籠形鎳基催化劑的制備及其在生物油加氫提質(zhì)中的應(yīng)用

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1、學(xué)校代碼10459學(xué)號(hào)或申請?zhí)?01212151760密級(jí)鄭州大學(xué)碩士學(xué)位論文籠形鎳基催化劑的制備及其在生物油加氫提質(zhì)中的應(yīng)用作者姓名：朱培紅導(dǎo)師姓名：張瑞芹教授翟赟璞副教授學(xué)科門類：理學(xué)專業(yè)名稱：環(huán)境科學(xué)培養(yǎng)院系：化學(xué)與分子工程學(xué)院完成時(shí)間：2015年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterPreparationofacagelikeNi-basedcatalystanditsapplicationinbio-oilupgradingByPeihongZhuSuperv

2、isor:Prof.RuiqinZhang，YunpuZhaiEnvironmentalScienceTheCollegeofChemistryandMolecularEngineeringMay2015原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研宄所取得的成栗。除文中己經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研宄作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律責(zé)任山本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者：曰期：">/Jr年/月/2?日學(xué)位論文使用授權(quán)聲明本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下完

3、成的論文及相關(guān)的職務(wù)作品，知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬鄭州大學(xué)。根據(jù)鄭州大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留或向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)鄭州大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或者其他復(fù)制手段保存論文和匯編本學(xué)位論文。本人離校后發(fā)表、使用學(xué)位論文或與該學(xué)位論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時(shí)，第一署名單位仍然為鄭州大學(xué)。保密論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定。學(xué)位論文作者：曰期:年/月/I曰摘要摘要生物質(zhì)快速熱解得到的液體油（簡稱生物油），產(chǎn)率高（75%）并且接近工業(yè)化生產(chǎn)，被普遍認(rèn)

4、為是最具有潛力代替石油資源的可再生能源。然而，生物油具有高含氧量、高含水量以及不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。因此，必須對生物油進(jìn)行催化加氫提質(zhì)才能達(dá)到液體燃料的標(biāo)準(zhǔn)。但目前在生物油催化加氫提質(zhì)過程中存在著催化劑高溫易燒結(jié)的問題。本文針對以上問題，設(shè)計(jì)和制備了一種籠形抗燒結(jié)催化劑Ni/C-SiO2-Al2O3，簡稱Ni/CL-CSA，并選擇苯酚為生物油模型化合物，對催化劑的加氫性能和抗燒結(jié)機(jī)理進(jìn)行了研究，最后將Ni/CL-CSA用于生物油的加氫提質(zhì)中考察催化劑對生物油不穩(wěn)定組分聚合結(jié)焦的影響及生物油物質(zhì)組分的變化，得到如下結(jié)果。（1）以聚苯乙烯球?yàn)橛材０?、三嵌段表?/p>

5、活性劑F127為軟模板、酚醛樹脂為碳源、正硅酸四乙酯為氧化硅源、六水氯化鋁為氧化鋁源、硝酸鎳為鎳的前驅(qū)體鹽，雙模板法制備了負(fù)載量為5%的籠形鎳基催化劑Ni/CL-CSA。表征結(jié)果顯示，制備的Ni/CL-CSA具有100nm左右的籠形大孔和3.8nm的介孔窗口，23鎳顆粒粒徑6nm左右，催化劑比表面積212m/g，孔容為0.24cm/g，含碳量26.4%。對比的介孔催化劑Ni/C-SiO2-Al2O3，簡稱Ni/MP-CSA，具有排列有序且孔徑均一的二維六方結(jié)構(gòu)，直型孔道，孔徑4nm左右，孔壁厚約6-8nm，鎳23顆粒尺寸6.5nm左右。催化劑比表面

6、積219m/g，孔容為0.24cm/g，含碳量19.4%。（2）選用苯酚為生物油模型化合物，考察了催化劑的催化活性和穩(wěn)定性等性能。結(jié)果表明籠形催化劑Ni/CL-CSA具有良好的催化性能。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為5h時(shí)，Ni/CL-CSA對苯酚的轉(zhuǎn)化率達(dá)到100%，Ni/MP-CSA對苯酚的轉(zhuǎn)化率為97.3%。值得注意的是，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行3h時(shí)，Ni/CL-CSA對苯酚的轉(zhuǎn)化率已達(dá)到88.3%而Ni/MP-CSA對苯酚的轉(zhuǎn)化率只有62.2%?；\型催化劑表現(xiàn)出更高的反應(yīng)速率，這可能是因?yàn)樵诮榭状呋瘎┲屑尤氪罂椎幕\，減小了物質(zhì)的傳輸阻力，反應(yīng)物和產(chǎn)物的傳輸速率加快，進(jìn)而

7、促進(jìn)了苯酚的轉(zhuǎn)化。對反應(yīng)后的催化劑進(jìn)行表征發(fā)現(xiàn)，Ni/CL-CSA的籠型孔道對催化劑活性組分的燒結(jié)長大有很好的抑制作用，這也保證了Ni/CL-CSA具有更高的催化活性。此外，將催化劑在600℃，氮?dú)釯摘要下焙燒5h，初步考察了催化劑的高溫穩(wěn)定性。Ni/CL-CSA焙燒前后的苯酚轉(zhuǎn)化率分別是88.3%和82.9%，降低了5.4%。Ni/MP-CSA焙燒前后的苯酚轉(zhuǎn)化率分別是62.2%和43.6%，降低了18.6%。熱處理后籠形催化劑Ni/CL-CSA仍保持著較高的活性而介孔催化劑Ni/MP-CSA下降很多。這是因?yàn)闊崽幚磉^程中，Ni/MP-CSA催化

8、劑活性組分在孔道內(nèi)發(fā)生燒結(jié)長大（Ni粒徑從6.7nm增大到14.2nm），而籠形催化劑Ni/CL-CSA由于其籠形限域作用