Au-Pd双金属加氢脱硫催化剂的制备、特点及其载体的研究

摘要

加氢脱硫(HDS)过程是将含硫化合物进行催化加氢处理使之转化成相应的烃和H2S，从而降低原料中的硫含量，实现清洁能源。以TiO2-Al2O3为载体负载Au-Pd双金属催化剂用于噻吩加氢脱硫反应，载体的种类、制备方法及焙烧温度对Au-Pd催化剂对加氢脱硫反应的影响，Au-Pd双金属催化剂的还原方法及过渡金属掺杂对Au-Pd催化剂催化性能的影响等均未见报道。本文还采用了XRD、ICP、TG-DTA、IR、BET(N2吸附)、H2-TPR、CO(Pyridine)-TPD等技术对催化剂中Au-Pd及其负载量、热稳定性，粒子大小和形态、活性组分表面积、还原性能、吸附性能、表面酸性、载体表面积和孔分布等进行了表征。 1.以不同的金属氧化物和金属复合氧化物为载体(Al2O3、TiO2-Al2O3(1:1mol)、ZrO2-Al2O3(1:1mol)、CeO2-Al2O3(1:1mol)、SiO2-15wt％TiO2、SiO2-15wt％ZrO2、SiO2-15wt％CeO2、SiO2-15wt％Al2O3)，采用沉积沉淀法制备Au-Pd催化剂。结果表明，Au-Pd/TiO2-Al2O3催化剂有较好的噻吩加氢脱硫反应活性和稳定性，与Au-Pd/Al2O3催化剂相比，Au-Pd/TiO2-Al2O3催化剂有较高的酸密度和酸强度、活性表面积、H2及CO的吸附量。 2.采用溶胶凝胶(sol-gel)法、共沉淀(CP)法和沉积沉淀(DP)法制备了介孔TiO2-Al2O3复合载体，结果表明，CP、DP、sol-gel法都可制备出具有介孔特点的TiO2-Al2O3复合载体，其中以sol-gel法制得的TiO2-Al2O3复合载体的比表面积、孔容较大。以TiO2-Al2O3为载体的Au-Pd催化剂具有较好的加氢脱硫活性，其中以sol-gel法制备的TiO2-Al2O3为载体所制得的催化剂(Au-Pd/TiO2-Al2O3(S))活性最好。催化剂的表征结果表明，Au-Pd/TiO2-Al2O3(S)催化剂形成的AuxPdy合金的晶粒较小、数量较多，催化剂的酸量较大，活性组分的分散度和活性表面积较大以及反应活化能较低，这一切均有利于提高催化剂的加氢脱硫活性。 3.考察了TiO2-Al2O3复合载体的焙烧温度对Au-Pd/TiO2-Al2O3(S)双金属催化剂加氢脱硫性能的影响。结果表明，不同温度焙烧后的TiO2-Al2O3复合载体都具有介孔特点，焙烧温度在873K-1073K范围内TiO2-Al2O3复合载体的结构较稳定。773K焙烧制得的TiO2-Al2O3复合载体的比表面积、孔容较大和B酸中心较多，以其为载体的Au-Pd催化剂加氢脱硫活性较好。催化剂活性顺序为Au-Pd/TiO2-Al2O3(773K)＞Au-Pd/TiO2-Al2O3(873K)＞Au-Pd/TiO2-Al2O3(973K)＞Au-Pd/TiO2-Al2O3(1073K)。 4.考察了不同还原剂对Au-Pd/TiO2-Al2O3催化剂性能的影响。结果表明，以PVP为稳定剂，与KBH4还原剂相比，乙醇还原的Au-Pd/TiO2-Al2O3催化剂的加氢脱硫活性较好，其催化剂中Au-Pd之间及活性组分与载体之间的相互作用较强、形成AuxPdy合金的晶粒较小有利于催化剂活性的提高。 5.研究了过渡金属(TM)Ru、Ni和CoO对Au-Pd/TiO2-Al2O3催化剂的噻吩加氢脱硫性能的影响。结果表明，掺杂过渡金属Ru或Ni能促进Au-Pd/TiO2-Al2O3催化剂中活性组分和载体的还原、降低催化剂的加氢脱硫反应活化能、提高了活性组分的分散度和活性表面积、改善了催化剂的吸附性能，从而提高了催化活性的提高。而CoO掺入的结果却正好相反。

目录

文摘

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第一章文献综述

第二章实验方法和数据处理

第三章载体对Au-Pd双金属催化剂加氢脱硫性能的影响

第四章介孔TiO2-Al2O3复合载体的制备方法对Au-Pd催化剂加氢脱硫性能的影响

第五章TiO2-Al2O3焙烧温度对Au-Pd催化剂加氢脱硫性能的影响

第六章聚合物稳定的Au-Pd/TiO2-Al2O3催化剂的还原方法及其催化性能的研究

第七章过渡金属对Au-Pd/TiO2-Al2O3催化剂加氢脱硫性能的影响

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