不同形貌ZnO负载的钴基费托反应催化剂

摘要

费托合成（Fischer-Tropsch Synthesis）是将由煤、天然气和生物质裂解得到的合成气转化成清洁优质的液体燃料及高附加值的化工原料的技术手段。目前，费托合成是解决当前液体燃料供应不足公认的最有效方法之一。费托钴基催化剂属于负载型催化剂，具有高活性、高重质直链饱和烃选择性、高稳定性和低水煤气变换等优点。 本文研究重点在于合成不同形貌ZnO载体，包括纳米棒状、微米棒状、球形聚集体、片状以及多孔片状。并考察其形貌对于费托钴基催化剂性能的影响，得到以下结果: (1)棒状ZnO为载体的Co/ZnO费托合成催化剂的性能与比表面积的关系并不明显，催化剂CNRZnO与CWRZnO两者载体上的晶体缺陷以及活性中心金属Co颗粒尺寸的大小才是影响催化剂反应性能的关键。球形ZnO为载体（焙烧后片状堆砌）制备的催化剂性能优异，所以拥有独特空间结构的片状球形ZnO更适合于作为Co/ZnO费托合成催化剂的载体。 (2)制备得到极性面含量不同的片状与多孔片状ZnO。以其为载体的催化剂费托合成性能的对比再次验证在Co/ZnO费托合成催化剂中ZnO载体的比表面积的影响远小于ZnO载体所曝露的晶面。 (3) HMT溶液中OH-浓度是形成ZnO晶体与碱式碳酸锌晶体的根本原因，直接影响着溶液中存在ZnO晶体与碱式碳酸锌晶体的反应平衡。ZnO晶体以及碱式碳酸锌晶体在小晶粒的情况下都存在极高的表面能，需要通过互相的吸附堆砌，从而使反应溶液中的自由能降至最低，反应温度越高分子运动越剧烈，形成晶体的形貌与曝露晶面的比例均会产生有一定的差异。通过实验评价得出载体合成温度为110℃时催化剂反应活性最高。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 引言

1．2 费托合成Co基催化剂研究现状

1．2．1 活性中心

1．2．2 载体

1．2．3 助剂

1．2．4 Co／ZnO费托合成催化剂研究现状

1．3 ZnO结构和基本性质

1．4 ZnO合成方法

1．4．1 机械法

1．4．2 气相法

1．4．3 液相法

1．5 液相法ZnO制备条件以及生长机理

1．5．1 制备条件

1．5．2 液相法制备ZnO的生长机理

1．6 催化剂形貌对于催化性能的影响

1．7 选题意义依据及研究内容

1．7．1 选题意义依据

1．7．2 研究内容

参考文献

第二章 实验试剂、设备与装置

2．1 实验试剂及设备

2．2 催化剂Co／ZnO的制备

2．3 催化剂还原

2．4 催化剂性能评价

2．4．1 评价装置

2．4．2 产物分析

2．5 载体与催化剂表征设备

2．5．1 XRD表征

2．5．2 低温N2-物理吸附表征

2．5．3 SEM表征

参考文献

第三章 棒状形貌ZnO的合成以及其Co／ZnO的费托性能

引言

3．1 纳米与微米棒状ZnO的制备及表征

3．1．1 纳米棒状ZnO的制备

3．1．2 微米棒状ZnO的制备

3．1．3 纳米、微米棒状ZnO表征

3．2 棒状球形聚集体ZnO的制备及表征

3．2．1 棒状球形聚集体ZnO的制备

3．2．4 纳米棒状球形ZnO表征

3．3 棒状形貌ZnO载体Co／ZnO催化剂的费托反应性能

3．3．1 催化剂的制备

3．3．2 催化剂的费托反应性能

3．4 本章小结

参考文献

第四章 片状形貌ZnO的合成及其Co／ZnO的费托性能

引言

4．1 不同形貌片状ZnO的制备及表征

4．1．1 不同形貌片状ZnO制备

4．1．2 片状ZnO表征

4．2 不同形貌片状ZnO制备Co／ZnO催化剂费托性能

4．2．1 催化剂的制备

4．2．2 催化剂的费托性能评价

4．3 本章小结

参考文献

第五章 片状ZnO合成机理推导及载体合成温度选择

引言

5．1 ZnO材料的制备

5．1．1 反应温度对于片状ZnO前躯体与ZnO晶体形貌的影响

5．1．2 反应时间对于片状ZnO形貌的影响

5．2 不同合成温度片状ZnO载体制备的Co／ZnO催化剂性能

5．2．1 催化剂的制备

5．2．3 催化剂载体N2-物理吸附

5．2．2 催化剂的费托性能评价

5．3 本章小结

参考文献

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

附录

1、作者简介

2、攻读硕士期间已发表学术论文

致谢