辉光放电等离子体处理对费-托合成钴基催化剂结构和催化性能影响

摘要

费-托合成是以合成气（CO+H2）为原料，通过催化转化生成以烃类为主的液体燃料的工艺过程，产物具有低硫、低氮、低芳香族化合物等特点。其原料气(CO、H2)可通过煤、天然气、生物质转化制得。近年来，由于石油短缺和环境恶化，费-托合成逐渐受到人们的关注。而催化剂的结构和催化性能是费-托合成的关键因素之一。
　　本文围绕钴基催化剂的制备及其费-托合成催化性能进行研究，在催化剂的制备过程中引入辉光放电等离子体技术，以替代传统的焙烧过程，从钴金属分散度、钴物种以及费-托合成催化性能等方面研究辉光放电等离子体工艺条件对催化剂结构以及费-托合成催化性能影响。具体工作如下：
　　1.以二氧化硅为载体，钌为助剂，采用等容共浸渍法制备钴基催化剂。将浸渍、干燥后的催化剂前驱体进行空气气氛辉光等离子体处理，代替传统焙烧过程，考察等离子体处理强度对催化剂上钴物种结构和催化性能的影响。结果表明，空气气氛辉光放电等离子体处理可使硝酸钴有效分解，且显著提高四氧化三钴的分散度。辉光放电等离子体是一种表面处理技术，随着等离子体处理强度增加，等离子体场中电子动能增大，处理深度增加，使硝酸钴的分解程度增加，且生成的四氧化三钴粒径增大。在钌助剂的作用下，经等离子体处理的钴基催化剂，其还原度虽稍低于焙烧样品，但仍保持在较高水平。高分散度和较高还原度的协同作用使得辉光放电等离子体处理的催化剂的费-托合成催化活性高于焙烧样品。
　　2.考察不同辉光放电等离子体处理气氛（空气、CO、先H2后CO）对催化剂结构、钴物种和催化性能的影响。结果表明，不同气氛等离子体处理的催化剂，其钴分散度均高于焙烧样品。处理气氛使催化剂上钴物种类型和性能发生变化：经空气气氛处理的催化剂，其钴物种为主要为四氧化三钴；而经一氧化碳气氛或先氢气气氛，再一氧化碳气氛处理的催化剂，其钴物种主要为氧化亚钴，其分散度高于空气处理样品，但还原度略有降低。费-托合成反应结果表明，等离子体制备催化剂的反应活性均显著高于焙烧样品，具有优异的低温反应活性，但在210℃下反应存在较严重的失活现象，分析原因发现其失活主要由反应活性过高使生成的产物长链烃覆盖活性中心造成。

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第一章 绪论

1.1 费-托合成发展概述

1.2 费-托合成

1.3 费-托合成钴基催化剂

1.4 钴基催化剂失活

1.5 等离子体技术及其应用

1.6 选题目的及工作思路

第二章 催化剂制备、表征及费-托合成反应活性评价方法

2.1 催化剂的制备

2.2催化剂表征

2.3费-托合成反应催化性能评价

第三章 不同强度辉光放电等离子体处理对费-托合成钴基催化剂结构及催化性能影响

3.1 引言

3.2 催化剂制备

3.3 催化剂表征和催化性能评价

3.4 结果与讨论

3.5催化剂费-托合成催化性能评价

3.6本章小结

第四章 辉光放电等离子体处理气氛对费-托合成钴基催化剂结构及催化性能影响

4.1引言

4.3结果与讨论

4.4 本章小结

全文总结

参考文献

致谢

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