《脂肪酸脫羧製備高品位生物燃料的新型催化劑研究》是依託四川大學，由李丹擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：脂肪酸脫羧製備高品位生物燃料的新型催化劑研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李丹
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著石油資源的枯竭，由生物基油料製備高品位燃料的研究正逐步受到重視。降低生物基油料中的氧含量是獲得高品位生物燃料的關鍵。植物油經過脫羧得到的烷烴，十六烷值高，並且不含硫，是較好的清潔燃油組分。本項目擬以麻風果油和棕櫚油的主要成分脂肪酸（油酸和棕櫚酸）為模型化合物，設計製備具有脫羧裂解異構的新型催化劑，通過調整ZSM-22分子篩載體的矽鋁比，酸強度，活性組分（磷化鎳，磷化鉬）載量、焙燒溫度和焙燒氣氛等來調變催化劑的組成和結構，系統探索這些變化對催化性能的影響規律。結合BET,XRD,XPS,HRTEM,SEM,NH3-TPD,in situ FTIR,Pr-IR，多通道線上質譜等表征手段，探明新型催化劑的結構與催化活性之間的相互關係，揭示脫羧裂解異構反應本質，為麻風果油和棕櫚油轉化為生物燃料的規模化生產提供理論依據。
結題摘要
降低生物基油料中的氧含量是獲得高品位生物燃料的重要環節，而具有脫羧裂解異構化的多功能催化劑的設計製備是獲得高品位生物燃料的關鍵。本項目以棕櫚酸和麻風果油為反應原料，成功製備了具有脫羧裂解異構化活性的多功能催化劑（NixP/ZSM-22，NixPy/ AC和 NiMoP/ ZSM-5），獲得了高品位生物燃料，熱值達到了46.0 MJ kg−1。研究了NixP及Ni-Mo-P基催化劑的製備規律。發現通過控制調變Ni/P摩爾比、Ni和P負載量、還原溫度及載體（ZSM-22/ ZSM-5/SiO2）能夠製備出不同的NixP（Ni2P/Ni12P5/Ni3P）活性物種。通過酸或鹼處理活性碳(AC)表面，調變活性碳載體表面的化學狀態，能夠控制製備不同的鎳磷活性物種(Ni/Ni2P/Ni12P5/Ni3P)。發現固定Ni, Mo, P載量，不同還原溫度以及不同活性組分添加順序對Ni/Mo/P-ZSM-5催化劑生成的影響規律。通過“棕櫚酸脫羧”探針反應及麻風果油轉化評價反應，篩選出具有高效脫羧裂解異構化性能的催化劑。對棕櫚酸製備高品位生物燃料的反應過程進行了較為深入的研究，發現Ni2P，Ni12P5，Ni3P物種都有利於脂肪酸脫氧反應，ZSM-22/ ZSM-5/AC(酸處理)載體具有裂解異構化功能, 酮和醛作為反應中間產物，最後脫氧變成碳氫化合物，棕櫚酸脫氧過程伴隨著裂解異構反應發生。Ni12P5的尺寸會影響棕櫚酸的轉化及油收率，Ni12P5的最優尺寸20-24納米。純Ni2P晶相分散較差，容易聚集成較大顆粒，Ni12P5的出現有利於Ni2P的分散，有利於支鏈烷烴的生成，C15烷烴選擇性提高及油收率提高。催化劑酸量及酸強度對油收率有明顯影響。棕櫚酸製備油品的過程較為複雜，主要有脫羰、脫羧、裂解和異構化四種路徑，形成醛和酮等中間產物，這四種路徑既可同時發生，也會相互影響，相互競爭，烴類（含芳烴）產物是上述幾個過程共同作用的綜合結果。以上研究成果，為進一步開發脂肪酸轉化為高品位生物燃料的規模化生產提供理論基礎，具有重要的理論意義和社會意義。
