植物油氫化脫氧合成可替代航空煤油研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著化石燃料的逐漸枯竭以及全球環(huán)境污染問(wèn)題的日益嚴(yán)重，研究清潔能源來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石燃料越來(lái)越受到人們重視。植物油作為一種可再生的生物質(zhì)，其氫化脫氧合成替代能源受到研究者青睞。在此過(guò)程中，催化劑是植物油提質(zhì)改性的關(guān)鍵因素，因此提高催化劑活性從而提高植物油氫化脫氧的轉(zhuǎn)化率和選擇性成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。本文以催化劑的活性金屬和載體為研究對(duì)象，深入探討了活性金屬和載體在植物油氫化脫氧中的作用以及載體對(duì)活性金屬的影響規(guī)律，為調(diào)控植物油氫化脫

2、氧合成高性能生物質(zhì)燃料提供一定的理論指導(dǎo)。
　　本文分別以Ni摻雜Pt和Ni摻雜Mo為活性金屬，研究了催化劑中活性金屬組分在植物油氫化脫氧中的作用。結(jié)果表明NiPt雙金屬催化劑的氫化脫氧路徑主要為脫羧和加氫脫羰，脫羧選擇性最高可以達(dá)到62％，催化劑中高價(jià)態(tài)的Pt（Pt2+和Pt4+）有利于脫羧反應(yīng)的進(jìn)行，低價(jià)態(tài)的Pt（Pt0）有利于加氫脫羰反應(yīng)的進(jìn)行；NiMo雙金屬催化劑的氫化脫氧路徑主要為脫羧和加氫脫氧，脫羧選擇性最高可以達(dá)到4

3、1%，催化劑中高價(jià)態(tài)的Mo（NiMoO4-和MoO3）可以提高脫羧反應(yīng)選擇性，而低價(jià)態(tài)的Mo（Mo4+）可以提高加氫脫氧的選擇性。H2-TPR和TEM的測(cè)試結(jié)果表明活性金屬與載體的作用力和金屬的分散度是影響脫羧選擇性的重要因素，活性金屬與載體的作用力越強(qiáng)，金屬的分散度越大，脫羧反應(yīng)選擇性越高。研究還發(fā)現(xiàn)，催化劑的載體通過(guò)其酸性和表面基團(tuán)影響活性金屬的狀態(tài)從而影響植物油氫化脫氧路徑。
　　通過(guò)水熱法合成了多級(jí)孔ZSM-5，并研究了其

4、作為載體負(fù)載NiMo活性金屬對(duì)植物油氫化過(guò)程的影響。由于水熱法合成的ZSM-5是由小晶粒組成的球狀團(tuán)簇，其中相互連通的晶間介孔和晶體內(nèi)介孔能有效抑制脫氧產(chǎn)物的深度裂解，從而得到高選擇性的航空煤油組分C9-C15（45%）。為了更加簡(jiǎn)單有效地獲得多級(jí)孔ZSM-5，論文還對(duì)商業(yè)ZSM-5進(jìn)行了NaOH堿處理和NH4NO3銨交換處理，調(diào)控了ZSM-5中孔道結(jié)構(gòu)和酸性分布，并探究了其作為催化劑載體對(duì)植物油氫化的影響規(guī)律。堿處理擴(kuò)大了ZSM-5的

5、晶內(nèi)介孔孔徑，負(fù)載NiMo后用作催化劑在植物油氫化過(guò)程中可以抑制裂解反應(yīng)，并促進(jìn)C2-C8烯烴之間的芳構(gòu)化反應(yīng)，從而提高有機(jī)液相的收率，得到與水熱法合成的多級(jí)孔ZSM-5催化劑相近的C9-C15烴類(lèi)的選擇性（46%）。銨交換可以選擇性提高ZSM-5中Br-nsted酸量而不改變Lewis酸量，結(jié)果得到芳烴化合物的選擇性隨著B(niǎo)r-nsted酸量的增多而提高，而Lewis酸量影響環(huán)烷烴的生成。在此基礎(chǔ)上提出了芳烴的生成機(jī)理：在植物油氫化過(guò)程