有序中孔碳材料的合成及其負(fù)載釕、鈷費(fèi)-托合成催化劑催化性能的研究.pdf

1、費(fèi)-托合成是將煤、天然氣或生物質(zhì)等間接轉(zhuǎn)化為液體燃料的重要工藝過程，已引起研究者們廣泛關(guān)注。盡管在工業(yè)應(yīng)用中，鐵、鈷催化劑的應(yīng)用更為普遍，然而，對(duì)于釕催化劑，其催化活性是最高的，易于生成高碳鏈烴類物質(zhì)。因此，通常情況下，釕催化劑主要是應(yīng)用于基礎(chǔ)理論研究，成為開發(fā)新型費(fèi)-托合成催化劑的最佳模型對(duì)象。當(dāng)我們研究載體孔結(jié)構(gòu)以及活性金屬本質(zhì)對(duì)催化劑性能的影響時(shí)，為了消除載體與活性金屬之間的相互作用，碳材料被認(rèn)為是較為理想的載體。這是由于它是一種

2、惰性材料，具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，較高的比表面積等物理化學(xué)特性。
　　 本論文選用SBA-15作為模板，合成不同孔徑的有序中孔碳材料，并負(fù)載釕、鈷催化劑。采用X-射線粉末衍射（XRD）、孔結(jié)構(gòu)測(cè)試、透射電子顯微鏡（TEM）、氫氣程序升溫還原（H2-TPR）、氫氣程序升溫脫附（H2-TPD）等技術(shù)對(duì)催化劑進(jìn)行了表征，在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行活性測(cè)試。系統(tǒng)地考察了載體、孔徑和制備方法對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)和費(fèi)-托合成催化性能的影響，其結(jié)論如下：
　

3、　 1.催化劑Ru-OMC依然保持著多孔有序的結(jié)構(gòu)，具有較高的比表面積，與有序中孔碳材料載體沒有太大的差別。同時(shí)，其催化活性明顯高于傳統(tǒng)浸漬法制備的催化劑。這是由于釕納米顆粒鑲嵌到碳壁上，這種相互作用阻止了釕顆粒的聚集。另外，在金屬釕顆粒和碳載體的界面處形成較多的缺陷位，從而有效地阻止了釕顆粒的氧化，并且會(huì)引起氫溢流效應(yīng)。這種現(xiàn)象有助于反應(yīng)氣體在釕活性位上吸附、解離和轉(zhuǎn)移，進(jìn)而增加了催化劑的催化活性。然而，正是由于Ru-OMC催化劑的

4、這種特殊結(jié)構(gòu)引起的氫溢流效應(yīng)，以及較窄的孔道使H2比CO更容易進(jìn)入孔道，導(dǎo)致孔道內(nèi)H2/CO 增高，因此CH4選擇性增加。
　　 2.選用相同的方法制備了不同孔徑的有序中孔碳材料，將釕納米顆粒鑲嵌到碳壁上，考察這一系列催化劑的費(fèi)-托合成反應(yīng)的催化性能。所有催化劑依然保持著多孔有序的結(jié)構(gòu)。與孔徑較小的催化劑相比，孔徑越大，形成的金屬釕納米顆粒越大，催化劑的CO轉(zhuǎn)化率逐漸增大，C1的選擇性逐漸降低，而C5+的選擇性則逐漸增加。這可能

5、是由于催化劑具有較大尺寸的釕納米顆粒，特殊的化學(xué)環(huán)境（活性物種鑲嵌到載體上），以及孔道的傳質(zhì)擴(kuò)散效應(yīng)引起的。
　　 3.以純硅分子篩SBA-15、純碳OMC和碳對(duì)分子篩SBA-15進(jìn)行改性得到的碳、硅“混凝土型”復(fù)合材料C-SBA-15為載體，采用滿孔浸漬法制備鈷催化劑。利用碳改性SBA-15可以明顯影響催化劑的催化活性。這是由于碳的引入，導(dǎo)致催化劑更容易還原，同時(shí)催化劑分散較好，因此具有更好的催化活性和重質(zhì)烴選擇性。然而，對(duì)于