本文關鍵詞：Pt基催化劑上甘油水溶液原位加氫反應性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著生物柴油替代化石燃料成為新型生物質能源,其生產規(guī)模逐年擴大,并由此引發(fā)生物柴油生產過程中的主要副產物甘油嚴重過剩。通過催化氫解將甘油轉化為高附加值的二元醇,無疑是提高生物柴油產業(yè)經濟效益的有效舉措。針對傳統(tǒng)氫解反應中存在的反應條件苛刻、操作安全性低等問題,有研究者提出了將甘油液相重整與氫解相耦合的原位加氫反應工藝,該工藝兼具能源節(jié)約和原子經濟性的優(yōu)勢,具有極大的發(fā)展?jié)摿Α１疚囊訮t基催化劑為研究對象,對比考察了不同載體(Al2O3、AC、SiO2、水滑石、ZrO2)負載的單金屬Pt基催化劑上甘油水溶液原位加氫反應活性差異。研究結果表明,Pt/AC催化劑上1,2-丙二醇選擇性最高；以Pt/AC催化劑為基礎,研究了不同還原方式(H2、KBH4、N2H4、HCHO、碳熱還原)對甘油原位加氫反應性能影響。結果表明,KBH4還原制備的Pt/AC催化劑具有最優(yōu)的催化效果,在230℃,1.0MPa N2壓力條件下反應12h,2wt%Pt/AC催化劑上甘油轉化率和1,2-丙二醇選擇性分別達到80.5%和45.1%。采用KBH4液相還原法,以活性炭(AC)為載體分別制備了Pt-M(M=Fe,Ni,Co,Zn,Cu)系列雙金屬催化劑,其用于催化甘油原位加氫反應的活性順序為：Pt-Fe/AC＞Pt-Ni/ACPt-Co/ACPt-Zn/ACPt-Cu/AC,其中Pt-Ni/AC具有最高的1,2-丙二醇選擇性。在甘油濃度10wt%,220℃,1MPa N2壓力下反應8h,2wt%Pt-2wt%Ni/AC催化劑上甘油轉化率和1,2-丙二醇選擇性分別達到98.3%和60.5%。且在5次重復使用過程中,Pt-Ni/AC催化劑呈現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。XRD表征結果表明,金屬原子M隨機替代晶格中Pt原子的位置形成了Pt-M雙金屬物種。TEM圖譜顯示在活性炭載體上Pt-M金屬顆粒粒徑尺寸范圍在2-5nm之間,活性組分均勻分散。通過比較單金屬Pt、Ni催化劑、機械混合制備的(Pt+Ni)催化劑以及共浸漬法制備的Pt-Ni/AC催化劑在甘油原位加氫反應中的性能發(fā)現(xiàn),(Pt+Ni)催化劑活性遠低于Pt-Ni/AC催化劑,但是高于單金屬Pt或Ni催化劑。結合HRTEM、SAED和XPS表征結果發(fā)現(xiàn),Pt-Ni/AC催化劑上優(yōu)異的原位加氫性能,應部分歸因于載體表面形成的Pt-Ni雙金屬納米晶體物種上產生了明顯的金屬間協(xié)同作用。而機械混合的(Pt+Ni)催化劑中雙金屬間相互作用力較弱,說明Pt-Ni金屬間協(xié)同作用是催化劑活性和目的產物選擇性提高的重要因素,并由此探討了甘油水溶液原位加氫反應機理。
【關鍵詞】：甘油水溶液 原位加氫 雙金屬催化劑 液相還原 1 2-丙二醇
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TE667
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-13
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 研究內容12
• 1.3 課題來源12-13
• 第2章 文獻綜述13-24
• 2.1 甘油的主要性質及用途13-14
• 2.2 甘油氫解制二元醇催化劑的研究現(xiàn)狀14-17
• 2.2.1 催化劑的開發(fā)14-15
• 2.2.2 催化劑結構與性能關系研究15-17
• 2.3 甘油氫解反應機理17-20
• 2.3.1 脫氫-脫水-加氫17-18
• 2.3.2 脫水-加氫18-19
• 2.3.3 直接氫解19-20
• 2.4 甘油原位加氫20-24
• 2.4.1 甘油液相重整制氫20-21
• 2.4.2 甘油水溶液原位加氫21-24
• 第3章 實驗方案24-33
• 3.1 催化劑制備24-26
• 3.1.1 實驗試劑及主要儀器24-25
• 3.1.2 催化劑載體預處理25-26
• 3.1.3 Pt-M/AC系列催化劑制備26
• 3.2 催化劑的評價26-31
• 3.2.1 反應裝置及反應流程26-27
• 3.2.2 反應產物分析27-31
• 3.3 催化劑表征31-33
• 3.3.1 N_2低溫物理吸附(BET)31
• 3.3.2 X射線衍射(XRD)31
• 3.3.3 透射電子顯微鏡(TEM)31-32
• 3.3.4 X射線光電子能譜(XPS)32
• 3.3.5 電感耦合等離子發(fā)射光譜(ICP-AES)32-33
• 第4章 Pt基單金屬催化劑上甘油水溶液原位加氫性能研究33-42
• 4.1 Pt基催化劑的初步篩選34-36
• 4.1.1 載體對Pt基催化劑上甘油原位加氫反應的影響34-35
• 4.1.2 還原方式對Pt基催化劑上甘油原位加氫反應的影響35-36
• 4.2 Pt/AC催化劑上甘油原位加氫性能研究36-41
• 4.2.1 Pt金屬含量影響36-38
• 4.2.2 反應溫度影響38-39
• 4.2.3 反應壓力影響39-40
• 4.2.4 反應時間影響40-41
• 4.3 本章小結41-42
• 第5章 Pt基雙金屬催化劑上甘油水溶液原位加氫42-58
• 5.1 Pt-M/AC系列催化劑的制備42-43
• 5.2 催化劑表征結果43-47
• 5.2.1 低溫N_2物理吸附43-44
• 5.2.2 XRD44-46
• 5.2.3 TEM46-47
• 5.3 催化劑活性評價47-57
• 5.3.1 Pt-M/AC系列催化劑上甘油原位加氫反應性能比較47-48
• 5.3.2 Pt-Ni/AC催化劑金屬配比優(yōu)化48-50
• 5.3.3 反應溫度影響50-51
• 5.3.4 氮氣壓力影響51-52
• 5.3.5 反應時間影響52-53
• 5.3.6 甘油濃度影響53-54
• 5.3.7 催化劑用量影響54-56
• 5.3.8 催化劑的重復使用性能56-57
• 5.4 本章小結57-58
• 第6章 Pt-Ni/AC催化劑上構效關系研究58-67
• 6.1 催化劑表征結果58-62
• 6.1.1 催化劑的織構性質58-59
• 6.1.2 催化劑的表觀形貌及微晶結構59-60
• 6.1.3 催化劑中價態(tài)分析60-62
• 6.2 Pt/AC、Ni/AC催化劑的機械混合在甘油原位加氫反應中的催化性能62-63
• 6.3 Pt-Ni/AC催化劑上甘油水溶液原位加氫的反應路徑探討63-65
• 6.3.1 甘油液相重整反應路徑63-64
• 6.3.2 甘油原位加氫反應路徑64-65
• 6.4 本章小結65-67
• 第7章 結論與展望67-69
• 7.1 結論67-68
• 7.2 工作展望68-69
• 參考文獻69-77
• 致謝77-78
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文78

【參考文獻】

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 郭勇;甘油水相重整制氫反應中催化劑設計與制備的研究[D];華東理工大學;2012年

  本文關鍵詞：Pt基催化劑上甘油水溶液原位加氫反應性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：375013