CO2加氫制低碳烯烴鐵鈷基催化劑的制備和應(yīng)用研究.pdf

1、將CO2轉(zhuǎn)化為低碳烯烴無疑解決了溫室氣體CO2的有效利用問題，還有助于減緩化石資源的消耗，具有環(huán)保、能源、經(jīng)濟等多重意義。本文以不同方法分別制備了負載型和非負載型的鐵鈷基催化劑，通過在固定床反應(yīng)器上評價催化劑的催化性能，并借助XRD、BET、SEM等手段，深入探索催化劑制備條件、催化反應(yīng)條件等對CO2轉(zhuǎn)化率和低碳烯烴選擇性的影響。
　　使用等體積浸漬法制備負載型FeCo/ZSM-5催化劑。從硅鋁比、金屬離子改性方面考察了載體的性能

2、，由4wt％Cu改性的Cu-ZSM-5(25)載體可使催化劑活性最高，說明合適載體需具備中等酸密度的弱酸位。對負載型催化劑的制備條件進行優(yōu)化，結(jié)果表明：適當?shù)靥岣叱晻r間、Fe/Co比、活性組分/載體之比和焙燒溫度有利于提高催化劑的比表面積和孔容、調(diào)控催化劑的活性中心類型、提高活性組分分散度、增強活性組分間相互作用，有效提高了催化性能。FeCo/Cu-ZSM-5催化劑的最佳制備條件為：超聲30min、Fe/Co=4(mol/mol)、活

3、性組分/載體=10(wt%)、焙燒溫度550℃，此時，CO2轉(zhuǎn)化率達52.97%，低碳烯烴選擇性為29.42%。
　　使用EDTA-檸檬酸絡(luò)合溶膠凝膠法制備非負載型的FeCo催化劑(UBC)，在證實了UBC的高低碳烯烴選擇性及鏈增長等特點之后，優(yōu)化UBC的制備條件。結(jié)果表明，合適的凝膠干燥方式、螯合劑pH值、凝膠化溫度、Fe/Co比和焙燒溫度有利于催化劑多孔結(jié)構(gòu)的形成、比表面積的提高、CO2吸附性能的增強等。UBC的最佳制備條件為

4、：冷凍干燥，螯合劑pH=8，凝膠化溫度70℃，F(xiàn)e/Co=4，焙燒溫度600℃，此時，CO2轉(zhuǎn)化率可達78.97%，低碳烯烴選擇性為44.42%。
　　考察反應(yīng)溫度和壓力對催化性能的影響。CO2轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的升高而上升，低碳烯烴的選擇性在350℃出現(xiàn)最大值；反應(yīng)壓力的升高對CO2轉(zhuǎn)化率和低碳烯烴選擇性的提高均有益，在考慮設(shè)備成本和安全性后得到的最佳反應(yīng)壓力分別為3MPa（負載型催化劑）和2MPa（非負載型催化劑）。在最適反應(yīng)條