本文選題：負(fù)載型鐵催化劑 + 褐煤��； 參考：《中國(guó)礦業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：本研究使羰基鐵在高壓釜中熱分解于載體凹凸棒土(AP)上,制備了負(fù)載的Fe/AP。對(duì)Fe/AP進(jìn)行多種手段表征,結(jié)果顯示粒徑為5-30 nm的金屬Fe納米粒子成功負(fù)載在AP表面,分散性較好,負(fù)載量較低,且負(fù)載的Fe與AP骨架間具有相互作用。以升華硫?yàn)橹鷦?在氫氣氛圍下考察了Fe/AP對(duì)煤相關(guān)模型化合物二(1-萘)甲烷(DNM)的催化性能,結(jié)果表明Fe-S/AP對(duì)DNM中Car-Cal鍵的斷裂具有很高的催化活性、選擇性和穩(wěn)定性。煤結(jié)構(gòu)本身包含了一些溶劑可溶的分子,這些物質(zhì)不僅干擾煤轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的鑒別,也會(huì)影響催化劑的活性和煤樣的反應(yīng)性。使用石油醚、二硫化碳、甲醇、丙酮和等體積二硫化碳/丙酮混合溶劑對(duì)興和褐煤(XL)進(jìn)行常溫分級(jí)萃取,盡可能地萃取出XL中的可溶小分子。萃取渣(ER)于甲醇溶劑中在300 oC下發(fā)生熱溶反應(yīng),得到熱溶渣(TDR)。利用固體13C核磁共振、X射線光電子能譜、傅立葉變換紅外(FTIR)光譜和熱重法對(duì)XL、ER和TDR進(jìn)行直接表征,發(fā)現(xiàn)萃取并沒(méi)有破壞XL的骨架結(jié)構(gòu),XL和ER的大分子組成差別不大;而甲醇熱溶可斷裂ER中的Cal-Cal、Cal-O、Cal-N和Cal-S等共價(jià)鍵,使TDR與ER間有機(jī)結(jié)構(gòu)差異較大。以XL、ER和TDR為反應(yīng)物,在300 oC條件下分別進(jìn)行非催化加氫轉(zhuǎn)化(NCHC)與Fe/AP和硫存在時(shí)的催化加氫轉(zhuǎn)化(CHC),用FTIR和氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用(GC/MS)分析轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的分子組成。結(jié)果顯示XL、ER和TDR的CHC所得可溶組分(SPs)的收率均明顯高于NCHC,且ER催化前后SPs的收率增量最大,為20%。表明通過(guò)分級(jí)萃取分離出XL中的小分子之后,Fe-S/AP對(duì)ER的催化作用更明顯。根據(jù)GC/MS分析,XL、ER和TDR的NCHC和CHC所得SPs的組成包括烷烴、烯烴、芳烴、含氧化合物及少量的含氮和含硫化合物,大部分物質(zhì)包含烷基(甲基、乙基和異丙基等)結(jié)構(gòu)。烷烴、芳烴和酚是主要的族組分,且CHC的收率顯著高于NCHC,尤其是酚和芳烴。烷烴主要為C13-C33的正構(gòu)烷烴;芳烴的芳環(huán)數(shù)為1-4且以一環(huán)和二環(huán)芳烴為主;酚是最重要的族組分,主要包括苯酚、萘酚和茚酚類物質(zhì),其中苯酚及其同系物的含量最高。Fe-S/AP催化生成的活性氫原子向XL、ER和TDR中縮合芳環(huán)(CARs)本位的添加在斷裂與CARs連接的-CH2-和-O-鍵中發(fā)揮了重要的作用,從而CHC提高了烷基芳烴和烷基酚的收率。同時(shí),CHC過(guò)程中一些CARs的部分加氫可促進(jìn)后續(xù)Fe-S/AP催化的自由基氫轉(zhuǎn)移反應(yīng),并伴隨著一些相對(duì)較強(qiáng)鍵的熱斷裂,形成可溶分子。
[Abstract]:In this study, carbonyl iron was thermally decomposed on attapulgite (APs) in autoclave, and the supported Fe / P was prepared. Fe / AP was characterized by various methods. The results showed that Fe nanoparticles with particle size of 5-30 nm were successfully loaded on AP surface, with good dispersion and low loading amount, and there was interaction between Fe and AP skeleton. The catalytic activity of Fe- / AP for coal related model compound di-1-naphthalene) methanomethane (DNM) was investigated by using sublimated sulfur as promoter in hydrogen atmosphere. The results showed that Fe-Sp-AP had high catalytic activity, selectivity and stability for the fracture of Car-Cal bond in DNM. The coal structure contains some solvent-soluble molecules, which not only interfere with the identification of coal conversion products, but also affect the activity of catalyst and the reactivity of coal samples. Using petroleum ether, carbon disulfide, methanol, acetone and isovolumic carbon disulfide / acetone mixed solvent, Xinghe lignite (XLL) was extracted at room temperature, and the soluble small molecules in XL were extracted as much as possible. TDRN was obtained by thermal dissolution reaction at 300oC in methanol solvent. The solid 13C NMR X-ray photoelectron spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and thermogravimetry were used to characterize XLER and TDR directly. It was found that the extraction did not destroy the skeleton structure of XL and the macromolecular composition of XL was not different from that of ER. However, the thermal solution of methanol can break the covalent bonds such as Cal-Calon Cal-OCal-N and Cal-S in ER, which makes the organic structure difference between TDR and ER. Using XLER and TDR as reactants, non-catalytic hydrogenation conversion (NCHCC) with Fe / AP and sulfur was carried out at 300oC, respectively. The molecular composition of the conversion products was analyzed by FTIR and GC / MS. The results showed that the yields of soluble components SPs of XLER and TDR were significantly higher than those of NCHCs. It is shown that the catalytic effect of Fe S / AP on ER is more obvious after the separation of small molecules in XL by stepwise extraction. According to GC / MS analysis, the compositions of NCHC and CHC of XLER and TDR include alkanes, olefins, aromatics, oxygen compounds and a small amount of nitrogen and sulfur compounds, most of which contain alkyl (methyl, ethyl and isopropyl) structures. Alkanes, aromatics and phenols are the main group components, and the yield of CHC is significantly higher than that of NCHCs, especially phenols and aromatics. Alkanes are mainly n-alkanes of C13-C33; aromatic rings of aromatics are 1-4 and mainly monocyclic and dicyclic aromatics; phenols are the most important group components, including phenol, naphthol and indenyl phenols. The content of phenol and its congeners is the highest. Fe-S / AP catalyzes the addition of active hydrogen atoms to the condensed aromatic ring cars in XLER and TDR, which play an important role in the cleavage of -CH2- and -O- bonds connected with CARs. The yield of alkyl aromatics and alkyl phenol was improved by CHC. At the same time the partial hydrogenation of some CARs in CHC process can promote the hydrogen transfer reaction of free radical catalyzed by Fe-S / AP and form soluble molecules with some relatively strong bonds.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ529.1;O643.36

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本文編號(hào)：2006935