咔唑加脫氫性能研究.pdf

1、咔唑是一種新型的有機(jī)液體儲(chǔ)氫材料，完全氫化時(shí)理論質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度為6.7wt％，達(dá)到了DOE對(duì)車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，在儲(chǔ)氫領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。本文首先以Raney-Ni為催化劑，對(duì)咔唑的加氫性能進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)溶劑十氫萘的加入有利于咔唑加氫反應(yīng)進(jìn)行;在170℃-290℃范圍內(nèi)咔唑的加氫量隨著溫度的上升呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，并在250℃達(dá)到最大值;在3MPa-6MPa范圍內(nèi)咔唑的加氫量隨壓力的增大而增大;催化劑用量的增加在低用量范圍內(nèi)

2、明顯影響咔唑的吸氫量;8g咔唑在咔唑/十氫萘用量比值為1/5.9、250℃、5MPa和催化劑用量為0.5g的條件下，咔唑的加氫量達(dá)到較佳值0.27mol，咔唑加氫轉(zhuǎn)化率為90％。
　　 對(duì)咔唑加氫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究表明，咔唑加氫反應(yīng)是一個(gè)由發(fā)生在催化劑顆粒上得化學(xué)反應(yīng)所控制的過(guò)程，在本論文的實(shí)驗(yàn)條件下咔唑加氫反應(yīng)表觀活化能為51.93KJ/mol，表觀動(dòng)力學(xué)方程可表達(dá)為:robs=14.94· e-5.193×104/RT·6m/

3、ρpdp·Ce
　　 咔唑可能的加氫產(chǎn)物主要有五種，分別為四氫咔唑、六氫咔唑、八氫咔唑、十氫咔唑和十二氫咔唑，而GC-MS分析結(jié)果只證明了四氫咔唑、八氫咔唑和十二氫咔唑的存在，因此本文利用Gaussian軟件，優(yōu)化了反應(yīng)物及加氫中間產(chǎn)物的構(gòu)型，計(jì)算獲得了熱力學(xué)能量，對(duì)不同結(jié)構(gòu)的中間產(chǎn)物反應(yīng)難易程度及穩(wěn)定性做出了合理解釋。
　　 其次，本文研究了在Pd/C的催化作用下咔唑加氫產(chǎn)物的脫氫反應(yīng)過(guò)程，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度越高，起始反

4、應(yīng)速率越快、總脫氫量越多，但溫度過(guò)高不利于脫氫反應(yīng)的進(jìn)行，較佳的脫氫溫度是220℃。3ml反應(yīng)產(chǎn)物在反應(yīng)溫度為220℃、催化劑用量為11.1wt％的反應(yīng)條件下，脫氫量為0.14mol，脫氫轉(zhuǎn)化率可達(dá)60.5％。脫氫產(chǎn)物以咔唑和四氫咔唑?yàn)橹鳌?br>　　 最后，本文還對(duì)脫氫催化劑Pd/Al2O3的制備進(jìn)行了研究，并利用催化四氫咔唑脫氫實(shí)驗(yàn)測(cè)試了催化劑性能。研究表明，在浸漬溫度為60℃、水合肼作為還原劑的條件下制備的1.12wt％ Pd/