氧化铈/氧化锆修饰的介孔Ni/C-SiO2催化剂的加氢脱氧研究

摘要

由生物质快速热解得到的生物油，是一种可再生的碳平衡的能源，被认为是最具有潜力替代逐渐枯竭的化石燃料的新能源之一。但是生物油是一种油水混合物，并且具有高含氧量、强腐蚀性及不稳定等缺点，必须进行提质才能被用作运输燃油。催化加氢脱氧是一种有效的生物油提质技术，通过加氢脱氧处理，生物油中的含氧化合物转化成烃类物质，并且使油水分离，最终可以得到与原油相似的产物。而加氢脱氧技术的关键在于合成高效的催化剂。针对生物油的油水混合体系，本文主要考察镍基催化剂的催化性能，研究了氧化铈和氧化锆助剂对镍基催化剂的活性和选择性的影响。
　　首先通过溶剂挥发诱导自组装的方法合成了介孔 C-SiO2复合材料，采用共浸渍法合成氧化铈修饰的镍基双亲型催化剂。结构表征结果显示，不同氧化铈修饰量的催化剂都具有有序的介孔结构，孔径在6.4 nm左右，镍颗粒尺寸约为5.4 nm。在油水体系中（30 mL十氢萘和10 mL去离子水），以苯酚为生物油模型化合物，在250℃、5 MPa的冷氢压下经过2 h的反应，发现催化剂5N i/CS（镍的负载量为5％）对苯酚的转化率只有16.6%，而掺杂氧化铈后，5N i-14.7Ce/CS对苯酚的转化率可以达到96.7%，同时环己醇的选择性为85.0%。
　　同样以 C-SiO2复合介孔材料为载体，以氧化锆作为助剂，通过分步浸渍法合成氧化锆修饰的镍基双亲型催化剂。表征结果显示，催化剂具有有序的介观结构，孔径大小在6.4 nm左右，镍纳米颗粒的粒径约为5.0 nm，氧化锆粒径在20.0 nm左右。在油水两相体系中，用苯酚作为模型化物，在280℃、5 MPa的冷氢压、4h的反应时间，考察了氧化锆的负载量对催化剂的活性和选择性影响，发现所有的催化剂对苯酚的转化率都在90.0%以上，并且随着氧化锆含量的增加，产物中环己醇的含量逐渐降低，环己烯的含量逐渐增加。当氧化锆的含量增加到15%时，催化剂10N i-15Zr/CS对苯酚的转化产物中环己烯的选择性达到55.0%。同样的反应条件下，10Ni-15Zr/CS在不同体系中对苯酚的转化率都在90.0%以上，但产物的选择性差别较大。纯水体系中，苯酚只转化成了环己醇（67.8%）和环己酮（32.2%）。纯油相体系中，苯酚主要转化为环己烷（97.6%）。

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1 绪论

1. 1 生物质能源利用现状

1. 2 生物油提质方法

1. 3 生物油催化加氢的催化剂

1. 4 论文选题背景

1. 5 课题研究的主要内容

2 氧化铈修饰的介孔Ni/C-SiO2催化剂的加氢脱氧研究

2. 1 引言

2. 2 实验部分

2. 3 结果与讨论

2. 4 小结

3 氧化锆修饰的介孔Ni/C-SiO2催化剂的加氢脱氧研究

3. 1 引言

3. 2 实验部分

3. 3 结果与讨论

3. 4 小结

4 结论与展望

4. 1 结论

4. 2 本论文的创新点

4. 3 展望

参考文献

个人简历、在校期间发表论文

致谢