助剂的负载量与助剂本身的化学性质有很大的关系。如 Ru/AC 体系，高冬梅[26]认为当 Ba助剂的负载量为 2-4 wt%时，其氨合成性能最佳；而随着 Ba 助剂的负载量提高，氨合成性能会有不同程度的降低。图 1-3给出了 Ba助剂在 Ru/C 催化剂表面的分布与其含量之间的关系图，Ba 助剂的含量过高就会覆盖催化剂表面的活性中心，因为 BaO的熔点高，流淌度小，少量的助剂就可以与 Ru和炭的界面相接触，从而产生有效的活性中心；而过量的 BaO就会覆盖催化剂表面的 Ru物种，从而降低催化剂的氨合成性能[27]。虽然少量的 Ba助剂可以显著提高钌催化剂的氨合成性能，但其中 Ba助剂的作用机理仍然存在疑问，因为 Ba助剂的存在形式、作用机理及在氨合成条件下所位于催化剂上的位置难以确定。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氮掺杂多孔炭材料的制备及在多相催化中的应用[J]. 杨勇,王言,蓝国钧,李健,李瑛. 化学通报. 2016(10)
[2]介孔炭的孔结构对其负载的Ru基氨合成催化剂性能的影响[J]. 周亚萍,蓝国钧,周斌,姜维,韩文锋,刘化章,李瑛. 催化学报. 2013(07)
[3]氮掺杂碳纳米管对其负载的Ru催化剂上合成氨的促进作用[J]. 高伟洁,郭淑静,张洪波,潘秀莲,包信和. 催化学报. 2011(08)
[4]氮化硼载体对Ru-Ba/BN氨合成催化剂性能的影响[J]. 徐春凤,欧阳亮,张佳,周斌,李瑛,刘化章. 催化学报. 2010(06)
[5]浸渍次序对钴基催化剂F-T合成催化性能的影响[J]. 李晨,应卫勇,房鼎业. 河南化工. 2008(02)
[6]活性炭表面改性对钌基氨合成催化剂的影响[J]. 郑超,王榕,荣成,魏可镁. 工业催化. 2005(10)
[7]钌基氨合成催化剂载体研究进展[J]. 荣成,郑超,王榕. 广东化工. 2005(01)
[8]合成氨催化剂研究的新进展[J]. 刘化章. 催化学报. 2001(03)
博士论文
[1]氮掺杂多孔炭材料的制备、表征及性能研究[D]. 袁晓玲.吉林大学 2012
硕士论文
[1]氮掺杂活性炭材料的制备及性能研究[D]. 郭晓娜.贵州大学 2016
[2]中孔钌炭催化剂的制备及加氢性能的研究[D]. 周亚萍.浙江工业大学 2015
[3]炭载体石墨化结构和表面性质调控及对负载金属催化剂催化性能的影响[D]. 姜维.浙江工业大学 2014
[4]活性炭改性及Ru/AC氨合成催化剂的研究[D]. 冯国全.浙江工业大学 2012
[5]低负载量的Ru/AC氨合成催化剂的研究[D]. 欧阳亮.浙江工业大学 2010
[6]钌基氨合成催化剂的制备及其催化性能研究[D]. 高冬梅.浙江工业大学 2004
本文编号：2937009
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钌催化剂中助剂或载体化合物的电负性与氨合成速率的关系
图 1-2 Ru 表面 K 助剂活化 N2的作用模型图[24]Figure 1-2. A model of Ru surface K promoter to activate N2此外，钌基催化剂中最常用的碱土金属助剂为 Ba 助剂，而 Ba(NO3)2是 Ba 前体，一般采用浸渍法引入 Ba 助剂于催化剂中。由于含 Ba助剂的剂在氨合成中比 K促进的钌炭催化剂更具活性[25]，而且钌催化剂中 Ba入可以提高金属 Ru 的分散度，阻止 Ru 的烧结，抑制炭载体的甲烷化催化剂的热稳定性[23]。因此 Ba助剂促进的钌炭催化剂受到了广泛研究钌催化剂中 Ba 助剂的负载量对氨合成性能有较大的影响，而助剂的负剂本身的化学性质有很大的关系。如 Ru/AC 体系，高冬梅[26]认为当 Ba载量为 2-4 wt%时，其氨合成性能最佳；而随着 Ba 助剂的负载量提高性能会有不同程度的降低。图 1-3给出了 Ba助剂在 Ru/C 催化剂表面的含量之间的关系图，Ba 助剂的含量过高就会覆盖催化剂表面的活性中 BaO的熔点高，流淌度小，少量的助剂就可以与 Ru和炭的界面相接触生有效的活性中心；而过量的 BaO就会覆盖催化剂表面的 Ru物种，从化剂的氨合成性能[27]。虽然少量的 Ba助剂可以显著提高钌催化剂的氨
钌基催化剂中最常用的碱土金属助剂为 Ba 助剂，而 Ba(NO3)2是最常用的 Ba 前体，一般采用浸渍法引入 Ba 助剂于催化剂中。由于含 Ba助剂的钌炭催化剂在氨合成中比 K促进的钌炭催化剂更具活性[25]，而且钌催化剂中 Ba助剂的引入可以提高金属 Ru 的分散度，阻止 Ru 的烧结，抑制炭载体的甲烷化，并提高催化剂的热稳定性[23]。因此 Ba助剂促进的钌炭催化剂受到了广泛研究。钌催化剂中 Ba 助剂的负载量对氨合成性能有较大的影响，而助剂的负载量与助剂本身的化学性质有很大的关系。如 Ru/AC 体系，高冬梅[26]认为当 Ba助剂的负载量为 2-4 wt%时，其氨合成性能最佳；而随着 Ba 助剂的负载量提高，氨合成性能会有不同程度的降低。图 1-3给出了 Ba助剂在 Ru/C 催化剂表面的分布与其含量之间的关系图，Ba 助剂的含量过高就会覆盖催化剂表面的活性中心，因为 BaO的熔点高，流淌度小，少量的助剂就可以与 Ru和炭的界面相接触，从而产生有效的活性中心；而过量的 BaO就会覆盖催化剂表面的 Ru物种，从而降低催化剂的氨合成性能[27]。虽然少量的 Ba助剂可以显著提高钌催化剂的氨合成性能，但其中 Ba助剂的作用机理仍然存在疑问，因为 Ba助剂的存在形式、作用机理及在氨合成条件下所位于催化剂上的位置难以确定。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氮掺杂多孔炭材料的制备及在多相催化中的应用[J]. 杨勇,王言,蓝国钧,李健,李瑛. 化学通报. 2016(10)
[2]介孔炭的孔结构对其负载的Ru基氨合成催化剂性能的影响[J]. 周亚萍,蓝国钧,周斌,姜维,韩文锋,刘化章,李瑛. 催化学报. 2013(07)
[3]氮掺杂碳纳米管对其负载的Ru催化剂上合成氨的促进作用[J]. 高伟洁,郭淑静,张洪波,潘秀莲,包信和. 催化学报. 2011(08)
[4]氮化硼载体对Ru-Ba/BN氨合成催化剂性能的影响[J]. 徐春凤,欧阳亮,张佳,周斌,李瑛,刘化章. 催化学报. 2010(06)
[5]浸渍次序对钴基催化剂F-T合成催化性能的影响[J]. 李晨,应卫勇,房鼎业. 河南化工. 2008(02)
[6]活性炭表面改性对钌基氨合成催化剂的影响[J]. 郑超,王榕,荣成,魏可镁. 工业催化. 2005(10)
[7]钌基氨合成催化剂载体研究进展[J]. 荣成,郑超,王榕. 广东化工. 2005(01)
[8]合成氨催化剂研究的新进展[J]. 刘化章. 催化学报. 2001(03)
博士论文
[1]氮掺杂多孔炭材料的制备、表征及性能研究[D]. 袁晓玲.吉林大学 2012
硕士论文
[1]氮掺杂活性炭材料的制备及性能研究[D]. 郭晓娜.贵州大学 2016
[2]中孔钌炭催化剂的制备及加氢性能的研究[D]. 周亚萍.浙江工业大学 2015
[3]炭载体石墨化结构和表面性质调控及对负载金属催化剂催化性能的影响[D]. 姜维.浙江工业大学 2014
[4]活性炭改性及Ru/AC氨合成催化剂的研究[D]. 冯国全.浙江工业大学 2012
[5]低负载量的Ru/AC氨合成催化剂的研究[D]. 欧阳亮.浙江工业大学 2010
[6]钌基氨合成催化剂的制备及其催化性能研究[D]. 高冬梅.浙江工业大学 2004
本文编号：2937009
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