《Co/CNTs微觀結構的調控及其對費托合成產物分布的作用機制》是依託天津大學，由呂靜擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Co/CNTs微觀結構的調控及其對費托合成產物分布的作用機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：呂靜
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
費托合成作為間接法煤制油的關鍵技術，是目前煤化工方面的研究熱點，然而針對鈷基費托合成催化劑微觀結構對反應的作用機制還未見深入報導，本課題擬結合碳納米管(CNTs) 特有的規整孔道結構、獨特的管內限域環境和表面的酸鹼可修飾性，採用不同的催化劑製備手段，合成具有不同催化劑微觀結構（鈷顆粒落位不同、顆粒粒徑不同、反應物傳質路徑不同和表面酸鹼性不同等）的Co/CNTs催化劑，獲得定向調控Co/CNTs催化劑微觀結構的方法。在此基礎上，重點研究微觀尺度下Co/CNTs催化劑結構的變化對巨觀費托合成反應的產物分布的影響規律，進而獲得控制費托合成反應選擇性的方法，為進一步設計、製備高效Co/CNTs費托合成催化劑奠定基礎，同時為其他體系鈷基費-托合成催化劑的產物調控提供幫助。
結題摘要
通過酸處理、鹼處理和酸鹼複合處理方式對鈦矽分子篩進行了預處理，結果表明，鹼處理後載體介孔等變化對費托反應催化性能產生了較大影響，孔徑增大促進了鈷顆粒的分散，加快生成物和反應物的傳遞速率，從而使得負載的鈷基催化劑具有更好的催化性能。還考察了複合載體配比及製備方法對催化劑費托反應活性的影響，結果表明，採用複合載體製備得到的催化劑鈷顆粒尺寸較小、落位均勻、還原性能較高，因而具有更高的反應活性和穩定性。在適宜的製備條件下，考察了催化劑製備方法如並流共沉澱法、檸檬酸溶膠-凝膠法、水熱合成-等體積浸漬法對催化劑費托合成性能的影響。結果表明，採用水熱合成-等體積浸漬法製備的催化劑具有較好的催化性能。考察了介質阻擋放電電漿（DBD）中不同惰性介質和氫氣介質對催化劑費托反應性能的影響，研究發現惰性氣體DBD方法用於前軀體分解是一個快速高效的過程，可以代替焙燒處理過程，且使用最易放電的He介質得到的催化劑活性最優。 通過複合組裝CNTs和錳氧化物，製得了一系列不同形貌和錳價態的CNTs-MnOx複合載體，並用於費托合成反應探究其反應性能。結果表明，不同製備條件所得催化劑的結構和反應性能有較大差異，歸因於其金屬與載體間相互力的不同和表面不同的MnO含量。用鹼和尿素協同改性CNTs，可使其負載的費托合成催化劑具有如下性能：吡咯氮修飾、高的石墨度和還原度以及較強的金屬與載體間相互作用力，這將顯著提高催化劑高碳烴的選擇性，尤其是柴油組份的選擇性高達52%。 通過金屬有機骨架結構材料（MOF）ZIF-67的一步碳化合成了一系列具有不同粒徑的納米多孔碳包鈷（Co @ C）的催化劑。Co @ C催化劑實現了在高Co負載量下也可以獲得高分散度。隨著CTAB含量的增加，Co @ C催化劑的粒徑減小。在這些催化劑中，8CTAB-Co @ C催化劑表現出最小的Co結晶尺寸，最佳的Co分散和最高的CO轉化率，而16CTABCo @ C催化劑由於最大的鈷結晶尺寸而顯示出最低的活性。
