兩親性介孔Pd-C-SiO2-Al2O3催化劑的制備及其在生物油提質(zhì)中的應(yīng)用.pdf

1、化石能源日益枯竭，導(dǎo)致全球能源危機(jī)，環(huán)境污染也日顯嚴(yán)重，生物油作為一種可再生清潔能源，引起了廣大研究人員的濃厚興趣。然而，生物油的含水量高達(dá)30％，是一種油水乳濁液。生物油中含有大量的水和含氧化合物，導(dǎo)致了生物油的低熱值、高粘度、與化石燃料不互溶性、熱不穩(wěn)定性和腐蝕性等一系列缺點(diǎn)。因此，必須對(duì)生物油進(jìn)行催化加氫脫氧提質(zhì)才能轉(zhuǎn)化為替代汽油、柴油等化石燃料的液體燃料，而提質(zhì)后的油品品質(zhì)很大程度上是由催化劑的加氫脫氧活性決定的。目前，常用的催

2、化劑為親水或者親油的單親性催化劑，沒有考慮其親疏水性，這些單親性的催化劑很難同時(shí)催化生物油中油-水兩相體系;且催化劑的載體常以微孔為主，位于微孔上的活性粒子容易燒結(jié)、團(tuán)聚而堵孔，同時(shí)微孔也增大了生物油大分子的傳質(zhì)阻力。針對(duì)以上問題，本文設(shè)計(jì)和制備了一系列兩親性介孔Pd/C-SiO2-Al2O3催化劑，并選擇苯酚為生物油模型含氧化合物，對(duì)催化劑的加氫脫氧性能進(jìn)行了研究。
　　本文以三嵌段共聚物PEO-PPO-PEO(F127)為結(jié)構(gòu)

3、導(dǎo)向劑，酚醛樹脂為碳源，正硅酸乙酯為硅源，六水氯化鋁為鋁源，通過多元溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝（evaporationinducedself-assembly,EISA），高溫焙燒炭化后，得到了有序介孔碳-氧化硅-氧化鋁復(fù)合材料，最后，通過濕法浸漬制備了催化劑Pd/C-SiO2-Al2O3。采用TG-DTG、XRD、N2等溫吸脫附、TEM、NH3-TPD、水蒸汽等溫吸附和催化劑油水兩相分布照片對(duì)催化劑進(jìn)行了表征分析。表征結(jié)果表明:催化劑Pd/C

4、-SiO2-Al2O3具備高度有序的二維六方介孔結(jié)構(gòu)，高比表面積（206-456m2/g）、均一孔徑(3.4-4.9nm)、大孔容（0.23-0.34cm3/g），Pd納米粒子(約5nm)均勻分布于介孔孔道中，且具有很好的分散性。催化劑Pd/C-SiO2-Al2O3同時(shí)具備親水性和疏水性，是一種兩親性催化劑，通過改變復(fù)合材料中酚醛樹脂的投料比可以調(diào)節(jié)催化劑Pd/C-SiO2-Al2O3的親疏水性。
　　本文以十氫萘和去離子水模擬生

5、物油中真實(shí)的油-水混合體系，考察了催化劑Pd/C-SiO2-Al2O3的催化活性。在200℃，5MPa條件下，反應(yīng)2h，催化劑Pd/C-SiO2-Al2O3具有相當(dāng)高的苯酚轉(zhuǎn)化率(83.4-98.0％)和脫氧產(chǎn)物環(huán)己烷的選擇性(73.9-87.7％)。催化劑Pd/Al-SBA-15催化苯酚的轉(zhuǎn)化率為82.0％，環(huán)己烷的選擇性為77.5％。催化劑Pd/C催化苯酚的轉(zhuǎn)化率為77.8％，環(huán)己烷的選擇性為2.8％。結(jié)果表明:兩親性催化劑Pd/C

6、-SiO2-Al2O3的催化活性比只具親水性的Pd/Al-SBA-15或只具疏水性的Pd/C高。調(diào)節(jié)兩親性介孔材料C-SiO2-Al2O3的親疏水性，對(duì)催化劑本身的催化活性有較大影響。催化劑Pd/C-SiO2-Al2O3-24（碳含量為24％）催化苯酚的轉(zhuǎn)化率高達(dá)98％，脫氧產(chǎn)物環(huán)己烷的選擇性高達(dá)87.7％。催化劑Pd/C-SiO2-Al2O3-24循環(huán)使用四次后，催化苯酚的轉(zhuǎn)化率下降了5％;催化劑Pd/Al-SBA-15循環(huán)使用四次后