咔唑加脫氫性能研究.pdf

1、咔唑是一種新型的有機液體儲氫材料，完全氫化時理論質(zhì)量儲氫密度為6.7wt％，達到了DOE對車載儲氫系統(tǒng)的標準，在儲氫領(lǐng)域具有較好的應用前景。本文首先以Raney-Ni為催化劑，對咔唑的加氫性能進行了研究。實驗發(fā)現(xiàn)溶劑十氫萘的加入有利于咔唑加氫反應進行;在170℃-290℃范圍內(nèi)咔唑的加氫量隨著溫度的上升呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，并在250℃達到最大值;在3MPa-6MPa范圍內(nèi)咔唑的加氫量隨壓力的增大而增大;催化劑用量的增加在低用量范圍內(nèi)

2、明顯影響咔唑的吸氫量;8g咔唑在咔唑/十氫萘用量比值為1/5.9、250℃、5MPa和催化劑用量為0.5g的條件下，咔唑的加氫量達到較佳值0.27mol，咔唑加氫轉(zhuǎn)化率為90％。
　　 對咔唑加氫反應動力學的研究表明，咔唑加氫反應是一個由發(fā)生在催化劑顆粒上得化學反應所控制的過程，在本論文的實驗條件下咔唑加氫反應表觀活化能為51.93KJ/mol，表觀動力學方程可表達為:robs=14.94· e-5.193×104/RT·6m/

3、ρpdp·Ce
　　 咔唑可能的加氫產(chǎn)物主要有五種，分別為四氫咔唑、六氫咔唑、八氫咔唑、十氫咔唑和十二氫咔唑，而GC-MS分析結(jié)果只證明了四氫咔唑、八氫咔唑和十二氫咔唑的存在，因此本文利用Gaussian軟件，優(yōu)化了反應物及加氫中間產(chǎn)物的構(gòu)型，計算獲得了熱力學能量，對不同結(jié)構(gòu)的中間產(chǎn)物反應難易程度及穩(wěn)定性做出了合理解釋。
　　 其次，本文研究了在Pd/C的催化作用下咔唑加氫產(chǎn)物的脫氫反應過程，實驗發(fā)現(xiàn)反應溫度越高，起始反

4、應速率越快、總脫氫量越多，但溫度過高不利于脫氫反應的進行，較佳的脫氫溫度是220℃。3ml反應產(chǎn)物在反應溫度為220℃、催化劑用量為11.1wt％的反應條件下，脫氫量為0.14mol，脫氫轉(zhuǎn)化率可達60.5％。脫氫產(chǎn)物以咔唑和四氫咔唑為主。
　　 最后，本文還對脫氫催化劑Pd/Al2O3的制備進行了研究，并利用催化四氫咔唑脫氫實驗測試了催化劑性能。研究表明，在浸漬溫度為60℃、水合肼作為還原劑的條件下制備的1.12wt％ Pd/