發(fā)布時間：2017-07-14 00:31

  本文關(guān)鍵詞：蒽醌加氫和蒽醌降解物再生催化劑制備及性能研究

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【摘要】：過氧化氫(H_2O_2)是一種重要的無機化學(xué)品,被廣泛應(yīng)用于紙漿和織物漂白、化學(xué)品合成和環(huán)境保護等領(lǐng)域,隨過氧化氫應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬,需求量也在持續(xù)增加。目前,蒽醌法是制備過氧化氫的主要方法,制備流程主要由以下幾步組成：蒽醌與氫氣反應(yīng)生成氫蒽醌和四氫氫蒽醌,通過氧氣或空氣氧化轉(zhuǎn)變?yōu)檩祯退臍漭祯?統(tǒng)稱為有效蒽醌),同時生成產(chǎn)品過氧化氫。然而,在蒽醌氫化和氧化過程中,部分蒽醌分子發(fā)生結(jié)構(gòu)變化,轉(zhuǎn)變?yōu)椴痪邆溥^氧化氫生成能力的蒽醌降解物,降解物的形成將影響產(chǎn)品過氧化氫的質(zhì)量。目前,工業(yè)上使用的蒽醌加氫催化劑主要為負載型Pd催化劑和蘭尼鎳催化劑,Pd催化劑在蒽醌加氫反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)良的活性和選擇性,但Pd價格昂貴、資源稀缺；蘭尼鎳催化劑容易被工作液中的過氧化氫毒化,具有可燃性且失效后難以重復(fù)使用和處理,很大程度上限制了蘭尼鎳催化劑的使用,因此研究新型的催化劑制備方法以獲得高活性和高選擇性的非貴金屬催化劑,引起了學(xué)者的廣泛關(guān)注。本論文以鎳鋁層狀復(fù)合金屬氫氧化物(NiAl-CO_3-LDHs)為前驅(qū)體,制備了系列不同Ni/Al原子比(2：1-4：1)的Ni/Al_2O_3催化劑,并將其應(yīng)用于蒽醌加氫反應(yīng)中,考察了還原溫度和Ni/Al原子比對催化劑蒽醌加氫性能的影響。研究結(jié)果表明,當(dāng)Ni/Al原子比為2：1,還原溫度為500℃時,Ni/Al_2O_3催化劑蒽醌加氫性能最高。隨Ni/Al原子比的增加,催化劑蒽醌加氫性能降低。此外,重點考察了助劑(Fe、La和Zr)修飾對Ni/Al_2O_3-2:1催化劑結(jié)構(gòu)和蒽醌加氫性能的影響。結(jié)果表明,助劑的添加顯著提高了Ni/Al_2O_3-2:1催化劑的蒽醌加氫活性和選擇性,且助劑La修飾的催化劑表現(xiàn)出最高的加氫活性和選擇性�；钚缘奶岣呖蓺w因于助劑的添加減小了Ni顆粒的平均粒徑并促進活性組分Ni的高分散。選擇性的提高是由于助劑的電子效應(yīng),使Ni表面電子云密度增大,減弱了催化劑對蒽醌加氫產(chǎn)物的吸附。進一步考察了助劑La摻雜量對Ni/Al_2O_3-2:1催化劑蒽醌加氫性能的影響。結(jié)果表明,La修飾的Ni/Al_2O_3-2:1催化劑蒽醌加氫活性均得到提高。當(dāng)La摻雜量為2%時,與Ni/Al_2O_3-2:1催化劑相比,催化劑蒽醌加氫活性提高了20.7%,并表現(xiàn)出最高的蒽醌加氫選擇性。當(dāng)La摻雜量進一步提高,蒽醌加氫性能降低,可能原因為催化劑的活性中心被鑭物種覆蓋。目前工業(yè)上使用的蒽醌降解物再生催化劑為浸漬法制備的NaOH/y-Al_2O_3催化劑,其存在再生效果不好,使用壽命短等問題。本文以具有高比表面和豐富孔結(jié)構(gòu)的球形y-Al_2O_3為載體,采用水熱合成法在其表面原位生長了CaAl-NO_3-LDHs前驅(qū)體,焙燒后制得CaAl-MMO/y-Al_2O_3固體堿再生催化劑(MMO：復(fù)合金屬氧化物)。通過XRD、SEM、BET和CO2-TPD等手段對催化劑的晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌、比表面積和表面堿量進行表征,并考察了CaAl-MMO/y-Al_2O_3固體堿催化劑的蒽醌降解物再生性能。研究結(jié)果表明,當(dāng)CaO負載量為20 wt%時,與浸漬法制備的0.20-CaO/y-Al_2O_3再生催化劑相比,CaAl-MMO/y-Al_2O_3催化劑的蒽醌再生活性提升了77%。
【關(guān)鍵詞】：蒽醌加氫 葸醌降解物再生 LDHs Ni/Al_2O_3催化劑 固體堿催化劑
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-17
• 第一章 緒論17-35
• 1.1 過氧化氫概述17
• 1.2 過氧化氫的制備方法17-18
• 1.3 蒽醌法制過氧化氫的原理及工藝18-19
• 1.4 蒽醌加氫催化劑19-24
• 1.4.1 催化劑活性組分的分類19-21
• 1.4.2 催化劑載體的分類21-23
• 1.4.3 助催化劑的分類23-24
• 1.5 蒽醌降解物再生催化劑24-26
• 1.5.1 蒽醌降解物的生成及轉(zhuǎn)化機理24-25
• 1.5.2 蒽醌降解物再生催化劑25-26
• 1.6 層狀復(fù)合金屬氫氧化物(LDHs)概述26-31
• 1.6.1 層狀復(fù)合金屬氫氧化物的結(jié)構(gòu)26-27
• 1.6.2 層狀復(fù)合金屬氫氧化物的性質(zhì)27-28
• 1.6.3 層狀復(fù)合金屬氫氧化物的制備28-29
• 1.6.4 層狀復(fù)合金屬氫氧化物中在催化領(lǐng)域的應(yīng)用29-31
• 1.7 本課題的研究意義及研究內(nèi)容31-35
• 1.7.1 本課題的研究意義31-32
• 1.7.2 本課題的研究內(nèi)容32-35
• 第二章 實驗部分35-43
• 2.1 實驗原料35-36
• 2.2 實驗內(nèi)容36-37
• 2.2.1 蒽醌加氫催化劑制備36-37
• 2.2.2 蒽醌再生催化劑制備37
• 2.3 樣品的分析和表征37-40
• 2.3.1 X射線粉末衍射分析37-38
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡分析38
• 2.3.3 透射電子顯微鏡分析38
• 2.3.4 X射線光電子能譜分析38
• 2.3.5 比表面-孔結(jié)構(gòu)分析38-39
• 2.3.6 程序升溫還原分析39
• 2.3.7 程序升溫脫附分析39
• 2.3.8 活性組分分散度分析39-40
• 2.3.9 表面堿性分析40
• 2.3.10 工作液組成分析40
• 2.4 催化劑性能評價40-43
• 2.4.1 蒽醌加氫催化劑活性評價40-41
• 2.4.2 蒽醌加氫催化劑選擇性評價41-42
• 2.4.3 蒽醌降解物再生催化劑性能評價42-43
• 第三章 NiAl-LDHs前驅(qū)體法高分散Ni/Al_2O_3催化劑制備及蒽醌加氫性能研究43-55
• 3.1 前言43
• 3.2 NiAl-LDHs前驅(qū)體的結(jié)構(gòu)與形貌表征43-47
• 3.2.1 NiAl-LDHs前驅(qū)體的晶體結(jié)構(gòu)43-44
• 3.2.2 NiAl-LDHs前驅(qū)體的微觀形貌44-45
• 3.2.3 焙燒產(chǎn)物NiAl-MMO樣品的比表面和孔結(jié)構(gòu)分析45-47
• 3.3 Ni/Al_2O_3催化劑的蒽醌加氫性能評價47-52
• 3.3.1 還原溫度對Ni/Al_2O_3催化劑加氫性能的影響47-49
• 3.3.2 Ni/Al原子比對Ni/Al_2O_3催化劑加氫性能的影響49-52
• 3.4 小結(jié)52-55
• 第四章 助劑修飾的Ni/Al_2O_3催化劑結(jié)構(gòu)表征及蒽醌加氫性能研究55-71
• 4.1 前言55
• 4.2 助劑修飾的NiAl-LDHs前驅(qū)體的結(jié)構(gòu)與形貌表征55-57
• 4.2.1 助劑修飾NiAl-LDHs前驅(qū)體的晶體結(jié)構(gòu)55-56
• 4.2.2 助劑修飾NiAl-LDHs前驅(qū)體的微觀形貌56-57
• 4.3 助劑修飾Ni/Al_2O_3加氫催化劑的結(jié)構(gòu)表征57-63
• 4.3.1 助劑修飾NiAl-MMO樣品的比表面和孔結(jié)構(gòu)分析57-58
• 4.3.2 助劑修飾Ni/Al_2O_3催化劑的結(jié)構(gòu)和分散度58-60
• 4.3.3 助劑修飾NiAl-MMO催化劑前驅(qū)體的還原性質(zhì)60-62
• 4.3.4 助劑修飾Ni/Al_2O_3催化劑的XPS分析62-63
• 4.4 助劑修飾Ni/Al_2O_3催化劑的蒽醌加氫性能評價63-64
• 4.4.1 助劑修飾Ni/Al_2O_3催化劑的加氫活性63
• 4.4.2 助劑修飾Ni/Al_2O_3催化劑的加氫選擇性63-64
• 4.5 鑭摻雜量對Ni/Al_2O_3催化劑結(jié)構(gòu)和蒽醌加氫性能的影響64-68
• 4.5.1 La修飾NiAl-LDHs前驅(qū)體的晶體結(jié)構(gòu)64-65
• 4.5.2 La修飾NiAl-LDHs前驅(qū)體的微觀形貌65-66
• 4.5.3 La修飾NiAl-MMO樣品的比表面和孔結(jié)構(gòu)分析66-67
• 4.5.4 La修飾Ni/Al_2O_3催化劑的加氫性能67-68
• 4.6 小結(jié)68-71
• 第五章 CaAl-MMO/γ-Al_2O_3固體堿再生催化劑結(jié)構(gòu)表征及性能研究71-81
• 5.1 前言71
• 5.2 CaAl-LDHs/γ-Al_2O_3再生催化劑前驅(qū)體的結(jié)構(gòu)表征71-73
• 5.2.1 CaAl-LDHsγ-Al_2O_3前驅(qū)體的晶體結(jié)構(gòu)71-72
• 5.2.2 CaAl-LDHs/γ-Al_2O_3前驅(qū)體的微觀形貌72-73
• 5.3 CaAl-MMO/γ-Al_2O_3再生催化劑的結(jié)構(gòu)表征73-76
• 5.3.1 CaAl-MMOγ-Al_2O_3催化劑的晶體結(jié)構(gòu)73
• 5.3.2 CaAl-MMO/γ-Al_2O_3催化劑的比表面和孔結(jié)構(gòu)分析73-75
• 5.3.3 CaAl-MMO/γ-Al_2O_3催化劑的表面堿性分析75-76
• 5.4 CaAl-MMOγ-Al_2O_3再生催化劑的性能評價76-79
• 5.5 小結(jié)79-81
• 第六章 結(jié)論81-83
• 本論文創(chuàng)新點83-85
• 參考文獻85-93
• 研究成果及學(xué)術(shù)論文93-95
• 致謝95-97
• 作者及導(dǎo)師簡介97-98
• 北京化工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會決議書98-99

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 胡長誠;;國內(nèi)外過氧化氫制備與應(yīng)用研發(fā)新進展[J];化學(xué)推進劑與高分子材料;2011年01期

2 米萬良;蘇慶泉;王亞權(quán);;載體對Ni基催化劑催化蒽醌加氫活性的影響[J];工業(yè)催化;2008年12期

3 王寰,李偉,張明慧,陶克毅;KBH_4還原法制備超細Pd/-γAl_2O_3催化劑及其在蒽醌加氫反應(yīng)中的應(yīng)用[J];催化學(xué)報;2005年10期

4 胡長誠;過氧化氫在環(huán)境保護方面的應(yīng)用[J];無機鹽工業(yè);2005年04期

5 侯永江,王亞權(quán),韓森,米鎮(zhèn)濤,吳巍,閔恩澤;非負載鎳催化劑的2-乙基蒽醌加氫活性及其氫吸脫附性質(zhì)[J];催化學(xué)報;2004年02期

6 譚君,韓家旺,劉純山;蒽醌法制過氧化氫的高負載Ni催化劑[J];石油化工;2003年07期

7 陳群來;蒽醌法生產(chǎn)過氧化氫中降解物的生成和再生[J];無機鹽工業(yè);2002年05期

8 趙克,李書顯;雙氧水的生產(chǎn)方法與應(yīng)用[J];氯堿工業(yè);2000年11期

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本文編號：538978