雙功能鈷基催化劑的合成與催化性能的研究.pdf

1、Co基催化劑是一種被大量研究的非貴金屬催化劑，在F-T合成及CH4-CO2重整反應中均具有較好的催化活性。以不同形式的鈷源作為前驅體制備催化劑，對催化劑的各種性質具有直接影響。由于鈷羰基簇合物中的金屬鈷以零價態(tài)形式存在，以該簇合物為前驅體制備的催化劑具有良好的分散性和較高的催化反應活性。研究證明，助劑的添加能夠有效改善鈷基催化劑的反應活性、穩(wěn)定性和選擇性。稀土元素因其具有一定的堿性和給電子性能而成為催化反應中良好的助劑。本文通過鈷羰基簇

2、合物與稀土橋聯將稀土助劑有效得引入催化劑，通過有機配體骨架使活性中心Co與稀土原子均勻分布，有利于在載體表面形成高分散的Ln-Co分布，稀土的存在降低了載體的酸性，促進了CO的解離，從而進一步提高了催化劑的反應活性。具體成果如下:
　　1.合成了一系列不同核數（二核、三核、四核）的鈷羰基簇合物，其中三核鈷羰基簇合物為首次合成，并對其進行了結構表征和性質研究。
　　2.通過配位取代法設計并合成了可控結構的三核鈷簇與稀土(Ln=

3、La、Ce、Sm、Eu)有機配體橋聯配合物，并對合成的配合物進行了結構表征和性質研究。四種配位物均未見文獻報道。
　　3.以合成不同核數的鈷羰基簇合物前驅體，以γ-Al2O3為載體制備一系列催化劑，對其進行性能表征，評價F-T反應催化活性及CH4-CO2重整催化活性?？疾焘掫驶睾衔镌谳d體上的分布特征、表面性質及與載體之間的相互作用，分析了這些因素對F-T合成及CH4-CO2重整的影響。F-T反應評價結果表明，羰基簇合物為前驅體制

4、備的催化劑與傳統(tǒng)的硝酸鈷為前驅體制備的催化劑相比，具有較高的催化反應活性，不同催化劑的CO轉化率及C5+選擇性順序一致:Co3/γ-Al2O3＞Co2/γ-Al2O3＞Co4/γ-Al2O3＞Co(N)/γ-Al2O3;CH4-CO2重整催化結果表明，以不同核數鈷羰基簇為前驅體制備的催化劑具有不同的催化性能，其中10％Co(3)/γ-Al2O3具有優(yōu)良的抗積炭性能。
　　4.以合成的鈷簇-稀土橋聯配合物Ln-Co3(Ln=La、C

5、e、Sm、Eu)為前驅體，以γ-Al2O3為載體制備一系列催化劑，并評價其F-T反應催化活性及CH4-CO2重整催化活性?？疾炀哂懈叨纫?guī)則空間排布的鈷簇-稀土橋聯配合物在載體上的分布特征、表面性質及與載體之間的相互作用，分析了這些因素對F-T合成及CH4-CO2重整的影響。不同前驅體制備的催化劑F-T反應C5+選擇性順序為:Co-Ce/γ-Al2O3＞Co-Eu/γ-Al2O3＞Co-Sm/γ-Al2O3＞Co-La/γ-Al2O3＞C

6、o+Ce/γ-Al2O3＞Co(N)/γ-Al2O3;對以四種鈷簇-稀土橋聯配合物為前驅體的催化劑進行CH4-CO2重整評價，發(fā)現在結構相似的情況下，原子序數相鄰的稀土配合物催化劑活性差距不大，說明原子序數相鄰的稀土具有相似的助劑效應。
　　5.對以鈷羰基簇合物為前驅體制備的催化劑及和以鈷簇-稀土橋聯配合物為前驅體制備的催化劑進行催化性能比較，結果如下:(1)F-T合成反應中，以鈷簇-稀土橋聯配合物為前驅體制備的催化劑CO轉化率及