鈷基催化劑的制備及費托合成反應(yīng)性能的研究.pdf

1、費托合成（Fischer-Tropsch Synthesis，簡稱FTS）是將生物質(zhì)、煤、天然氣等氣化的合成氣（CO+H2）催化轉(zhuǎn)化為清潔的液體燃料及高附加值化學(xué)品的重要途徑，被認為是解決我國能源供應(yīng)不足的最有效途徑之一。鈷基催化劑因其具有良好的催化活性和高碳烴的選擇性，不易失活和積碳，水煤氣變換反應(yīng)活性低等特點，被認為是費托合成反應(yīng)最具有發(fā)展前途的催化劑之一。
　　本文采用等體積浸漬法制備了費托合成負載型鈷基催化劑，在固定床反應(yīng)

2、器上評價催化劑的催化活性，以CO轉(zhuǎn)化率和C5-C11汽油餾分烴選擇性為催化劑催化活性的評價指標，篩選出催化活性較好的催化劑，并對催化劑進行了BET、XRD、FT-IR、TPR、TPD等手段的表征。
　　本論文的具體研究工作和主要結(jié)論如下：
　?。?）分別考察了氧化物載體（SiO2）、碳材料載體（CNTs）、純硅分子篩載體（MCM-41、SBA-15）以及酸性分子篩載體（Hβ、HY、HZSM-5、mordenite）對費托合成

3、鈷基催化劑催化活性的影響。結(jié)果表明：穩(wěn)定狀態(tài)下Co/SBA-15催化劑的CO轉(zhuǎn)化率最高，為92.6％。穩(wěn)定狀態(tài)下Co/HZSM-5催化劑的C5-C11烴選擇性最高，為48.3%。以CO轉(zhuǎn)化率、C5-C11汽油餾分烴選擇性為催化劑催化活性的評價指標，篩選出了催化劑對CO轉(zhuǎn)化率最高的載體為SBA-15，對C5-C11汽油餾分烴選擇性最高的載體為HZSM-5。
　?。?）考察了載體HZSM-5硅鋁比（SiO2/Al2O3=25、38、5

4、0、80和200）以及合成Co/HZSM-5催化劑的焙燒溫度對負載型鈷基催化劑費托合成反應(yīng)活性的影響。結(jié)果表明：相比Co/HZSM-5（SiO2/Al2O3=25、38、50和80）催化劑，Co/HZSM-5（SiO2/Al2O3=200）催化劑表現(xiàn)出相對最高的CO轉(zhuǎn)化率和C5-C11烴選擇性，分別為84.1%、52.8%。以HZSM-5（SiO2/Al2O3=200）為載體，發(fā)現(xiàn)不同焙燒溫度合成的Co/HZSM-5催化劑對費托合成活性

5、也具有明顯的影響。對比Co/HZSM-5（300℃、400℃、500℃）催化劑，Co/HZSM-5（400℃）催化劑表現(xiàn)出相對最高的CO轉(zhuǎn)化率和C5-C11烴選擇性，分別為84.1%、52.8%。
　?。?）在前期研究的基礎(chǔ)上，篩選出其中催化劑催化性能較優(yōu)的兩個載體為SBA-15和HZSM-5。以不同硅鋁比的HZSM-5分子篩（SiO2/Al2O3=50、80、200）與SBA-15組成的復(fù)合載體作為新的載體，分別考察了HZSM-

6、5不同硅鋁比、SBA-15與HZSM-5不同質(zhì)量比對復(fù)合催化劑費托反應(yīng)活性的影響。結(jié)果表明：相比Co/SZ-50-4、Co/SZ-80-4催化劑，Co/SZ-200-4催化劑表現(xiàn)出相對較高的CO轉(zhuǎn)化率和C5-C11烴選擇性，分別為93.0%、51.8%。對比Co/SZ-200-1、Co/SZ-200-2、Co/SZ-200-3、Co/SZ-200-4催化劑，Co/SZ-200-4催化劑的CO轉(zhuǎn)化率和C5-C11烴選擇性最高，分別為93.