转化合成气制备燃料醇的CuCo基催化剂制备与研究

摘要

转化合成气制备低碳液体燃料及化工原料被公认为是一条具有潜力的途径，在环境保护和资源利用方面也有着重要的意义。
　　 本论文制备了一系列的基于碳纳米管与二氧化硅的纳米复合材料为载体的CuCo基催化剂，利用FTIR、SEM、TEM、XRD、H2-TPR等一系列的物理化学表征技术对所制备的催化剂进行了表征分析，并在固定床反应器中就该催化剂对CO加氢转化低碳醇的催化活性作了比较与评价。结果显示，与未加CNTs催化剂相比，添加少量的碳纳米管(CNTs)能够显著提高CO的加氢转化活性和总醇的时空产率。在压力为5MPa，温度为573K，H2/CO=1的反应条件下，CuCo/SiO2-7％CNTs催化剂上CO的转化率达34.76％，相应的总醇(C1-5醇)时空产率达到213.02g·(kg·h)-1。加入苯三酚后的CuCo/SiO2-7％CNTs催化剂活性相分布均匀、粒径小，在相同的反应条件下，该催化剂上的CO的转化率提升至47.02％。在碱金属K改性后的CuCo/SiO2-7％CNTs催化剂上，CO的加氢转化活性明显降低，但C2+OH在总醇中的百分含量大幅提升。说明助剂K的加入有效的促进了C1OH到C2OH的链增长步骤，更有利于C2+OH的生成。在煅烧温度为450℃的条件下，催化剂对总醇的时空产率达到最高29％，这可能与该煅烧温度条件下某种对醇具有较高选择性的晶型含量增加有关。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第1章 绪论

1.1研究背景

1.1.1概述

1.1.2低碳醇在工业上的应用背景

1.2文献综述

1.2.1国内外研究现状

1.2.2合成气制取低碳混合醇体系热力学研究

1.2.3合成气制取低碳混合醇反应机理

1.2.4合成低碳混合醇的催化剂

1.2.5贵金属基催化剂的活性和选择性

1.2.6改性合成甲醇催化剂

1.2.7改性F-T合成催化剂

1.2.8未硫化Mo基催化剂

1.2.9硫化Mo基催化剂

1.2.10催化剂助剂

1.2.11催化剂制备方法

1.2.12二氧化硅和碳纳米管的应用

1.3论文研究意义和主要工作

第2章 实验部分

2.1实验主要原料、试剂和仪器

2.2催化剂制备

2.2.1单分散性氨基化硅胶球的制备

2.2.2碳纳米管的纯化

2.3催化剂活性评价

2.4产物分析与计算方法

2.5催化剂表征方法

2.5.1红外表征分析

2.5.2扫描电镜分析(SEM)

2.5.3透射电镜分析(TEM)

2.5.4 X射线衍射分析(XRD)

2.5.5程序升温还原(TPR)

第3章 碳纳米管促进的CuCo/SiO2催化剂制备及性能研究

3.1碳纳米管促进的CuCo/SiO2催化剂制备

3.2催化剂表征结果与分析

3.2.1自制SiO2载体SEM表征研究

3.2.2纳米二氧化硅表面化学结构红外表征

3.2.3 CNTs促进的CuCo/SiO2催化剂TEM表征研究

3.2.4 CNTs促进的CuCo/SiO2催化剂XRD表征研究

3.2.5 CNTs促进的CuCo/SiO2催化剂TPR表征研究

3.3碳纳米管对CuCo/SiO2催化剂活性和性能影响

3.3.1碳纳米管对H2和CO转化率的影响

3.3.2碳纳米管对CH4选择性的影响

3.3.3碳纳米管对低碳醇的影响

3.4本章小结

第4章 苯三酚法制备CuCo/CNTs-SiO2催化剂性能研究

4.1苯三酚法CuCo/CNTs-SiO2催化剂制备

4.2催化剂表征结果与分析

4.2.1苯三酚法制备CuCo/CNTs-SiO2催化剂TEM表征研究

4.2.2苯三酚法制备CuCo/CNTs-SiO2催化剂XRD表征研究

4.2.3苯三酚法制备CuCo/CNTs-SiO2催化剂TPR表征研究

4.3苯三酚对CuCo/CNTs-SiO2催化剂活性影响

4.3.1苯三酚对H2和CO转化率的影响

4.3.2苯三酚对低碳醇的影响

4.4煅烧温度对催化剂活性影响的研究

4.4.1煅烧温度对反应的转化率影响研究

4.4.2煅烧温度对低碳醇产率及分布影响研究

4.4.3煅烧温度对醇的选择性影响

4.4.4煅烧温度对C4+Hx产率的影响研究

4.5助剂碱金属K对催化剂活性影响

4.5.1 K对反应转化率的影响

4.5.2 K对总醇产率的影响

4.6本章小结

第5章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

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