ZrO-SiO负载钴催化剂上的费托合成反应

摘要

以煤、天然气和生物质为原料经合成气通过费托(FT)合成制备洁净液体燃料以缓解能源问题已引起广泛关注。设计和合成具有高活性和高选择性的FT合成催化剂对于煤、天然气和生物质等非油基资源的高效利用具有重大的现实意义。本论文针对负载型多相钴催化剂的FT合成反应开展研究。论文着重研究了ZrO2-SiO2复合氧化物为载体的负载钻催化剂体系，考察了ZrO2的促进作用，并对催化剂进行结构表征，试图建立起构效关联。 研究发现，与单纯的SiO2和ZrO2相比，ZrO2-SiO2复合氧化物负载的钻催化剂具有较低的甲烷选择性和较高的C5以上碳氢化合物(C5+)选择性。改变多种影响因素(钴含量、复合氧化物的复合方式以及ZrO2/SiO2质量比等)对催化剂组成进行优化，发现5wt％Co/ZrO2-SiO2(ZrO2/SiO2=1)催化剂表现出最佳的C5+选择性。考察了反应温度和压力对催化性能的影响，在反应温度523K、压力2.0MPa、反应气流速为20ml/min、CO与H2比为1/1的条件下，反应12h后，CO转化率为45.9％，CH4选择性为4.2％，C5+选择性为91.6％。 N2物理吸附、XRD、TEM、CO化学吸附和H2-TPR等表征结果表明，ZrO2的加入能促进活性组分钴物种的分散，催化剂上形成了较小的氧化钴粒子，并有利于提高催化剂的可还原性能。通过关联结构和催化性能，本论文认为，钻物种的分散度、合适的粒径与可还原能力是影响钴催化剂费托合成反应性能的关键因素。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2 FT合成的概况

1.2.1 FT合成简介及特点

1.2.2 FT合成反应机理

1.2.3 费托合成产物分布

1.3 FT合成催化剂的研究进展

1.3.1活性金属

1.3.2 FT合成钴催化剂研究进展

1.4气凝胶在催化领域中的应用

1.5论文选题的背景及目的

1.6论文的构成与概要

参考文献

第二章实验部分

2.1原料与试剂

2.2催化剂的制备

2.2.1载体的制备

2.2.2催化剂的制备

2.3催化剂的表征

2.3.1 X射线粉末衍射(XRD)

2.3.2低温N2物理吸附

2.3.3高分辨透射电镜(TEM)

2.3.4 H2程序升温还原(H2-TPR)

2.3.5 CO化学吸附

2.4催化剂反应性能评价

2.4.1反应性能测试装置及操作流程

2.4.2反应中转化率和选择性的计算方法

参考文献

第三章Co/ZrO2-SiO2催化剂上的费托合成反应

3.1引言

3.2结果与讨论

3.2.1 Co/SiO2催化剂上Co含量对催化性能的影响

3.2.2金属氧化物-SiO2复合氧化物负载Co催化剂的FT合成反应性能

3.2.3 ZrO2-SiO2的制备方法对Co/ZrO2-SiO2催化性能的影响

3.2.4 ZrO2/SiO2比对Co/ZrO2-SiO2催化性能的影响

3.2.5 Co/Zr5-Si5催化剂中Co负载量对催化性能的影响

3.2.6反应温度与压力对催化性能的影响

3.3本章小结

参考文献

第四章催化剂的表征及构效关联

4.1引言

4.2结果与讨论

4.2.1 N2物理吸附

4.2.2催化剂中结构

4.2.3 CO化学吸附结果

4.2.4 H2-TPR结果

4.3小结

参考文献

第五章结论

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致谢