釕炭催化劑由于在低溫低壓條件下具有高活性的優(yōu)點(diǎn)而被譽(yù)為第二代氨合成催化劑。Ru納米粒子與炭載體及助劑的相互作用對(duì)釕催化劑的氨合成反應(yīng)性能有著顯著的影響。本文通過(guò)引入雜原子官能團(tuán)和熱處理的方式,對(duì)炭載體進(jìn)行表面結(jié)構(gòu)的調(diào)控,研究了炭載體的表面結(jié)構(gòu)和Ba助劑對(duì)炭負(fù)載釕催化劑氨合成性能的影響,得到了以下結(jié)果:（1）采用液相氧化和高溫?zé)崽幚淼姆椒ㄖ苽淞烁缓毕莸奶技{米管,研究了碳納米管表面缺陷結(jié)構(gòu)對(duì)Ru納米粒子及氨合成性能的影響。碳納米管表面缺陷位不僅可以穩(wěn)定Ru納米粒子,還可以提高氨合成活性,在450 ^oC、10 MPa和10000 h^-1條件下,Ba-Ru/CNTs-D的TOF值為0.30 s^-1。（2）采用Ba（NO₃）₂輔助高溫?zé)崽幚淼姆椒?在活性炭表面引入缺陷結(jié)構(gòu)的同時(shí)負(fù)載Ba助劑�；钚蕴勘砻嫒毕莸囊胪瑯涌梢赃_(dá)到穩(wěn)定Ru納米粒子的作用,同時(shí)還可以增強(qiáng)Ba助劑的供電子能力及與炭載體之間的相互作用力,從而提高氨合成活性。Ru/（8Ba-AC）-T的TOF值較8Ba-Ru/AC相比... 

【文章來(lái)源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

釕催化劑中助劑或載體化合物的電負(fù)性與氨合成速率的關(guān)系

圖 1-2 Ru 表面 K 助劑活化 N2的作用模型圖[24]Figure 1-2. A model of Ru surface K promoter to activate N2此外，釕基催化劑中最常用的堿土金屬助劑為 Ba 助劑，而 Ba(NO3)2是 Ba 前體，一般采用浸漬法引入 Ba 助劑于催化劑中。由于含 Ba助劑的劑在氨合成中比 K促進(jìn)的釕炭催化劑更具活性[25]，而且釕催化劑中 Ba入可以提高金屬 Ru 的分散度，阻止 Ru 的燒結(jié)，抑制炭載體的甲烷化催化劑的熱穩(wěn)定性[23]。因此 Ba助劑促進(jìn)的釕炭催化劑受到了廣泛研究釕催化劑中 Ba 助劑的負(fù)載量對(duì)氨合成性能有較大的影響，而助劑的負(fù)劑本身的化學(xué)性質(zhì)有很大的關(guān)系。如 Ru/AC 體系，高冬梅[26]認(rèn)為當(dāng) Ba載量為 2-4 wt%時(shí)，其氨合成性能最佳；而隨著 Ba 助劑的負(fù)載量提高性能會(huì)有不同程度的降低。圖 1-3給出了 Ba助劑在 Ru/C 催化劑表面的含量之間的關(guān)系圖，Ba 助劑的含量過(guò)高就會(huì)覆蓋催化劑表面的活性中 BaO的熔點(diǎn)高，流淌度小，少量的助劑就可以與 Ru和炭的界面相接觸生有效的活性中心；而過(guò)量的 BaO就會(huì)覆蓋催化劑表面的 Ru物種，從化劑的氨合成性能[27]。雖然少量的 Ba助劑可以顯著提高釕催化劑的氨

釕基催化劑中最常用的堿土金屬助劑為 Ba 助劑，而 Ba(NO3)2是最常用的 Ba 前體，一般采用浸漬法引入 Ba 助劑于催化劑中。由于含 Ba助劑的釕炭催化劑在氨合成中比 K促進(jìn)的釕炭催化劑更具活性[25]，而且釕催化劑中 Ba助劑的引入可以提高金屬 Ru 的分散度，阻止 Ru 的燒結(jié)，抑制炭載體的甲烷化，并提高催化劑的熱穩(wěn)定性[23]。因此 Ba助劑促進(jìn)的釕炭催化劑受到了廣泛研究。釕催化劑中 Ba 助劑的負(fù)載量對(duì)氨合成性能有較大的影響，而助劑的負(fù)載量與助劑本身的化學(xué)性質(zhì)有很大的關(guān)系。如 Ru/AC 體系，高冬梅[26]認(rèn)為當(dāng) Ba助劑的負(fù)載量為 2-4 wt%時(shí)，其氨合成性能最佳；而隨著 Ba 助劑的負(fù)載量提高，氨合成性能會(huì)有不同程度的降低。圖 1-3給出了 Ba助劑在 Ru/C 催化劑表面的分布與其含量之間的關(guān)系圖，Ba 助劑的含量過(guò)高就會(huì)覆蓋催化劑表面的活性中心，因?yàn)?BaO的熔點(diǎn)高，流淌度小，少量的助劑就可以與 Ru和炭的界面相接觸，從而產(chǎn)生有效的活性中心；而過(guò)量的 BaO就會(huì)覆蓋催化劑表面的 Ru物種，從而降低催化劑的氨合成性能[27]。雖然少量的 Ba助劑可以顯著提高釕催化劑的氨合成性能，但其中 Ba助劑的作用機(jī)理仍然存在疑問(wèn)，因?yàn)?Ba助劑的存在形式、作用機(jī)理及在氨合成條件下所位于催化劑上的位置難以確定。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]氮摻雜多孔炭材料的制備、表征及性能研究[D]. 袁曉玲.吉林大學(xué) 2012

碩士論文
[1]氮摻雜活性炭材料的制備及性能研究[D]. 郭曉娜.貴州大學(xué) 2016
[2]中孔釕炭催化劑的制備及加氫性能的研究[D]. 周亞萍.浙江工業(yè)大學(xué) 2015
[3]炭載體石墨化結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)調(diào)控及對(duì)負(fù)載金屬催化劑催化性能的影響[D]. 姜維.浙江工業(yè)大學(xué) 2014
[4]活性炭改性及Ru/AC氨合成催化劑的研究[D]. 馮國(guó)全.浙江工業(yè)大學(xué) 2012
[5]低負(fù)載量的Ru/AC氨合成催化劑的研究[D]. 歐陽(yáng)亮.浙江工業(yè)大學(xué) 2010
[6]釕基氨合成催化劑的制備及其催化性能研究[D]. 高冬梅.浙江工業(yè)大學(xué) 2004



本文編號(hào)：2937009