介微孔材料負(fù)載鈷及其在F-T合成中的應(yīng)用研究.pdf

1、煤或天然氣轉(zhuǎn)化為合成氣,再經(jīng)費托(F-T)反應(yīng)制備烴類是獲取液體燃料的重要方法。由于F-T產(chǎn)品具有分布寬,選擇性差的特點,因此如何調(diào)控產(chǎn)物的組成是F-T反應(yīng)研究的重點,而這一目標(biāo)的實現(xiàn)依賴于高活性,高選擇性與高穩(wěn)定性催化劑的設(shè)計。
　　通常使用的多孔載體中,微孔分子篩孔徑相對較小存在擴(kuò)散限制,FT反應(yīng)過程易產(chǎn)生甲烷,而介孔分子篩孔徑則相對較大對某些分子不具備空間限域效應(yīng),且水熱穩(wěn)定性差等缺點,限制了它們在F-T合成中的應(yīng)用。因此結(jié)

2、合微孔分子篩結(jié)構(gòu)規(guī)整、水熱穩(wěn)定性高,介孔分子篩孔徑大且分布集中的優(yōu)點,實現(xiàn)孔結(jié)構(gòu)的梯度分布,有望在F-T反應(yīng)中達(dá)到選擇性合成的目的。
　　本論文利用雙模板法,在水熱條件下合成了介微多級孔分子篩(Meso-ZSM-5),采用等體積浸漬法制備了Co/Meso-ZSM-5催化劑,并用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、程序升溫還原(TPR)、X射線熒光衍射(XRF)和N2吸脫附等手段對其進(jìn)行了表征,考察了催化劑在F-T合成中的活性

3、與選擇性,具體工作如下:
　　首先制備了三種不同孔結(jié)構(gòu)的載體(ZSM-5、Al-MCM-41和Meso-ZSM-5),考察了Co/ZSM-5、Co/Al-MCM-41和Co/Meso-ZSM-5催化劑對F-T反應(yīng)性能的差異,發(fā)現(xiàn)載體孔結(jié)構(gòu)對催化劑的選擇性具有重要影響,Co/Meso-ZSM-5催化劑具有較高的C5-18烴選擇性及較低的氣態(tài)烴選擇性,歸因于Co/Meso-ZSM-5催化劑同時具有微孔和介孔結(jié)構(gòu),微孔具有限域作用,介孔

4、有利于長鏈烴的擴(kuò)散。
　　其次考察了二次晶化溫度、介孔模板劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)與正硅酸乙酯(TEOS)的摩爾比、硅鋁比等因素對Meso-ZSM-5孔結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明,隨著二次晶化溫度的升高,載體結(jié)晶性能提高,F-T反應(yīng)中催化劑表現(xiàn)較高的CO轉(zhuǎn)化率及高的C5-18選擇性。隨著CTAB/TEOS摩爾比增加,載體的結(jié)晶度下降,介孔孔徑增大。CTAB/TEOS摩爾比為0.25時,制備的催化劑F-T反應(yīng)活性最高,C5-18