【摘要】：通過非石油碳資源經(jīng)合成氣平臺分子催化轉(zhuǎn)化制液體燃料的費托合成反應(yīng)過程,近年來成為能源領(lǐng)域的研究熱點。因費托合成產(chǎn)物選擇性受Anderson-Schulz-Flory分布限制,特定產(chǎn)物特別是中間餾分烴的選擇性不高,因此如何設(shè)計催化劑調(diào)控合成氣轉(zhuǎn)化產(chǎn)物選擇性是該研究領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)。本論文以費托合成產(chǎn)物選擇性調(diào)控為出發(fā)點,通過設(shè)計雙功能催化劑,系統(tǒng)地研究了助劑對Co/CNT催化劑上費托合成反應(yīng)性能的影響,并深入研究了產(chǎn)物選擇性與氫解反應(yīng)的相互關(guān)系。圍繞提高合成氣轉(zhuǎn)化產(chǎn)物C10-20柴油餾分烴的選擇性、降低低值產(chǎn)物CH4選擇性的催化反應(yīng)性能目標,我們考察了不同金屬助劑的添加對Co/CNT催化劑上費托反應(yīng)性能的影響。結(jié)果表明,Ir、Re助劑的引入均可降低催化劑上CH4等低碳烴的生成,同時促進柴油餾分的生成。通過對Ir助劑含量的考察發(fā)現(xiàn),Ir/Co比為0.04的Ir0.04-Co/CNT催化劑顯示出較好的催化反應(yīng)性能,其中CO轉(zhuǎn)化率為46%,CH4選擇性與C10-20烴選擇性分別為2.7%和58%,且該催化劑性能穩(wěn)定,經(jīng)1100 h費托反應(yīng)測試催化性能保持不變。正十六烷的氫解反應(yīng)結(jié)果顯示,Ir助劑的添加可抑制Co/CNT的氫解反應(yīng)活性,降低甲烷的選擇性。催化劑表征結(jié)果表明,Ir的引入形成了 Co-Ir合金,隨Ir/Co比增加,金屬Co粒徑逐漸減小,催化劑表面金屬Co的還原度逐漸上升,CO吸附量顯著增加。我們推測,Ir-Co/CNT催化劑上還原度的提高和粒徑的降低均促進了 CO轉(zhuǎn)化,同時CO吸附量增大則抑制了高碳烴的氫解反應(yīng),進而降低了甲烷選擇性,提高C21+選擇性。對Re助劑的研究發(fā)現(xiàn),Re/Co比為0.04的Re0.04-Co/CNT催化劑上也具有較高的反應(yīng)性能,CO轉(zhuǎn)化率為40%,C10-20烴與C21+烴的選擇性分別為64%和8.0%,且催化劑經(jīng)過200 h費托反應(yīng)后,催化性能保持穩(wěn)定。氫解反應(yīng)發(fā)現(xiàn),Re助劑的添加同樣起到降低Co/CNT氫解活性的作用,我們推測這是導(dǎo)致費托反應(yīng)中CH4選擇性下降的主要原因。表征結(jié)果顯示,隨Re/Co比增大,金屬Co的粒徑逐漸減小,催化劑的還原度也有所增加,CO吸附量顯著上升。我們認為,在催化劑Re-Co/CNT中,Co與Re的相互作用降低了金屬Co的粒徑,提高了 CO轉(zhuǎn)化率,同時Re助劑的添加抑制了氫解反應(yīng)的發(fā)生,降低了 CH4的生成,并提高了 C10-20烴的選擇性。 【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O643.36;TQ517.4

【參考文獻】

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本文編號：2712034