鈦、鋯摻雜的SBA-16負(fù)載的鈷基費(fèi)-托合成催化劑的催化性能研究.pdf

1、費(fèi)-托合成是將煤、生物質(zhì)和天然氣間接轉(zhuǎn)換為潔凈液體燃料和化學(xué)品的一種有效途徑。研究表明,催化劑的催化性能受載體的性質(zhì)、活性金屬顆粒大小等因素的影響。TiO2和 ZrO2是常見的費(fèi)-托合成催化劑載體,負(fù)載的催化劑具有優(yōu)異的催化性能。本文將Ti和Zr摻雜到中孔分子篩SBA-16骨架中,改變SBA-16載體的性質(zhì),考察Ti、Zr摻雜對(duì)費(fèi)-托合成催化性能的影響。
　　采用水熱合成法,合成了具有不同Ti、Zr摻雜量的SBA-16多孔材料,并

2、利用這些多孔材料作為載體,采用滿孔浸漬法制備了負(fù)載量為15％的鈷基費(fèi)-托合成催化劑;用X-射線粉末衍射、氮?dú)馕锢砦?脫附、電感耦合等離子體發(fā)射光譜、29Si固體核磁共振、透射電子顯微鏡、氫氣程序升溫還原、氫氣程序升溫脫附和氧滴定等方法對(duì)催化劑和載體進(jìn)行了表征。費(fèi)-托合成催化性能評(píng)價(jià)在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行,研究結(jié)果如下:
　　1.載體的氮?dú)馕锢砦?脫附和透射電子顯微鏡結(jié)果表明,Ti、Zr摻雜到SBA-16骨架中后,SBA-16的有

3、序籠狀結(jié)構(gòu)仍能很好的保持。29Si固體核磁共振圖譜中, Q2、Q3和Q4的化學(xué)位移未發(fā)生明顯的改變,但其相對(duì)強(qiáng)度有所降低,說明Ti和Zr被引入到SBA-16的骨架中,替代了部分的Si原子。電感耦合等離子體發(fā)射光譜結(jié)果表明,該實(shí)驗(yàn)方法合成的材料中Ti、Zr的含量與理論值差別不大。
　　2.催化劑的透射電子顯微鏡結(jié)果表明,多數(shù)Co3O4的顆粒高度分散在SBA-16的孔腔中,并且Co3O4的納米顆粒呈有序的排列。隨著Ti或Zr的摻雜量逐

4、漸增大,氫氣程序升溫還原各步還原的還原峰往高溫偏移,活性金屬與載體的相互作用逐漸增強(qiáng)。催化劑費(fèi)-托合成催化性能測試結(jié)果說明:將 Ti或 Zr摻雜到SBA-16骨架中,使費(fèi)-托合成CO的轉(zhuǎn)化率和C5+的選擇性提高,甲烷的選擇性降低。Ti、Zr浸漬的SBA-16負(fù)載的催化劑的活性低于Ti、Zr摻雜的SBA-16負(fù)載的催化劑的活性。
　　活性金屬納米顆粒的粒徑是影響費(fèi)-托合成催化性能的重要因素之一。以前的研究表明,活性金屬納米顆粒的粒徑

5、經(jīng)常和載體的孔徑、負(fù)載量、制備方法等因素一起變化,這不利于單獨(dú)考察粒徑對(duì)費(fèi)-托合成催化性能的影響。本文合成了具有相同的載體、相同的負(fù)載量而釕粒徑不同的催化劑,來考察釕粒徑對(duì)費(fèi)-托合成催化性能的影響。催化劑的費(fèi)-托合成催化性能在固定床反應(yīng)器中測試,研究結(jié)果如下:
　　釕納米顆粒的 X-射線粉末特征衍射峰的峰強(qiáng)和半峰寬隨著催化劑中檸檬酸浸漬量的增加而增加,說明 Ru粒徑隨著檸檬酸的浸漬量的增加而增大;催化劑的耗氫量隨Ru納米顆粒粒徑增