水热法制备硫化物催化剂及其加氢脱氧性能研究

摘要

中国经济正处于快速地发展阶段，对能源的需求也越来越大，而传统的化石能源正日益匮乏，且其利用带来了诸多环境污染问题，因此开发可再生绿色环保的替代能源已迫在眉睫。生物质油是指生物质(木材、秸秆等)在高温下加热裂解而成的液体燃料，因其来源广泛、可再生、环保、能量密度较高等优点备受关注，但生物油中包括大量的含氧化合物（酚、呋喃、醛、酸等），其含氧量高达40％，导致其粘度大，化学稳定性差等，严重阻碍了生物质油作为新型替代能源的广泛利用，因此必需对其进行加氢脱氧精制降低含氧量，提高油品品质。
　　首先，采用一步水热法制备了一系列不同 Ni/(Ni+Mo)摩尔比的非负载型Ni-Mo-S硫化催化剂，用XRD、TEM和BET进行表征，并且以对甲基苯酚为含氧模型化合物，研究他的加氢脱氧性能。结果发现：Ni助剂的加入减少了催化剂的比表面积，催化剂中NiS2的特征衍射峰随着Ni含量的增加而增强。在温度300℃，氢气压力4.0MPa，反应6h后，催化剂中Ni/(Ni+Mo)摩尔比为0.3时，具有最高的催化活性：脱氧率高达99.8%。对甲基苯酚在Ni-Mo-S催化剂上的加氢脱氧反应按加氢-脱水（HYD）和直接脱氧（DDO）两条路径进行，且HYD/DDO的比值与Ni/(Ni+Mo)的摩尔比、催化反应温度和氢气压力密切相关。
　　其次，采用水热法制备出了双峰型介孔MoS2纳米片催化剂，详细研究了制备过程中制备条件如pH值、压力、反应时间或温度等对催化剂结构和催化活性的影响。结果发现：低的pH值和压力有助于合成具有较高的比表面积和窄的双峰型孔径分布的MoS2。但在较低的pH值下，CS(NH2)2的水解加快，为MoS2提供更多的S2-，MoS2的生成速率增快，导致MoS2颗粒团聚在一起，从而弱化了纳米片的结构。在对甲基苯酚的加氢脱氧中，MoS2展示出了较高的催化活性，主要路径为直接脱氧。在温度300℃，反应4h后，原料的转化率和脱氧率都高达99.9%，甲苯的选择性达66.2%，其HDO的反应机理能采用Rim-Edge模型解释清楚。MoS2催化剂催化对甲基苯酚较高的转化率主要取决于它的大比表面积和大孔，而直接脱氧活性主要取决于催化剂的堆积层数。

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第1章 绪论

1.1 生物油简述

1.2 生物油加氢脱氧的研究现状

1.2.1 贵金属催化剂

1.2.2 非晶态催化剂

1.2.3 硫化物催化剂

1.2.4 其他催化剂

1.3 论文选题目的、意义及研究内容

1.3.1 论文选题目的和意义

1.3.2 论文研究内容

第2章 Ni-Mo-S催化剂的制备、表征及加氢脱氧性能研究

2.1 实验部分

2.1.1 实验药品和仪器

2.1.2 Ni-Mo-S晶态催化剂的制备

2.1.3 Ni-Mo-S晶态催化剂的表征

2.1.4 Ni-Mo-S晶态催化剂的性能测试

2.2 结果与讨论

2.2.1 Ni-Mo-S晶态催化剂的XRD表征

2.2.2 Ni-Mo-S晶态催化剂的TEM表征

2.2.3 Ni-Mo-S晶态催化剂的BET表征

2.2.4 Ni-Mo-S晶态催化剂的加氢脱氧性能评价

2.2.5 催化反应机理

2.3 小结

第3章 双介孔MoS2纳米片催化剂的制备、表征及加氢脱氧性能研究

3.1 实验部分

3.1.1 实验药品和仪器

3.1.2 双介孔MoS2纳米片催化剂的制备

3.1.3 双介孔MoS2纳米片催化剂的表征

3.1.4 双介孔MoS2纳米片催化剂的性能测试

3.2 结果与讨论

3.2.1 MoS2纳米片催化剂的制备过程

3.2.1 MoS2纳米片催化剂的XRD表征

3.2.2 MoS2纳米片催化剂的BET表征

3.2.3 MoS2纳米片催化剂的SEM表征

3.2.4 MoS2纳米片催化剂的TEM表征

3.2.5 MoS2纳米片催化剂的加氢脱氧性能评价

3.3 小结

第4章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

致谢

个人简历、在校期间发表的学术论文及研究成果