【摘要】：由于全球?qū)σ簯B(tài)烴燃料的需求不斷增長,通過費托合成(Fischer-Tropsch Synthesis,縮寫FTS)將含碳資源衍生的合成氣(CO+H_2)催化轉(zhuǎn)化為清潔燃料和有價值的化學(xué)品具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。而傳統(tǒng)FTS產(chǎn)物碳鏈按聚合物機(jī)理增長,單一產(chǎn)物選擇性低,遵循Anderson-Schulz-Flory(ASF)分布,這很大程度上限制了其在工業(yè)上的應(yīng)用。為解決上述問題,一種新的思路是引入光照,使熱場與光源協(xié)同催化FTS。本論文設(shè)計了一系列光熱雙重響應(yīng)的催化劑,探究其在不同催化條件下的光熱費托性能。研究內(nèi)容如下:(1)以可見光區(qū)有吸收的黑色二氧化鈦作為載體,采用液相還原浸漬法負(fù)載活性金屬釕,制備催化劑3%Ru-TiO_(2-X)。結(jié)果表明,引入可見光照后,CO轉(zhuǎn)化率從5.3%提升至15.2%,C_(5+)的選擇性為76.2%,零二氧化碳生成。(2)向催化劑3%Ru-TiO_(2-X)分別添加稀土助劑鑭(La)和釔(Y)后,催化活性整體提升。添加鑭助劑后,CO轉(zhuǎn)化率從5.3%提高至20.6%,C_(5+)的選擇性也略有提升,從75.7%提升至77.7%;添加釔助劑后,C_(5+)的選擇性從75.7%提升至83.5%,CO轉(zhuǎn)化率也略有提升。而引入光照后,CO轉(zhuǎn)化率再次提升,產(chǎn)物中短鏈碳?xì)浠衔锏倪x擇性有小幅上升�？傮w而言,稀土助劑的添加有利于費托合成反應(yīng),而對光熱反應(yīng)的產(chǎn)物分布不利。(3)采用共沉淀法制備ZnO與ZnCr_2O_4復(fù)合物,再氫氣焙燒得到表面部分被還原的ZnCrOx催化劑�？疾炱涔鉄豳M托合成性能后發(fā)現(xiàn):當(dāng)二者比例為1:1時,無論是熱費托活性還是光熱費托活性,均可以同時達(dá)到最高的CO轉(zhuǎn)化率和C_(5+)選擇性,并且二氧化碳選擇性最低。(4)ZnCrOx催化劑體系在引入不同波段的光照后,在保持C_(5+)幾乎不變的條件下,CO轉(zhuǎn)化率均提高了33-55%,且引入可見光CO轉(zhuǎn)化率增幅比引入紫外光大。
【圖文】：

因此，通過 FTS 將煤炭和液體燃料向綠色和可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)型，對于經(jīng)濟(jì)增長尤為重要。圖1.1 費-托合成原料的來源以及應(yīng)用圖示[12]Fig .1.1 Source of Fischer-Tropsch raw materials and application diagram[12]1.2.1 費托合成反應(yīng)概述FTS 是一個表面聚合反應(yīng)過程，該反應(yīng)涉及到的表面物種和表面基元反應(yīng)繁多，機(jī)理也比一般 C1 化學(xué)的催化反應(yīng)機(jī)理要復(fù)雜，，雖然已有大量文獻(xiàn)研究了其合成機(jī)理，但至今為止，關(guān)于費托合成反應(yīng)的機(jī)理及反應(yīng)過程中的中間物種仍未達(dá)成共識[13]。常見機(jī)理見下表。

圖 1.2 半導(dǎo)體光催化的機(jī)理圖示[95]Fig. 1.2 Graphical diagram of semiconductor photocatalysis[95]
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ529.2;O644.1;O643.36

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本文編號：2617519