金属有机骨架材料Fe-MIL-100诱导的铁基费托催化剂的合成及催化性能研究

随着石油资源的日益枯竭及环保要求的日益严苛,寻找非石油路线生产清洁燃料的方法迫在眉睫,费-托合成是一种以合成气（CO和H₂）为原料生产液体燃料的高效方法.铁基费-托合成催化剂广泛应用于工业,本工作研究了多孔碳材料包裹的活性组分高度分散的铁基费托催化剂的制备、结构及费-托合成反应性能.以金属有机骨架材料Fe-MIL-100为前驱体,通过控制碳化温度调节催化剂金属负载量、催化剂粒子尺寸及铁的相态.研究发现碳化温度为500℃所得催化剂在反应温度为260℃、压力为3 MPa、空速为8000 h^-1时CO转化率达到68%,展现出优良的中温费托合成反应性能.     

浸渍钠对铁基催化剂F-T合成浆态床反应性能的影响

以FeCuK/Si O2为母体催化剂,通过乙酸钠浸渍得到一组不同Na含量的费托合成铁基催化剂.采用原子发射光谱、低温N2吸附、程序升温还原和M ssbauer谱等技术对催化剂进行了表征.在H2/CO摩尔比为0.67,空速为2 000 h-1,压力为1.5 MPa和温度为250℃的条件下进行了浆态床F-T合成反应性能评价实验.结果表明,浸渍少量Na能提高催化剂的比表面积,促进铁物相的分散,而浸渍大量Na却大大降低了催化剂的比表面积,使催化剂中的铁物相聚集形成较大的颗粒;浸渍Na抑制了催化剂在H2中的第一步还原,但促进了催化剂在CO中的碳化;在原位合成气还原过程中,浸渍Na有利于催化剂的碳化.在500 h的运行实验中,浸渍Na的催化剂均表现出不同程度的失活现象.反应结果表明,浸渍Na对水煤气变换反应活性影响不大,对费托合成反应活性和烃产物选择性有较大的影响.在铁基催化剂上浸渍Na有利于C12 重质烃和低碳烯烃的生成.     

浆态床F-T合成Fe/Cu/K/SiO2催化剂中K助剂作用的研究

采用低温N2吸附、H2 TPR、CO2 TPD、MES、XRD,考察了K的加入顺序对两组微球状费托(F-T)合成Fe/Cu/K/SiO2催化剂的织构性质、还原行为、碳化行为、物相变化以及反应性能的影响。结果表明,K的加入顺序对催化剂的织构性质影响很小。先加Si后加K的催化剂具有较强的表面碱性,抑制催化剂在H2气氛下的初始还原,但促进了催化剂的碳化,且在浆态床F T反应中表现出良好的反应稳定性,较高的FTS反应活性,较低的甲烷选择性以及较高的重质烃和烯烃选择性,表现出良好的工业应用前景。     

Ni助剂FeMnK/SiO2费托合成催化剂的结构性质及还原碳化行为研究

研究了Ni助剂对共沉淀型FeMnK/SiO2催化剂的结构性质和还原炭化行为的影响。结果表明,添加少量Ni助剂提高了催化剂的比表面积,降低了平均孔径,促进了催化剂中铁氧化物的分散。在H2-TPR中,Ni助剂降低了催化剂的还原温度;在CO-TPR中,Ni助剂使催化剂的还原和炭化峰前移,提高了氧的移除速率,增加了碳的引入量;在合成气等温还原中,Ni助剂提高了催化剂的活化速率,在相同的还原时间内可获得更高的F-T合成反应活性。     

焙烧温度对费托合成铁基催化剂还原动力学的影响

采用沉淀法和喷雾干燥技术制备了一个典型的费托合成铁基催化剂(100Fe/3K/6SiO_2,质量比)所得样品在不同温度下焙烧5 h.分别利用N_2吸附和穆斯保尔谱表征了催化剂的织构和物相性质,同时利用热重分析仪记录了催化剂在H2气氛中的还原过程,并利用气固反应模型对还原曲线进行了动力学模拟.结果表明,300~600℃焙烧后催化剂的还原过程可用相同的模型拟合,其中由α-Fe_2O_3还原为Fe_3O_4的过程可用一维晶相形成与生长模型或三维相界面反应模型描述,Fe_3O_4还原为α-Fe的过程受二维晶相形成与生长模型控制.而对于700℃焙烧后的催化剂,其还原过程可能受晶相形成与生长模型和收缩核模型共同影响.随着焙烧温度的提高,催化剂的还原能力减弱,还原过程活化能升高.这可能是由于焙烧温度的提高导致晶粒尺寸增大和晶格缺陷减少所致.     

甲烷化反应机理的蒙特卡罗模拟

甲烷化反应机理的蒙特卡罗模拟郭向云，李永旺，王琴，罗庆云，钟炳（中国科学院山西煤炭化学研究所太原０３０００１）关键词蒙特卡罗方法，模拟，甲烷化机理催化反应机理可用普通动力学模型研究，也可用蒙特卡罗（ＭＣ）模型研究。对于一些比较复杂的催化反应，其动力学...     

一些简单和复杂反应动力学的Monte Carlo模拟

由于计算机的广泛应用,Monte Carlo方法作为一种独立的方法,目前已用于解决许多化学问题。但本科学生对这一重要方法还是很陌生的。另一方面,目前物理化学实验中有关动力学内容的实验,都限于简单的一级和准一级反应,对于典型的复杂反应,学生只能靠     

浆态床F-T合成反应中反应参数对e/Cu/K/SiO2催化剂性能的影响

 用喷雾干燥法制备了微球状Fe/Cu/K/SiO2催化剂,并在不同的反应条件下对其在浆态床F-T合成反应中的催化性能进行了评价. 结果表明,反应温度和原料气H2/CO比的调变对催化剂运行稳定性的影响较大,反应初始阶段加入的液体石蜡介质对催化剂运行稳定性的影响不大. 原料气空速的增加可有效地提高反应的总烃时空产率,但同时CO转化率会明显降低,且重质烃选择性下降; 低H2/CO比的原料气有利于在保持合适的转化率的同时提高重质烃的选择性,并可明显提高总烃的时空产率; 提高系统压力可增大催化剂的催化活性,改善重质烃的选择性; 而提高反应温度尽管可明显提高催化剂活性,但同时也会促进WGS反应的发生,降低重质烃的选择性. 因此,浆态床F-T合成反应中操作参数的适当调变可使催化剂活性、产物烃分布和烃产率得到有效优化,最大限度地获得目的产物.     

焙烧温度对Fe-Mn催化剂结构和F-T合成性能影响

研究了焙烧温度对Fischer-Tropsch(F-T)合成Fe-Mn催化剂的织构性质、还原行为以及在还原和反应过程中结构变化的影响；在H2/CO=2.0、260 ℃、2.5 MPa和1 000 h－1条件下在固定床反应器上考察了焙烧温度对Fe-Mn催化剂F-T合成反应活性、烃产物选择性和运行稳定性的影响。XRD和TPR结果表明，随着焙烧温度的升高，催化剂中α-Fe2O3晶粒增大，催化剂比表面积降低，促进Mn3+渗入α-Fe2O3晶格中，形成了铁锰固溶体物相，使得催化剂难于还原，当焙烧温度升高到700 ℃时，催化剂中的α-Mn2O3相完全消失。催化剂F-T合成反应评价表明，在不降低催化剂活性的同时，焙烧温度的升高可显著地提高催化剂的反应运行稳定性，并促使烃产物分布向高碳数方向偏移；600 ℃焙烧的Fe-Mn催化剂运行200 h，总体活性高，失活速率较低，对低碳烯烃和中间馏分油段产物选择性好。     

pH值对Co/SiO2催化剂还原性的影响

 通过用NH4NO3溶液处理商业硅胶，制备了不同pH值的硅胶载体和一系列Co／SiO2催化剂，并考察了催化剂的还原性能．结果表明，载体pH值的降低，使Co／SiO2催化剂在工业还原条件（673K）下的还原度从30．9％提高到72．4％．用TPR和EXAFS技术研究了Co／SiO2催化剂的还原过程．结果表明，催化剂较高的还原度是由于减弱了还原过程中生成的CoO与载体硅胶之间的相互作用，从而促进了CoO的进一步还原．用FT－IR技术研究了不同pH值硅胶表面硅醇基的存在状态，发现酸性较强的载体上易于发生表面硅醇基间的缩合作用．根据实验结果提出了Co／SiO2催化剂的还原机理．