非贵金属丙烷脱氢催化剂的制备及其反应性能研究
发布时间：2021-12-31 22:22
丙烯是生产聚合物、含氧有机物和其他化合物的重要基础工业原料,主要由原油、石脑油的热裂解或催化裂解生产。近年来,丙烯市场缺口逐年增加。丙烷脱氢是工业上增产丙烯的另一条重要路线,可有效缓解丙烯原料对石油资源的过度依赖。最近页岩气的广泛应用再次推动了基于Pt基和CrOx基催化剂的丙烷脱氢工艺的快速发展。然而,贵金属铂资源稀缺,铬在环境中的毒性又很大,因此开发兼具资源和环境优势的新催化剂体系一直是大家努力的方向。钴系催化剂拥有合适的C-H键选择活化能力和较低的脱氢能垒,但钴系催化剂的活性、选择性和稳定性还需进一步提高。本论文利用Fe为助剂,成功制备一系列的CoFe/Al2O3催化剂,提高了Co系催化剂的反应活性和稳定性,并揭示了助剂Fe的独特修饰作用:1.6wt%Fe修饰的5wt%Co/Al2O3催化剂上丙烷转化率可提升至22.5%,丙烯选择性达97.3%,最重要的是丙烷脱氢反应10 h无明显失活;结合UV-vis DRS、XPS、H2-TPR、XRD等表征手段揭...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 能源现状及发展动态
1.2 丙烯的性质、应用及来源
1.3 丙烷直接脱氢
1.3.1 丙烷直接脱氢热力学及机理分析
1.3.2 商业化丙烷脱氢工艺
1.4 直接丙烷脱氢催化剂
1.4.1 Pt基催化剂体系
1.4.2 CrO_x基催化剂体系
1.5 新型丙烷脱氢催化剂体系
1.5.1 Co、Fe基催化剂
1.5.2 金属氮化物、碳化物催化剂
1.6 论文选题及主要研究内容
2 实验方法
2.1 实验药品与实验仪器
2.1.1 实验药品
2.1.2 实验仪器
2.2 载体及催化剂制备方法
2.2.1 载体制备
2.2.2 Co基催化剂制备
2.2.3 高熵金属氮化物(M_xC_yN)催化剂制备
2.3 催化剂结构表征及化学分析
2.3.1 粉末X射线衍射
2.3.2 氮气物理吸附
2.3.3 透射电子显微镜
2.3.4 固体核磁光谱分析
2.3.5 紫外可见漫反射光谱
2.3.6 化学吸附仪
2.3.7 X光电子能谱仪
2.3.8 热重及差热分析
2.4 催化剂性能评价
2.4.1 固定床测试系统
2.4.2 计算方法
3 Fe修饰的Co/Al_2O_3 丙烷脱氢催化剂
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 催化剂制备
3.2.2 催化剂表征
3.2.3 丙烷直接脱氢催化活性测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 Co基催化剂丙烷脱氢反应性能调变
3.3.2 Fe修饰对Co基催化剂结构的影响
3.3.3 Fe修饰对Co基催化剂Co物种配位环境的影响
3.3.4 反应后催化剂分析
3.3.5 Fe修饰作用探究
3.3.6 不饱和配位氧化铝对Co/Al_2O_3催化剂活性协同作用
3.4 本章小结
4 高熵金属氮化物的制备及其丙烷脱氢催化性能研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 催化剂制备
4.2.2 催化剂表征
4.2.3 丙烷直接脱氢催化活性测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 高熵金属氮化物催化剂的结构表征
4.3.2 丙烷脱氢反应性能
4.3.3 丙烷脱氢反应动力学评价
4.3.4 反应后催化剂的表征
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]丙烷催化脱氢制丙烯Pt系催化剂研究进展[J]. 李修仪,周金波,黄剑锋,卜婷婷,马艳捷. 石油炼制与化工. 2019(12)
[2]丙烷直接脱氢催化剂的研究进展（英文）[J]. 胡忠攀,杨丹丹,王政,袁忠勇. Chinese Journal of Catalysis. 2019(09)
[3]世界能源转型与发展——低碳时代下的全球趋势与中国特色[J]. 罗佐县,许萍,邓程程,杨宁,王殿铭. 石油石化绿色低碳. 2019(01)
[4]我国常规与非常规天然气资源潜力、重点领域与勘探方向[J]. 郑民,李建忠,吴晓智,王社教,郭秋麟,于京都,郑曼,陈宁生,易庆. 天然气地球科学. 2018(10)
[5]中国天然气资源勘探开发现状、问题及对策建议[J]. 娄钰,潘继平,王陆新,王思滢. 国际石油经济. 2018(06)
[6]丙烷脱氢制丙烯催化剂研究进展[J]. 李思漩,张惠民,夏蕾,魏波,杨亚馨,王虹,李翠清,宋永吉. 现代化工. 2018(02)
[7]国内外丙烯生产技术进展及市场分析[J]. 杨学萍. 石油化工技术与经济. 2017(06)
[8]烷烃脱氢制烯烃技术及工艺比较[J]. 付磊. 辽宁化工. 2016(09)
[9]丙烷脱氢制丙烯技术的工业化应用[J]. 周保国. 乙烯工业. 2011(02)
[10]SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF BINARY NITRIDES WITH HIGH SPECIFIC SURFACE AREA[J]. 催化学报. 1996(06)
本文编号：3561095
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 能源现状及发展动态
1.2 丙烯的性质、应用及来源
1.3 丙烷直接脱氢
1.3.1 丙烷直接脱氢热力学及机理分析
1.3.2 商业化丙烷脱氢工艺
1.4 直接丙烷脱氢催化剂
1.4.1 Pt基催化剂体系
1.4.2 CrO_x基催化剂体系
1.5 新型丙烷脱氢催化剂体系
1.5.1 Co、Fe基催化剂
1.5.2 金属氮化物、碳化物催化剂
1.6 论文选题及主要研究内容
2 实验方法
2.1 实验药品与实验仪器
2.1.1 实验药品
2.1.2 实验仪器
2.2 载体及催化剂制备方法
2.2.1 载体制备
2.2.2 Co基催化剂制备
2.2.3 高熵金属氮化物(M_xC_yN)催化剂制备
2.3 催化剂结构表征及化学分析
2.3.1 粉末X射线衍射
2.3.2 氮气物理吸附
2.3.3 透射电子显微镜
2.3.4 固体核磁光谱分析
2.3.5 紫外可见漫反射光谱
2.3.6 化学吸附仪
2.3.7 X光电子能谱仪
2.3.8 热重及差热分析
2.4 催化剂性能评价
2.4.1 固定床测试系统
2.4.2 计算方法
3 Fe修饰的Co/Al_2O_3 丙烷脱氢催化剂
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 催化剂制备
3.2.2 催化剂表征
3.2.3 丙烷直接脱氢催化活性测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 Co基催化剂丙烷脱氢反应性能调变
3.3.2 Fe修饰对Co基催化剂结构的影响
3.3.3 Fe修饰对Co基催化剂Co物种配位环境的影响
3.3.4 反应后催化剂分析
3.3.5 Fe修饰作用探究
3.3.6 不饱和配位氧化铝对Co/Al_2O_3催化剂活性协同作用
3.4 本章小结
4 高熵金属氮化物的制备及其丙烷脱氢催化性能研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 催化剂制备
4.2.2 催化剂表征
4.2.3 丙烷直接脱氢催化活性测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 高熵金属氮化物催化剂的结构表征
4.3.2 丙烷脱氢反应性能
4.3.3 丙烷脱氢反应动力学评价
4.3.4 反应后催化剂的表征
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]丙烷催化脱氢制丙烯Pt系催化剂研究进展[J]. 李修仪,周金波,黄剑锋,卜婷婷,马艳捷. 石油炼制与化工. 2019(12)
[2]丙烷直接脱氢催化剂的研究进展（英文）[J]. 胡忠攀,杨丹丹,王政,袁忠勇. Chinese Journal of Catalysis. 2019(09)
[3]世界能源转型与发展——低碳时代下的全球趋势与中国特色[J]. 罗佐县,许萍,邓程程,杨宁,王殿铭. 石油石化绿色低碳. 2019(01)
[4]我国常规与非常规天然气资源潜力、重点领域与勘探方向[J]. 郑民,李建忠,吴晓智,王社教,郭秋麟,于京都,郑曼,陈宁生,易庆. 天然气地球科学. 2018(10)
[5]中国天然气资源勘探开发现状、问题及对策建议[J]. 娄钰,潘继平,王陆新,王思滢. 国际石油经济. 2018(06)
[6]丙烷脱氢制丙烯催化剂研究进展[J]. 李思漩,张惠民,夏蕾,魏波,杨亚馨,王虹,李翠清,宋永吉. 现代化工. 2018(02)
[7]国内外丙烯生产技术进展及市场分析[J]. 杨学萍. 石油化工技术与经济. 2017(06)
[8]烷烃脱氢制烯烃技术及工艺比较[J]. 付磊. 辽宁化工. 2016(09)
[9]丙烷脱氢制丙烯技术的工业化应用[J]. 周保国. 乙烯工业. 2011(02)
[10]SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF BINARY NITRIDES WITH HIGH SPECIFIC SURFACE AREA[J]. 催化学报. 1996(06)
本文编号：3561095
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3561095.html
