《MOF材料催化的藻類生物油超臨界加氫改質的研究》是依託清華大學，由吳玉龍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：MOF材料催化的藻類生物油超臨界加氫改質的研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：吳玉龍
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
藻類生物油具有含氧量高、品質不佳等不足，需要對其進行催化加氫改質。由於藻油分子尺寸大，原有方法分子擴散困難、氫壓高、催化劑易失活，本課題引入兼具微孔和介孔、且有儲氫特性的MOF催化劑，以超臨界正己烷為反應介質，以期通過MOF催化劑的結構孔道、儲氫特性和超臨界介質的優異溶解、擴散特性來克服目前方法的不足，建立一種藻類生物油催化加氫改質的新方法。主要研究包括：（1）設計製備MOF負載、活性組分均勻分布的高效催化劑；（2）研究在超臨界介質中進行藻類生物油催化加氫改質的機理和規拜檔婆律；（3）揭示模化物分子和氫分子在催化劑上吸附、解離和活化的機制；（4）研究十六凝懂歡烷酸等模化物的轉化歷程，考察生物油中其它組分對催化反應的影響；（5）採用真實藻酷厚紋類生物油考察驗證，建立全過程的反應網路。本課題的研究將為藻類生物油的改質提供新方法，同時拓寬超臨界催化反應和MOF材料催化套用的基礎研究。
結題摘要
-藻類疊茅生物質水熱液化所得的生物油需要脫氧改質提升才能使用。本課題引入具有合適孔尺寸和儲氫性能的MOF類或金屬/分子篩雙功能催化劑，以超臨界流體等為反應介質，將生物油催化提質得到高品質烷烴燃料。課題取得的主要相關研究成果如下：犁廈永宙（1）通過溶劑熱方法將磷鎢酸（PTA）直接封裝在MOF結構內，得到PTA@PdCu@FeIII-MOF-5催化劑。在超臨界正己烷介質、氫氣氛圍下，研究了在該催化劑上棕櫚酸的脫氧反應。結果表明，棕櫚酸可以在240°C上完全轉化，十六烷的選擇性最高。由於通過將PTA封裝在PdCu@FeIII-MOF-5的空心納米結構內部而提高了MOF催化劑的酸度，因此十六烷的選擇性高於PdCu@FeIII-MOF-5。棕櫚酸的催化加氫脫氧的優異性能與蛋黃-殼MOF納米結構與SCF介質之間的協同作用有關。（2）開發了一種具有金屬-有機骨架結構特性的FDCA-Hf雜化物為載體的加氫脫氧高效催化劑。活盛仔婚性位Ru和HPW（磷鎢酸）的協同作用促進了棕櫚酸模化物向烷烴的轉化。以超臨界正己烷為多戶鴉滲介質，以HPW-Ru/FDCA-Hf為催化劑，240°C和2 MPa H2條件下，棕櫚酸的烷烴轉化率為100％，還產生了少量益於改善燃料特性的加氫裂化產物，研究了催化劑還原時間、反應溫度、反應時間和初始氫壓對棕櫚酸改質反應的影響，提出了棕櫚酸可能的催化提質反應機理。（3）完成生物油模化物苯酚水相催化加氫工作，構建水熱穩定性良好的MOF負載Pd納米催化劑，活性測試發現催化劑儲氫性能越好，催化加氫活性越高。進行苯酚催化加氫研究，Pd/MOF140-AA催化劑作用下，260°C、2 MPa的氫壓，苯酚能夠完全轉化，產物為環己醇、環己烷以及環己酮，其產率分別為40.1%、29.3%和14.3%。（4）設計製備了Mo/ZSM-22雙官能催化劑，對生物油模化物棕櫚酸進行了提質，能夠一鍋法完成脫氧和異構化。在棕櫚酸的提質過程中，催化劑強酸位點被證明有利於HDC、異構化和裂解。Mo6+更傾向於支持HDC反應，而Mo4+傾向於促進HDO反應，即Mo4+/Mo6+比值顯著影響HDO/HDC的選擇性。HDO的改善使棕櫚酸完全轉化，可顯著降低強酸位點對異構化的不利影響，從而得到更多的支鏈烷烴。 本課題將為藻類水熱液化制生物油的進一步發展奠定科學基礎。
