CO2加氫制低碳烯烴Fe基催化劑的設(shè)計、制備與性能研究.pdf

1、CO2加氫經(jīng)逆水煤氣變換反應(yīng)、費-托合成反應(yīng)制備低碳烯烴是CO2循環(huán)利用的途徑之一。但是由于催化劑活性低以及受動力學(xué)限制等影響，存在產(chǎn)物分布寬、副產(chǎn)物CH4、CO選擇性高等問題。此外，初級烯烴產(chǎn)物的二次反應(yīng)如加氫、聚合等也影響目標產(chǎn)物選擇性。
　　本文首先研究了預(yù)處理條件對Fe基催化劑表面性質(zhì)的影響。預(yù)處理條件對催化劑物相結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)和反應(yīng)行為影響顯著。CO2加氫反應(yīng)初期，碳化鐵物種導(dǎo)致的產(chǎn)物烯/烷(O/P)值明顯高于氧化鐵物種

2、，烯烴選擇性較高;與碳化鐵相比，氧化鐵的二次加氫反應(yīng)活性更強。其中，F(xiàn)e5C2物種上烯烴選擇性最高，F(xiàn)e3O4物種上CO2轉(zhuǎn)化率最高。表明CO2加氫符合兩步反應(yīng)機理。
　　采用微波誘導(dǎo)-均勻沉淀法制備了Fe-Zr-K、Fe-Zr-Ce-K系催化劑，提高CO2加氫反應(yīng)活性，改善了產(chǎn)物分布。催化劑顆粒較小且均一，為50-60 nm;可較好的分散鐵活性組分。Zr添加增加了樣品比表面積和孔體積，增強了表面堿性，CO2的吸附能力加強;此外，

3、鐵-鋯物種間的強相互作用降低了催化劑的失活速率，提高了穩(wěn)定性。使用5Fe-1Zr-K催化劑，在H2/CO2=3、320℃、2MPa、1000h-1條件下，CO2轉(zhuǎn)化率及低碳烯烴選擇性分別為54.36％和53.63％，O/P值為6.44，CO選擇性降低到3.00％。
　　CeO2作為結(jié)構(gòu)助劑，抑制了氧化鐵微晶長大，同時使催化劑晶化程度降低，有利于缺陷生成，促進了CO2活化。通過加強逆水煤氣變化反應(yīng)(RWGS)和F-T兩步反應(yīng)催化活性

4、，F(xiàn)e-Zr-Ce-K雙功能催化劑進一步提高了CO2加氫反應(yīng)活性。當(dāng)Fe/Ce=35，CO2轉(zhuǎn)化率和低碳烯烴選擇性分別達57.34％和55.62％，O/P值為7.07。
　　溶劑熱法制備了鐵前驅(qū)物，并在熱處理條件下將其轉(zhuǎn)化為納米級高比表面積的α-Fe203、γ-Fe2O3、Fe3O4空心微球。K/α-Fe2O3催化劑樣品對CO2加氫反應(yīng)的產(chǎn)物C2=-C4=選擇性高達59.30％，O/P值達8.08，C5+選擇性大幅度降低;K/Fe