K-Co-Mo-CNTs催化劑合成低碳醇性能研究.pdf

1、通過合成氣催化轉(zhuǎn)化制備低碳混合醇是煤炭資源潔凈利用的重要途徑之一。低碳醇可以用作替代燃料、汽油添加劑以及基礎(chǔ)化工原料。在過去幾十年里，研究者開發(fā)出多種合成醇催化體系。其中，堿金屬促進(jìn)的Mo基催化劑由于具有耐硫性和不易炭沉積等優(yōu)異特性而受到研究者廣泛關(guān)注。載體在催化劑性能中扮演著重要角色。多壁碳納米管(MWCNT)因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，如類石墨結(jié)構(gòu)的多層管壁、高的導(dǎo)電率、優(yōu)異的H2吸附活化能力等特點(diǎn)而得到廣泛的關(guān)注。本論文在課題組先前工

2、作基礎(chǔ)上，采用溶膠-凝膠法結(jié)合等體積浸漬法制備一系列碳納米管負(fù)載的K-Co-Mo催化劑，并對催化劑結(jié)構(gòu)及合成醇性能進(jìn)行系統(tǒng)研究，論文主要研究結(jié)論如下:
　　(1)米用溶膠-凝膠法結(jié)合等體積浸漬法制備了一系列不同Mo負(fù)載量的K-Co-Mo/CNTs催化劑，表征結(jié)果顯示催化劑晶化程度較低，組分分散度高，具有均一的介孔結(jié)構(gòu)，部分粒子分布在碳納米管管腔內(nèi)部。氧化態(tài)催化劑中Mo物種主要以Mo6+和Mo4+兩種物種存在。Co物種的價態(tài)與Mo擔(dān)

3、載量有關(guān)。當(dāng)Mo/CNTs質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％時，催化劑中含有金屬Co，進(jìn)一步提高M(jìn)o擔(dān)載量，Co物種主要以Co2+形式存在。H2-TPD結(jié)果表明CNTs載體的引入能顯著提高對H2的吸附活化能力，這可能與CNTs表面存在的sp2-C有關(guān)。活性測試結(jié)果表明，CNTs載體的引入能顯著增強(qiáng)催化劑合成醇性能。當(dāng)Mo/CNTs的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％，還原溫度為525℃時，催化劑合成醇性能最優(yōu)。醇的STY達(dá)到141.7 g·kg-1·h-1，是非負(fù)載樣品的

4、9倍。醇選擇性達(dá)到35.4％，甲醇的生成得到顯著抑制。繼續(xù)提高M(jìn)o負(fù)載量，催化劑合成醇活性有所下降，這可能與組分發(fā)生團(tuán)聚有關(guān)。
　　(2)以CNTs和活性炭AC為載體，制備了相同Mo負(fù)載量的K-Co-Mo催化劑。表征結(jié)果顯示CNTs和AC負(fù)載的催化劑粒子晶化度較低，組分在載體表面高度分散。K-Co-Mo/CNTs催化劑具有均一的介孔結(jié)構(gòu)，而在K-Co-Mo/AC催化劑中則存在較多微孔。H2-TPD的結(jié)果顯示，與K-Co-Mo/AC

5、催化劑相比，K-Co-Mo/CNTs催化劑其對解離H的脫附峰向低溫方向偏移，即解離H物種和CNTs載體之間的相互作用較弱，更易于H的溢流。同時發(fā)現(xiàn)CNTs載體對H物種的吸附能力更強(qiáng)，這是因?yàn)镃NTs載體表面的sp2-C促進(jìn)了H的吸附和活化。活性測試結(jié)果顯示，當(dāng)合成氣H2/CO比例從2降到1時，K-Co-Mo/CNTs催化劑合成醇的選擇性，尤其是C2+醇的含量顯著上升，總醇STY則有所下降。在相同反應(yīng)條件下，CNTs負(fù)載的催化劑具有更加優(yōu)