以水滑石为前驱体制备镍基催化剂及其加氢脱氧性能研究

日期: 2024-06-11 09:17:28|浏览: 83|编号: 73301

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以水滑石为前驱体制备镍基催化剂及其加氢脱氧性能研究

概括:

面对化石能源的枯竭和能源需求的不断增长,发展替代能源是必然趋势。生物质作为一种分布广泛、可再生、廉价的资源引起了人们的关注,但生物质热解得到的油品中含有大量的含氧化合物,降低了油品的热稳定性和热值,大大影响了其燃烧性能。油品质量的升级需要通过加氢脱氧脱除氧原子。镍基催化剂由于加氢脱氧程度高、不含硫、价格低廉,被视为最有前途的非贵金属加氢脱氧催化剂。本文提出了一种以水滑石为前驱体,通过热解还原制备高活性催化剂的方法,与传统的制备负载型催化剂的方法相比,具有三个优点:(1)活性颗粒均匀分散在载体上——通过煅烧还原,活性金属可以在分子水平上高度分散;(2)具有强的金属-载体相互作用——这样可以避免金属颗粒的团聚; (3)粒径可控且特殊形貌来源于母体水滑石的规则形貌,制备工艺简单廉价,适合大规模生产。本文主要以醚类化合物苯甲醚的加氢脱氧为模型反应,探究水滑石制备的镍基催化剂的催化性能,并对催化剂及前驱体的结构进行了表征。结果表明,催化剂上确实存在较强的金属-载体相互作用。TEM结果表明,粒径随Ni含量的增加而增大,所得催化剂中镍颗粒分布较好(3-10nm)。在200-280℃、2MPa的反应条件下对CO键的断裂活性较高。此外,我们发现该催化剂抗积碳能力强,且易于再生。为了提高脱氧活性,我们还考察了钼氧化物的掺入对催化剂的影响。 采用离子交换法以镍铝-对苯二甲酸水滑石为原料制备七钼酸水滑石,再经煅烧还原得到催化剂。通过对催化剂中钼含量的定量分析发现,催化剂中钼含量的提高有利于苯甲醚的加氢脱氧转化,催化剂的稳定性也随之提高。通过对催化剂的表征认为这是钼氧化物本身与金属Ni之间Mars-van氧化还原循环的协同作用,而钼的引入使得煅烧还原后镍颗粒变得更小。在反应过程中发现温度的变化引起了反应转化率的强烈上升,表明在一定的温度范围内主反应路径可能发生了变化,出现了环己烷到苯的路径。同时,我们对以上两种催化剂进行了拟一级反应动力学分析,以验证我们的假设。 研究发现,钼的加入降低了反应的活化能,且当温度高于280℃时,苯与环己烷的反应方向发生改变。

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