碳材料負載的碳化鉬對植物油脫氧反應催化活性研究.pdf

1、近年來，生物質能源的開發(fā)利用正逐漸受到越來越多的關注，其中生物柴油是一種清潔可再生的生物質能源。在自然界中廣泛存在、來源豐富，屬可再生資源的植物油脂和柴油在結構組成上均含有長的碳鏈組分。柴油主要是指含10-22個碳原子的烴類混合物，燃燒熱值高，是一種優(yōu)良燃料。植物油脂主要是由一分子甘油和三分子分別含有8-22個碳原子的長鏈脂肪酸形成的，但是這類化合物存在含氧量高、粘度大、揮發(fā)性差、不穩(wěn)定、不易存儲等缺點，不適合直接用作內燃機燃料，而通過

2、脫羧、脫羰、加氫脫氧等方法對植物油脂進行提質即可得到清潔的可再生柴油組分。
　　本論文合成了一系列不同結構碳材料為載體負載的鉬基催化劑，并以植物油選擇性脫氧制備柴油類烴為目標對催化劑進行活性測試并對其脫氧反應機理進行了研究，詳細分析了相關催化劑的物理化學性質并考察了不同碳載體及負載的鉬基催化劑在植物油脫氧反應中的影響。主要研究結果如下:
　　(1)考察了四種主要以sp2雜化的碳材料（石墨烯、碳納米管、石墨和富勒烯）負載的鉬基

3、催化劑對玉米油的脫氧反應及異構化反應研究，運用“碳熱氫還原法”合成出了不同物相組成的鉬基催化劑。實驗結果表明碳材料在反應中起著重要的作用，C滲入到Mo的晶格中可使Mo的d電子密度增加，而載體石墨烯的高導電性，又通過碳化鉬中的碳傳遞給Mo，使它的d電子密度更大，從而增加了碳化鉬的催化活性。
　　(2)與共軛結構的碳材料作為對比，作者考察了三種無定型結構碳材料，介孔碳、以蔗糖為原料通過水熱合成制備的活性炭和普通活性炭，負載的碳化鉬催化

4、劑對玉米油的脫氧反應效果及烴類產(chǎn)物分布規(guī)律。無定型碳材料負載的碳化鉬催化活性低于共軛結構的石墨烯和碳納米管為載體的碳化鉬催化活性，作者推斷其原因主要是碳的價電子雜化軌道及碳原子的排列結構不同，rGO的碳原子的價電子通過sp2雜化軌道成間層或若干層二維結構，活性炭中碳原子的價電子主要以sp3、部分以sp2排列的三維結構，其作為催化劑載體后對活性組分的影響不同導致催化活性的差別。
　　(3)通過“碳熱氫還原法”成功制備出了碳納米纖維負

5、載的碳化鉬催化劑(Mo2C/CNF)，碳納米纖維具有與碳納米管類似的物化性質，并且價格低廉。以脂肪酸甲酯為模型化合物研究了碳化鉬催化劑的脫氧反應活性，并考察了對真實的植物油體系在超臨界正己烷中的脫氧反應過程。以脂肪酸酯、脂肪酸和烯烴作為探針分子，討論了脂肪酸酯在碳化鉬催化劑上轉變?yōu)橥闊N的反應機理，為進一步闡明植物油脂脫氧制備柴油類烴的反應過程提供理論基礎。
　　(4)以石墨和活性炭為碳源，采用“碳熱氫還原法”合成出了添加含N元素C