《介孔碳-氧化物負載金屬催化劑的合成及生物油加氫性能》是依託鄭州大學，由翟贇璞擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：介孔碳-氧化物負載金屬催化劑的合成及生物油加氫性能
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：翟贇璞
- 依託單位：鄭州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
通過快速熱解技術將生物質轉化為液體生物油，然後再經過加氫精制製備可以替代化石燃料的綠色汽油和柴油，是一項很有吸引力的技術。但是生物油高含氧量、高含水量、熱不穩定的特性使生物油加氫精制面臨著很大的挑戰。設計合成高活性、化學穩定及水熱穩定的加氫催化劑已經成為生物油加氫精制成功的關鍵。在本項目中，我們根據生物油的特性和加氫精制的要求，設計開發新的催化劑。一方面，我們利用多元自組裝的方法合成介孔碳和金屬氧化物複合的載體，它既能滿足高比表面、良好的水熱穩定性的要求，又能活化生物油中不同的含氧基團，還能使催化劑具有兩親的特性，同時催化油相和水相中的反應。另一方面，我們以非貴金屬作為催化劑活性組分來降低催化劑成本，通過調變催化劑活性組分的組成和粒徑大小來提高催化劑加氫效率和活性。項目的進行將有助於我們最佳化催化劑性能，理解生物油加氫精制的機理，推動生物油產業化套用的進程。
結題摘要
將生物質通過快速熱解轉化為液體生物油，然後將生物油經過加氫精制製備碳氫燃料，是生物質資源利用的很有前景的技術之一。在生物油加氫精制過程中，如何針對生物油高含氧量、高含水量、熱不穩定的特性設計合成高效、穩定的加氫脫氧催化劑，以及如何改善生物油加氫精制的工藝，提高生物油精製產品品質，是科研工作者面臨的挑戰。我們圍繞著新型催化劑的開發和生物油加氫精制工藝的最佳化展開研究。在催化劑載體開發方面，考察了不同催化劑載體對生物油模型化合物加氫脫氧的性能的影響，發現了載體是否具有酸性以及酸的強度是生物油模型化合物能否順利脫氧的關鍵；針對生物油油/水兩相混合的特點，合成了介孔碳-氧化矽鋁和介孔碳-氧化鈰複合載體，該載體不但具有高的比表面積、較大的孔徑尺寸、適中的表面酸性，而且通過改變碳和氧化物的比例，可以調節載體的親疏水性，使催化劑穩定於油-水兩相界面，同時催化油相和水相中的加氫脫氧反應，催化效果顯著提高。在催化劑活性組分開發方面，以非貴金屬Ni為活性組分，乙二醇為分散劑，合成了粒徑可調的Ni基催化劑，實現了生物油模型化合物苯酚加氫脫氧產物的可控選擇；進一步以B為助劑，合成了NiB催化劑，其在生物油油/水兩相體系中的催化活性是Ni催化劑的4倍。在工藝最佳化方面，發明了在生物油中添加有機溶劑四氫萘、十氫萘或柴油/異丙醇來促進生物油催化加氫反應，有效克服了生物油在精製過程中聚合結焦的問題；採用在超臨界正丁醇中對生物油加氫精制，生物油提質效果進一步顯著提高；我們拓展了相關研究，以三辛胺為絡合劑，異辛醇為稀釋劑，採用絡合萃取法將乙酸從生物油加氫水相中提取出來，乙酸回收率可達84.7%, 提高了整個工藝過程的附加值。
