二氧化碳加氢制烃的铁基催化剂制备研究

摘要

催化二氧化碳（CO2）加氢合成高附加值的烃类化合物，不仅可以缓解化石燃料燃烧引起的大气CO2浓度攀升问题，同时又提供了一种合成清洁能源的新途径，具有很好的应用前景。本论文研究了CO2加氢制烃铁基催化剂的反应性能，分析了催化剂活性和C5+烃选择性的影响因素，得到的主要结果如下：
　　1、采用湿固相研磨制备了FeSi基催化剂，随着Si含量的增加，催化剂晶粒尺寸减小，催化剂分散性能增大；根据催化剂的H2-TPR图谱，当催化剂Si含量增加，催化剂的还原难度加大；催化剂评价结果表明，随着SiO2的掺入量增加，催化剂对CO2的转化率下降，但C5+烃类产物选择性在Si含量为10％时达到最大38.6%。
　　2、采用共沉淀法制备了FeSi基催化剂，研究结果表明，随着Si含量的增加，催化剂的结晶度下降；掺入SiO2不仅影响催化剂的还原性能和还原路径，同时影响催化剂的碳化性能；在Si含量为0时，催化剂的CO2加氢反应活性最高，掺入SiO2降低催化剂反应活性，但C5+烃类选择性呈现先上升后下降的趋势；在Si含量为3%时，催化剂对CO2转化率达到14.5%，C5+烃类产物选择性为19.8%；提高反应物H2/CO2摩尔比，有助于提高催化剂的催化活性。
　　3、采用共沉淀法制备催化剂为母体，通过等体积浸渍法负载稀土金属助剂。稀土金属的添加改变了催化剂的表面结构，催化剂的比表面积减小，孔径增大，催化剂的CO2转化率上升，CO选择性减小，C5+选择性增加；此外，稀土金属的添加有助于提高催化剂的加氢性能。在相同负载量（M/Fe=1%，原子比）下，金属La是最佳稀土助剂选择，且La的最佳负载量为0.5%;在La添加量为0.5%，Si含量为3wt%时，催化剂表现出最高的反应活性和C5+选择性。