碳材料負(fù)載Fe催化CO2加氫制烴類的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，能源消費(fèi)量和二氧化碳的排放量急劇增加，由此帶來一系列的環(huán)境與生態(tài)問題。同時(shí)以石油為基礎(chǔ)的能源危機(jī)嚴(yán)峻，人們不得不另辟途徑開發(fā)新能源。因此開展有關(guān)CO2轉(zhuǎn)化和綜合利用，將CO2轉(zhuǎn)化為高附加值的化工原料具有十分重要的戰(zhàn)略意義。
　　本文以介孔碳材料為載體，制備鐵(Fe)基催化劑用于CO2催化加氫轉(zhuǎn)化為低碳烴類的反應(yīng)，通過對(duì)反應(yīng)活性的考察，研究載體與催化劑相互作用及助劑與活性組分的相互作用對(duì)CO2轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物分布的

2、影響。
　　在不同溫度下熱處理脫除介孔高分子材料的模板劑得到一系列表面性質(zhì)不同的介孔碳材料，以此為載體，等體積浸漬Fe(NO3)3制備Fe基催化劑，在固定床反應(yīng)器中考察了熱處理溫度對(duì)反應(yīng)性能的影響。結(jié)果表明:在反應(yīng)壓力3MPa、反應(yīng)溫度400℃、空速1800h-1·g-1cat，H2/CO2摩爾比為3的條件下，400℃脫除模板的介孔碳材料作載體時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率可達(dá)55.7％，C2+選擇性達(dá)51％，C2-C4=選擇性為16％;60

3、0℃脫出模板劑的介孔碳材料為載體時(shí)，CO2轉(zhuǎn)化率基本不變，產(chǎn)物分布卻發(fā)生明顯變化，產(chǎn)物中幾乎沒有烯烴生成，C5+重組分含量增多，C2+選擇性達(dá)62.5％，600℃熱處理脫除模板劑與800℃脫出模板劑的介孔碳材料作載體時(shí)，CO2催化加氫反應(yīng)性能幾乎相同。
　　使用共浸漬法合成一系列添加助劑改性的Fe基催化劑，考察K、Cu、Mn、Ce、Cs、Mg等助劑對(duì)10％Fe/OMC-400催化劑催化CO2加氫反應(yīng)性能的影響，結(jié)果顯示:加入K助劑

4、可有效提高CO2轉(zhuǎn)化率、C5+重組分和C2-C4=選擇性，降低CH4選擇性;CO2轉(zhuǎn)化率達(dá)62.5％，C2+選擇性達(dá)61.2％，C2-C:選擇性提高近13個(gè)百分點(diǎn)。
　　加入助劑Mn可提高CO2轉(zhuǎn)化率和C2+選擇性，但產(chǎn)物中烯烴選擇性下降，C5+選擇性提高～11個(gè)百分點(diǎn)?？疾榱薓n與K復(fù)合助劑對(duì)CO2催化加氫反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)Mn-K之間的協(xié)同作用均減弱了Fe-K、Fe-Mn之間單獨(dú)的相互作用。Cu助劑可提高催化劑的還原能力，有利于

5、氧化鐵被還原為單質(zhì)Fe，10％Fe3％Cu/OMC-400催化CO2加氫反應(yīng)，產(chǎn)物中幾乎沒有烯烴生成，C5+選擇性提高12個(gè)百分點(diǎn)?？疾镃u-K-Fe之間的相互作用對(duì)催化性能的影響，發(fā)現(xiàn)10％Fe3％Cu3％K/OMC-400催化劑有高的C5+選擇性。加入助劑Ce后加氫活性提高，產(chǎn)物中幾乎都是CH4和C2-C40，幾乎沒有C2-C4=。加入Mg改性后，可提高催化劑的分散度和穩(wěn)定性，降低了C2-C4=選擇性。加入Cs助劑改性，對(duì)C2-C4