SO/MO型固体酸在玉米秸秆液化反应中的催化作用研究

摘要

本文用沉淀浸渍法制备了纳米SO42-/Fe2O3固体酸催化剂，通过TEM，IR和NH3-TPD等手段对所制得的固体酸催化剂的结构和酸性进行了表征。结果表明：本实验制得的SO42-/Fe2O3固体酸属于纳米级催化剂，粒径约为20-40nm，粒度均匀并且具有较好的分散性，固体酸存在四个强度的酸中心。
　　 通过较低温度范围(180-260℃)内对玉米秸秆液化反应的催化作用，液化反应在250ml间歇高压反应釜中进行。实验考察了不同焙烧温度、时间对固体酸催化活性的影响，同时考察了液化反应的温度、反应时间及固体酸催化剂的用量对液化结果的影响，用红外光谱对液化产物进行了初步分析。结果表明，在550℃下焙烧3h所制得的SO42-/Fe2O3固体酸对玉米秸秆的液化反应具有较好的催化效果，在反应温度260℃，氢气初始压力1.0MPa，反应1h，玉米秸秆的转化率可达88％以上。
　　 分别用NiSO4、FeSO4、ZnSO4和Al2(SO4)3等金属盐溶液代替稀H2SO4浸渍前驱体，得到一系列金属离子改性的固体酸催化剂。通过催化玉米秸秆的液化反应考察了掺杂不同离子对固体酸活性的影响。结果表明，掺入Nj2+、Zn2+离子的固体酸比未改性的SO42-/Fe2O3固体酸催化活性更好。在240℃液化温度下，Ni2+/SO42-/Fe2O3催化的液化反应转化率达到86.4％以上。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

1.1 生物质能源简介

1.1.1 生物质的组成和反应特性

1.2 生物质能的利用技术

1.2.1 气化

1.2.2 热解

1.2.3 液化

1.3 生物质直接液化技术的研究进展

1.4 我国农作物秸秆利用状况

1.5 固体酸催化剂的研究概况

1.5.1 固体酸催化剂的分类

1.5.2 固体酸催化剂的制备

1.5.3 固体超强酸的改性

1.5.4 固体酸催化剂的表面酸性

1.5.5 固体超强酸的酸中心模型

1.5.6 固体超强酸的应用

1.6 本文的研究内容及意义

1.6.1 主要研究内容

1.6.2 本研究工作的意义

第二章 SO42-/Fe2O3固体酸催化剂的制备及表征

2.1 实验试剂及仪器设备

2.1.1 实验试剂

2.1.2 实验仪器

2.2 实验部分

2.2.1 SO42-/Fe2O3固体酸的制备

2.2.2 催化剂的制备条件考察

2.2.3 催化剂的表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 催化剂的制备条件考察

2.3.2 催化剂的表征

2.4 本章小结

第三章 玉米秸秆的液化条件考察

3.1 实验试剂及仪器设备

3.1.1 原料及试剂

3.1.2 实验仪器

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.3.1 反应温度对转化率的影响

3.3.2 氢气初始压力对秸秆转化率的影响

3.3.3 液化时间对转化率的影响

3.3.4 催化剂用量对秸秆转化率的影响

3.4 液化产物的初步分析

3.5 本章小结

第四章 SO42-/Fe2O3固体酸改性的初步研究

4.1 试验试剂及仪器

4.1.1 实验试剂

4.1.2 实验仪器

4.2 实验部分

4.2.1 金属离子改性的固体酸制备

4.2.2 SO42-/ZrO2的制备

4.2.3 SO42-/Fe2O3-ZrO2的制备

4.2.4 改性催化剂的活性考察

4.3 结果与讨论

4.3.1 不同离子对催化剂活性的影响

4.3.2 Nj2+/SO42-/Fe2O3和Zn2+/SO42-/Fe2O3的TEM分析

4.3.3 不同Zr/Fe比对催化剂活性的影响

4.4 本章小结

第五章 主要结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者及导师简介

北京化工大学 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书