【摘要】：煤直接液化是實(shí)現(xiàn)煤炭資源高效利用的有效途徑之一,高活性催化劑的制備是煤炭液化的關(guān)鍵技術(shù)。本研究首先將三氟甲烷磺酸(TFMSA)浸漬于純化的凹凸棒土(PAP)上,制備出固體酸催化劑TFMSA/PAP,然后采用原位分解的方法將羰基鎳在高壓釜中熱分解于TFMSA/PAP上,制備出鎳基固體超強(qiáng)酸催化劑Ni-TFMSA/PAP。對Ni-TFMSA/PAP進(jìn)行一系列的表征,結(jié)果表明,Ni-TFMSA/PAP具有較大的比表面積和強(qiáng)酸性,TFMSA與PAP之間存在相互作用,且金屬Ni納米粒子成功的負(fù)載在TFMSA/PAP表面,具有很好的分散性和較低的負(fù)載量。選擇二萘甲烷(DNM)和二苯丙烷(DPP)作為煤的相關(guān)模型化合物(CRMCs)來探索Ni-TFMSA/PAP的催化加氫轉(zhuǎn)化機(jī)理。結(jié)果表明Ni-TFMSA/PAP可以選擇性的斷裂DNM和DPP中的Car-Calk鍵,同時(shí)還可以促使芳環(huán)加氫。以萃取物(ES)、乙醇熱熔物(ESP)、萃取渣(ER)和熱熔渣(TDR)為反應(yīng)物,在240 oC下分別進(jìn)行催化加氫裂解(CHC)和非催化加氫裂解(NCHC)反應(yīng),通過GC/MS定性分析NCHC和CHC產(chǎn)物中的可溶組分(SPs),考察Ni-TFMSA/PAP對ES、ESP、ER和TDR的加氫裂解的催化作用。結(jié)果表明ER和TDR的CHC收率均大于NCHC,且ER催化前后的收率增量最大,達(dá)到了20%。說明經(jīng)過丙酮/二硫化碳萃取去除小分子之后,Ni-TFMSA/PAP對ER的催化作用更加顯著。ES、ESP、ER和TDR的CHC和NCHC所得的SPs中主要包含脂肪烴、芳烴、酚類、酯類、酮類以及少量的含氮和含硫化合物。ES、ESP、ER和TDR的CHC所得SPs中脂肪烴的含量均高于NCHC所得SPs中脂肪烴的含量,而且主要為飽和的芳烴,說明Ni-TFMSA/PAP對脂肪烴的生成具有促進(jìn)作用。ES、ESP和TDR CHC所得SPs中芳烴的含量低于NCHC所得SPs中芳烴的含量,而ER的CHC所得SPs芳烴的含量高于NCHC,說明Ni-TFMSA/PAP能催化芳烴加氫飽和生成脂肪烴,同時(shí)也能催化煤中的Car Calk斷裂,促進(jìn)CHC所得SPs中芳烴的生成。選擇含有Car Calk的烷基芳烴做為煤的相關(guān)模型化合物,考察Ni-TFMSA/PAP的催化加氫裂解反應(yīng)機(jī)理。結(jié)果表明Ni-TFMSA/PAP能釋放質(zhì)子氫,選擇性進(jìn)攻芳環(huán)的取代位,導(dǎo)致Car Calk鍵的斷裂;同時(shí)由于Ni的存在Ni-TFMSA/PAP能催化雙原子氫轉(zhuǎn)移,導(dǎo)致芳環(huán)加氫�；谀Ｐ突衔锏牧呀鈾C(jī)理,結(jié)合煤的殘?jiān)麮HC和NCHC所得SPs的族組分分布,揭示了煤樣中一些芳烴和脂肪烴的生成機(jī)理。
【圖文】：

3 催化劑的表征與活性Ni-TFMSA/PAP 表面除了 TFMSA/PAP 中所檢測的元素外，還檢測到了 C Ni（6.37 at%）元素。其中 O、Mg、Al 和 Si 來自于 PAP 的骨架結(jié)構(gòu)，，而 K 和 Fe 元素可能是 PAP 里的雜質(zhì)。元素 C、S 和 F 來自于負(fù)載的 TFMSA，Ni 來自于 NTC 的分解，說明 TFMSA 和Ni 成功地負(fù)載在了 PAP 上面，且負(fù)載量較少。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O643.36;TQ529.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2582508