酸碱双功能催化剂的制备及在纤维素热解中的应用
发布时间：2020-12-09 19:08
生物质能是一种很有前景的碳基替代能源和来源充足的化工原料,其开发利用备受关注。催化热解是有较高转化效率的生物质热转化技术,酸碱双功能催化剂对生物质热解形成精细化学品具有定向作用,将催化剂制备成核壳型能有效的减弱酸性和碱性中心的相互影响。本课题首先通过浸渍法制备了不同碳酸钾负载量和焙烧温度K2CO3/MgO-SiO2固体碱催化剂,然后采用水热合成法在固体碱上包覆一层介孔壳层,掺杂ZnCl2,制备了酸碱双功能催化剂Zn-MS@K2CO3/MgO-SiO2。利用FT-IR、XRD、SEM和BET等方法表征催化剂,并采用Hammett指示剂法和程序升温脱附法分析其酸碱性能,通过热重实验分析了纤维素催化热解的情况。主要得出了以下结论:K2CO3/MgO-SiO2固体碱催化剂为纳米微球,直径在150 nm到250 nm之间,K2CO3的负...
【文章来源】：武汉工程大学湖北省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 文献综述
1.1 生物质能概述
1.1.1 生物质能特点与意义
1.1.2 生物质热解技术
1.1.3 纤维素热解的基本过程
1.1.4 生物质热解获得的化学品
1.2 用于生物质热解的催化剂
1.2.1 碱金属催化剂
1.2.2 氧化物催化剂
1.2.3 分子筛催化剂
1.3 酸碱双功能催化剂研究进展
1.3.1 酸、碱中心在不同载体上
1.3.2 酸、碱中心在同一载体上
1.3.3 核壳型
1.3.4 酸碱协同催化作用的影响因素
1.4 介孔核壳材料研究进展
1.4.1 长链有机硅烷为致孔剂
1.4.2 表面活性剂为致孔剂
1.5 本课题的提出及意义
1.5.1 选题背景与意义
1.5.2 研究内容
第2章 实验部分
2.1 试剂与设备
2.1.1 试剂与材料
2.1.2 仪器与设备
2.2 分析方法
2.2.1 催化剂的物化性能表征方法
2.2.2 催化剂的催化性能测试方法
第3章 固体碱及酸碱双功能催化剂的合成及表征
2CO3/MgO-SiO2固体碱的合成"> 3.1 K2CO3/MgO-SiO2固体碱的合成
3.1.1 合成工艺图
2CO3/MgO-SiO2的制备过程"> 3.1.2 K2CO3/MgO-SiO2的制备过程
2CO3/MgO-SiO2固体碱的表征"> 3.2 K2CO3/MgO-SiO2固体碱的表征
2CO3/MgO-SiO2的FT-IR分析"> 3.2.1 K2CO3/MgO-SiO2的FT-IR分析
2CO3/MgO-SiO2的XRD分析"> 3.2.2 K2CO3/MgO-SiO2的XRD分析
2CO3/MgO-SiO2的SEM分析"> 3.2.3 K2CO3/MgO-SiO2的SEM分析
2CO3/MgO-SiO2的BET分析"> 3.2.4 K2CO3/MgO-SiO2的BET分析
2CO3/MgO-SiO2酸碱双功能催化剂的合成"> 3.3 Zn-MS@ K2CO3/MgO-SiO2酸碱双功能催化剂的合成
2CO3/MgO-SiO2的制备"> 3.3.1 Zn-MS @ K2CO3/MgO-SiO2的制备
2CO3/MgO- SiO2的效果图"> 3.3.2 Zn-MS@ K2CO3/MgO- SiO2的效果图
2CO3/MgO- SiO2的FT-IR分析"> 3.3.3 Zn-MS@ K2CO3/MgO- SiO2的FT-IR分析
2CO3/MgO-SiO2的SEM分析"> 3.3.4 Zn-MS@ K2CO3/MgO-SiO2的SEM分析
2CO3/MgO- SiO2的BET分析"> 3.3.5 Zn-MS @ K2CO3/MgO- SiO2的BET分析
3.4 本章小结
第4章 催化剂表面酸碱强度测定
4.1 指示剂法测定酸碱度
4.1.1 苯甲酸法测定碱度
4.1.2 丁胺法测定酸度
4.2 程序升温脱附法测定酸碱度
2-TPD-MS表征"> 4.2.1 CO2-TPD-MS表征
3-TPD表征"> 4.2.2 NH3-TPD表征
4.3 本章小结
第5章 固体碱及酸碱双功能催化剂对纤维素热解的影响
5.1 热解纤维素制备羟基丙酮
5.1.1 固体碱对羟基丙酮产率的影响
5.1.2 酸碱双功能催化剂对羟基丙酮的产率的影响
5.2 热重分析
2CO3/MgO-SiO2对纤维素热解的影响"> 5.2.1 K2CO3/MgO-SiO2对纤维素热解的影响
2CO3/MgO-SiO2对纤维素热解的影响"> 5.2.2 Zn-MS@ K2CO3/MgO-SiO2对纤维素热解的影响
5.3 纤维素催化热解的动力学
5.3.1 动力学概述
5.3.2 动力学分析
5.4 本章小结
第6章 结论与建议
6.1 结论
6.2 建议
参考文献
攻读硕士期间已发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质快速热解制糠醛的实验研究及理论探讨综述[J]. 董晓晨,叶小宁,蒋晓燕,胡斌,陆强,董长青. 生物质化学工程. 2015(05)
[2]MgO/APT催化剂酸碱性质对1,4-丁二醇单醋酸酯转化反应的影响[J]. 师改琴,贾志奇,赵永祥. 工业催化. 2015(05)
[3]改性ZSM-5催化热解生物质和低密度聚乙烯实验研究[J]. 周国强,姚维坤,李剑,王玉珏. 可再生能源. 2015(03)
[4]分子筛固体碱催化制备生物柴油的研究进展[J]. 李川,万新军,汪向阳,任玉洁,周菁. 应用化工. 2013(11)
[5]生物质能开发利用的概况及展望[J]. 魏伟,张绪坤,祝树森,马怡光. 农机化研究. 2013(03)
[6]K2CO3/γ-Al2O3催化棕榈油和甲醇酯交换反应制备生物柴油[J]. 魏瑞平,徐波,肖国民. 生物加工过程. 2010(06)
[7]核-壳结构型复合材料的制备与应用[J]. 张健,张雄福,涂敏. 现代化工. 2010(08)
[8]不同种类分子筛催化热解纤维素[J]. 刘小娟,于凤文,罗瑶,计建炳. 化工进展. 2010(S1)
[9]四种金属氯化物对纤维素快速热解的影响(Ⅱ) 机理分析[J]. 陆强,张栋,朱锡锋. 化工学报. 2010(04)
[10]新型有机-无机杂化碱性介孔材料的合成——空间位阻对催化性能的影响[J]. 邵艳秋,王虹苏,管景奇,于小芳,刘恒,阚秋斌. 高等学校化学学报. 2010(03)
博士论文
[1]贵金属负载型微孔—介孔复合核壳结构材料：设计合成及催化一锅反应研究[D]. 彭洪根.华东师范大学 2013
[2]酸碱双功能多相催化剂的合成，表征及催化应用[D]. 尚凡朋.吉林大学 2012
[3]酸碱双功能介孔材料的合成、表征及在羟醛缩合反应中的催化应用[D]. 于小芳.吉林大学 2012
[4]木质纤维类生物质定向热解行为研究[D]. 刘军利.中国林业科学研究院 2011
[5]生物质选择性热解液化的研究[D]. 陆强.中国科学技术大学 2010
[6]非均相酸碱催化剂协同催化Aldol反应[D]. 李华.大连理工大学 2009
[7]纤维素热裂解机理试验研究[D]. 廖艳芬.浙江大学 2003
硕士论文
[1]双模型介孔SiO2固体碱的制备与表征及其在合成生物柴油中的应用[D]. 陈东.北京工业大学 2013
[2]固体碱催化剂及酸碱双功能催化剂的制备与应用[D]. 杨任全.上海师范大学 2013
[3]酸碱双功能介孔材料的制备、表征及催化应用研究[D]. 王春花.吉林大学 2013
[4]生物质催化热解实验研究[D]. 任献涛.郑州大学 2012
[5]选择性催化热解生物质制备高附加值化学品[D]. 汪志.中国科学技术大学 2011
本文编号：2907346
【文章来源】：武汉工程大学湖北省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 文献综述
1.1 生物质能概述
1.1.1 生物质能特点与意义
1.1.2 生物质热解技术
1.1.3 纤维素热解的基本过程
1.1.4 生物质热解获得的化学品
1.2 用于生物质热解的催化剂
1.2.1 碱金属催化剂
1.2.2 氧化物催化剂
1.2.3 分子筛催化剂
1.3 酸碱双功能催化剂研究进展
1.3.1 酸、碱中心在不同载体上
1.3.2 酸、碱中心在同一载体上
1.3.3 核壳型
1.3.4 酸碱协同催化作用的影响因素
1.4 介孔核壳材料研究进展
1.4.1 长链有机硅烷为致孔剂
1.4.2 表面活性剂为致孔剂
1.5 本课题的提出及意义
1.5.1 选题背景与意义
1.5.2 研究内容
第2章 实验部分
2.1 试剂与设备
2.1.1 试剂与材料
2.1.2 仪器与设备
2.2 分析方法
2.2.1 催化剂的物化性能表征方法
2.2.2 催化剂的催化性能测试方法
第3章 固体碱及酸碱双功能催化剂的合成及表征
2CO3/MgO-SiO2固体碱的合成"> 3.1 K2CO3/MgO-SiO2固体碱的合成
3.1.1 合成工艺图
2CO3/MgO-SiO2的制备过程"> 3.1.2 K2CO3/MgO-SiO2的制备过程
2CO3/MgO-SiO2固体碱的表征"> 3.2 K2CO3/MgO-SiO2固体碱的表征
2CO3/MgO-SiO2的FT-IR分析"> 3.2.1 K2CO3/MgO-SiO2的FT-IR分析
2CO3/MgO-SiO2的XRD分析"> 3.2.2 K2CO3/MgO-SiO2的XRD分析
2CO3/MgO-SiO2的SEM分析"> 3.2.3 K2CO3/MgO-SiO2的SEM分析
2CO3/MgO-SiO2的BET分析"> 3.2.4 K2CO3/MgO-SiO2的BET分析
2CO3/MgO-SiO2酸碱双功能催化剂的合成"> 3.3 Zn-MS@ K2CO3/MgO-SiO2酸碱双功能催化剂的合成
2CO3/MgO-SiO2的制备"> 3.3.1 Zn-MS @ K2CO3/MgO-SiO2的制备
2CO3/MgO- SiO2的效果图"> 3.3.2 Zn-MS@ K2CO3/MgO- SiO2的效果图
2CO3/MgO- SiO2的FT-IR分析"> 3.3.3 Zn-MS@ K2CO3/MgO- SiO2的FT-IR分析
2CO3/MgO-SiO2的SEM分析"> 3.3.4 Zn-MS@ K2CO3/MgO-SiO2的SEM分析
2CO3/MgO- SiO2的BET分析"> 3.3.5 Zn-MS @ K2CO3/MgO- SiO2的BET分析
3.4 本章小结
第4章 催化剂表面酸碱强度测定
4.1 指示剂法测定酸碱度
4.1.1 苯甲酸法测定碱度
4.1.2 丁胺法测定酸度
4.2 程序升温脱附法测定酸碱度
2-TPD-MS表征"> 4.2.1 CO2-TPD-MS表征
3-TPD表征"> 4.2.2 NH3-TPD表征
4.3 本章小结
第5章 固体碱及酸碱双功能催化剂对纤维素热解的影响
5.1 热解纤维素制备羟基丙酮
5.1.1 固体碱对羟基丙酮产率的影响
5.1.2 酸碱双功能催化剂对羟基丙酮的产率的影响
5.2 热重分析
2CO3/MgO-SiO2对纤维素热解的影响"> 5.2.1 K2CO3/MgO-SiO2对纤维素热解的影响
2CO3/MgO-SiO2对纤维素热解的影响"> 5.2.2 Zn-MS@ K2CO3/MgO-SiO2对纤维素热解的影响
5.3 纤维素催化热解的动力学
5.3.1 动力学概述
5.3.2 动力学分析
5.4 本章小结
第6章 结论与建议
6.1 结论
6.2 建议
参考文献
攻读硕士期间已发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质快速热解制糠醛的实验研究及理论探讨综述[J]. 董晓晨,叶小宁,蒋晓燕,胡斌,陆强,董长青. 生物质化学工程. 2015(05)
[2]MgO/APT催化剂酸碱性质对1,4-丁二醇单醋酸酯转化反应的影响[J]. 师改琴,贾志奇,赵永祥. 工业催化. 2015(05)
[3]改性ZSM-5催化热解生物质和低密度聚乙烯实验研究[J]. 周国强,姚维坤,李剑,王玉珏. 可再生能源. 2015(03)
[4]分子筛固体碱催化制备生物柴油的研究进展[J]. 李川,万新军,汪向阳,任玉洁,周菁. 应用化工. 2013(11)
[5]生物质能开发利用的概况及展望[J]. 魏伟,张绪坤,祝树森,马怡光. 农机化研究. 2013(03)
[6]K2CO3/γ-Al2O3催化棕榈油和甲醇酯交换反应制备生物柴油[J]. 魏瑞平,徐波,肖国民. 生物加工过程. 2010(06)
[7]核-壳结构型复合材料的制备与应用[J]. 张健,张雄福,涂敏. 现代化工. 2010(08)
[8]不同种类分子筛催化热解纤维素[J]. 刘小娟,于凤文,罗瑶,计建炳. 化工进展. 2010(S1)
[9]四种金属氯化物对纤维素快速热解的影响(Ⅱ) 机理分析[J]. 陆强,张栋,朱锡锋. 化工学报. 2010(04)
[10]新型有机-无机杂化碱性介孔材料的合成——空间位阻对催化性能的影响[J]. 邵艳秋,王虹苏,管景奇,于小芳,刘恒,阚秋斌. 高等学校化学学报. 2010(03)
博士论文
[1]贵金属负载型微孔—介孔复合核壳结构材料：设计合成及催化一锅反应研究[D]. 彭洪根.华东师范大学 2013
[2]酸碱双功能多相催化剂的合成，表征及催化应用[D]. 尚凡朋.吉林大学 2012
[3]酸碱双功能介孔材料的合成、表征及在羟醛缩合反应中的催化应用[D]. 于小芳.吉林大学 2012
[4]木质纤维类生物质定向热解行为研究[D]. 刘军利.中国林业科学研究院 2011
[5]生物质选择性热解液化的研究[D]. 陆强.中国科学技术大学 2010
[6]非均相酸碱催化剂协同催化Aldol反应[D]. 李华.大连理工大学 2009
[7]纤维素热裂解机理试验研究[D]. 廖艳芬.浙江大学 2003
硕士论文
[1]双模型介孔SiO2固体碱的制备与表征及其在合成生物柴油中的应用[D]. 陈东.北京工业大学 2013
[2]固体碱催化剂及酸碱双功能催化剂的制备与应用[D]. 杨任全.上海师范大学 2013
[3]酸碱双功能介孔材料的制备、表征及催化应用研究[D]. 王春花.吉林大学 2013
[4]生物质催化热解实验研究[D]. 任献涛.郑州大学 2012
[5]选择性催化热解生物质制备高附加值化学品[D]. 汪志.中国科学技术大学 2011
本文编号：2907346
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