炭載體結(jié)構(gòu)和鋇助劑對釕基氨合成催化劑的影響
發(fā)布時間:2020-12-25 05:02
釕炭催化劑由于在低溫低壓條件下具有高活性的優(yōu)點而被譽為第二代氨合成催化劑。Ru納米粒子與炭載體及助劑的相互作用對釕催化劑的氨合成反應(yīng)性能有著顯著的影響。本文通過引入雜原子官能團和熱處理的方式,對炭載體進行表面結(jié)構(gòu)的調(diào)控,研究了炭載體的表面結(jié)構(gòu)和Ba助劑對炭負載釕催化劑氨合成性能的影響,得到了以下結(jié)果:(1)采用液相氧化和高溫?zé)崽幚淼姆椒ㄖ苽淞烁缓毕莸奶技{米管,研究了碳納米管表面缺陷結(jié)構(gòu)對Ru納米粒子及氨合成性能的影響。碳納米管表面缺陷位不僅可以穩(wěn)定Ru納米粒子,還可以提高氨合成活性,在450 oC、10 MPa和10000 h-1條件下,Ba-Ru/CNTs-D的TOF值為0.30 s-1。(2)采用Ba(NO3)2輔助高溫?zé)崽幚淼姆椒?在活性炭表面引入缺陷結(jié)構(gòu)的同時負載Ba助劑;钚蕴勘砻嫒毕莸囊胪瑯涌梢赃_到穩(wěn)定Ru納米粒子的作用,同時還可以增強Ba助劑的供電子能力及與炭載體之間的相互作用力,從而提高氨合成活性。Ru/(8Ba-AC)-T的TOF值較8Ba-Ru/AC相比...
【文章來源】:浙江工業(yè)大學(xué)浙江省
【文章頁數(shù)】:86 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
釕催化劑中助劑或載體化合物的電負性與氨合成速率的關(guān)系
圖 1-2 Ru 表面 K 助劑活化 N2的作用模型圖[24]Figure 1-2. A model of Ru surface K promoter to activate N2此外,釕基催化劑中最常用的堿土金屬助劑為 Ba 助劑,而 Ba(NO3)2是 Ba 前體,一般采用浸漬法引入 Ba 助劑于催化劑中。由于含 Ba助劑的劑在氨合成中比 K促進的釕炭催化劑更具活性[25],而且釕催化劑中 Ba入可以提高金屬 Ru 的分散度,阻止 Ru 的燒結(jié),抑制炭載體的甲烷化催化劑的熱穩(wěn)定性[23]。因此 Ba助劑促進的釕炭催化劑受到了廣泛研究釕催化劑中 Ba 助劑的負載量對氨合成性能有較大的影響,而助劑的負劑本身的化學(xué)性質(zhì)有很大的關(guān)系。如 Ru/AC 體系,高冬梅[26]認為當(dāng) Ba載量為 2-4 wt%時,其氨合成性能最佳;而隨著 Ba 助劑的負載量提高性能會有不同程度的降低。圖 1-3給出了 Ba助劑在 Ru/C 催化劑表面的含量之間的關(guān)系圖,Ba 助劑的含量過高就會覆蓋催化劑表面的活性中 BaO的熔點高,流淌度小,少量的助劑就可以與 Ru和炭的界面相接觸生有效的活性中心;而過量的 BaO就會覆蓋催化劑表面的 Ru物種,從化劑的氨合成性能[27]。雖然少量的 Ba助劑可以顯著提高釕催化劑的氨
釕基催化劑中最常用的堿土金屬助劑為 Ba 助劑,而 Ba(NO3)2是最常用的 Ba 前體,一般采用浸漬法引入 Ba 助劑于催化劑中。由于含 Ba助劑的釕炭催化劑在氨合成中比 K促進的釕炭催化劑更具活性[25],而且釕催化劑中 Ba助劑的引入可以提高金屬 Ru 的分散度,阻止 Ru 的燒結(jié),抑制炭載體的甲烷化,并提高催化劑的熱穩(wěn)定性[23]。因此 Ba助劑促進的釕炭催化劑受到了廣泛研究。釕催化劑中 Ba 助劑的負載量對氨合成性能有較大的影響,而助劑的負載量與助劑本身的化學(xué)性質(zhì)有很大的關(guān)系。如 Ru/AC 體系,高冬梅[26]認為當(dāng) Ba助劑的負載量為 2-4 wt%時,其氨合成性能最佳;而隨著 Ba 助劑的負載量提高,氨合成性能會有不同程度的降低。圖 1-3給出了 Ba助劑在 Ru/C 催化劑表面的分布與其含量之間的關(guān)系圖,Ba 助劑的含量過高就會覆蓋催化劑表面的活性中心,因為 BaO的熔點高,流淌度小,少量的助劑就可以與 Ru和炭的界面相接觸,從而產(chǎn)生有效的活性中心;而過量的 BaO就會覆蓋催化劑表面的 Ru物種,從而降低催化劑的氨合成性能[27]。雖然少量的 Ba助劑可以顯著提高釕催化劑的氨合成性能,但其中 Ba助劑的作用機理仍然存在疑問,因為 Ba助劑的存在形式、作用機理及在氨合成條件下所位于催化劑上的位置難以確定。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]氮摻雜多孔炭材料的制備及在多相催化中的應(yīng)用[J]. 楊勇,王言,藍國鈞,李健,李瑛. 化學(xué)通報. 2016(10)
[2]介孔炭的孔結(jié)構(gòu)對其負載的Ru基氨合成催化劑性能的影響[J]. 周亞萍,藍國鈞,周斌,姜維,韓文鋒,劉化章,李瑛. 催化學(xué)報. 2013(07)
[3]氮摻雜碳納米管對其負載的Ru催化劑上合成氨的促進作用[J]. 高偉潔,郭淑靜,張洪波,潘秀蓮,包信和. 催化學(xué)報. 2011(08)
[4]氮化硼載體對Ru-Ba/BN氨合成催化劑性能的影響[J]. 徐春鳳,歐陽亮,張佳,周斌,李瑛,劉化章. 催化學(xué)報. 2010(06)
[5]浸漬次序?qū)︹捇呋瘎〧-T合成催化性能的影響[J]. 李晨,應(yīng)衛(wèi)勇,房鼎業(yè). 河南化工. 2008(02)
[6]活性炭表面改性對釕基氨合成催化劑的影響[J]. 鄭超,王榕,榮成,魏可鎂. 工業(yè)催化. 2005(10)
[7]釕基氨合成催化劑載體研究進展[J]. 榮成,鄭超,王榕. 廣東化工. 2005(01)
[8]合成氨催化劑研究的新進展[J]. 劉化章. 催化學(xué)報. 2001(03)
博士論文
[1]氮摻雜多孔炭材料的制備、表征及性能研究[D]. 袁曉玲.吉林大學(xué) 2012
碩士論文
[1]氮摻雜活性炭材料的制備及性能研究[D]. 郭曉娜.貴州大學(xué) 2016
[2]中孔釕炭催化劑的制備及加氫性能的研究[D]. 周亞萍.浙江工業(yè)大學(xué) 2015
[3]炭載體石墨化結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)調(diào)控及對負載金屬催化劑催化性能的影響[D]. 姜維.浙江工業(yè)大學(xué) 2014
[4]活性炭改性及Ru/AC氨合成催化劑的研究[D]. 馮國全.浙江工業(yè)大學(xué) 2012
[5]低負載量的Ru/AC氨合成催化劑的研究[D]. 歐陽亮.浙江工業(yè)大學(xué) 2010
[6]釕基氨合成催化劑的制備及其催化性能研究[D]. 高冬梅.浙江工業(yè)大學(xué) 2004
本文編號:2937009
【文章來源】:浙江工業(yè)大學(xué)浙江省
【文章頁數(shù)】:86 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
釕催化劑中助劑或載體化合物的電負性與氨合成速率的關(guān)系
圖 1-2 Ru 表面 K 助劑活化 N2的作用模型圖[24]Figure 1-2. A model of Ru surface K promoter to activate N2此外,釕基催化劑中最常用的堿土金屬助劑為 Ba 助劑,而 Ba(NO3)2是 Ba 前體,一般采用浸漬法引入 Ba 助劑于催化劑中。由于含 Ba助劑的劑在氨合成中比 K促進的釕炭催化劑更具活性[25],而且釕催化劑中 Ba入可以提高金屬 Ru 的分散度,阻止 Ru 的燒結(jié),抑制炭載體的甲烷化催化劑的熱穩(wěn)定性[23]。因此 Ba助劑促進的釕炭催化劑受到了廣泛研究釕催化劑中 Ba 助劑的負載量對氨合成性能有較大的影響,而助劑的負劑本身的化學(xué)性質(zhì)有很大的關(guān)系。如 Ru/AC 體系,高冬梅[26]認為當(dāng) Ba載量為 2-4 wt%時,其氨合成性能最佳;而隨著 Ba 助劑的負載量提高性能會有不同程度的降低。圖 1-3給出了 Ba助劑在 Ru/C 催化劑表面的含量之間的關(guān)系圖,Ba 助劑的含量過高就會覆蓋催化劑表面的活性中 BaO的熔點高,流淌度小,少量的助劑就可以與 Ru和炭的界面相接觸生有效的活性中心;而過量的 BaO就會覆蓋催化劑表面的 Ru物種,從化劑的氨合成性能[27]。雖然少量的 Ba助劑可以顯著提高釕催化劑的氨
釕基催化劑中最常用的堿土金屬助劑為 Ba 助劑,而 Ba(NO3)2是最常用的 Ba 前體,一般采用浸漬法引入 Ba 助劑于催化劑中。由于含 Ba助劑的釕炭催化劑在氨合成中比 K促進的釕炭催化劑更具活性[25],而且釕催化劑中 Ba助劑的引入可以提高金屬 Ru 的分散度,阻止 Ru 的燒結(jié),抑制炭載體的甲烷化,并提高催化劑的熱穩(wěn)定性[23]。因此 Ba助劑促進的釕炭催化劑受到了廣泛研究。釕催化劑中 Ba 助劑的負載量對氨合成性能有較大的影響,而助劑的負載量與助劑本身的化學(xué)性質(zhì)有很大的關(guān)系。如 Ru/AC 體系,高冬梅[26]認為當(dāng) Ba助劑的負載量為 2-4 wt%時,其氨合成性能最佳;而隨著 Ba 助劑的負載量提高,氨合成性能會有不同程度的降低。圖 1-3給出了 Ba助劑在 Ru/C 催化劑表面的分布與其含量之間的關(guān)系圖,Ba 助劑的含量過高就會覆蓋催化劑表面的活性中心,因為 BaO的熔點高,流淌度小,少量的助劑就可以與 Ru和炭的界面相接觸,從而產(chǎn)生有效的活性中心;而過量的 BaO就會覆蓋催化劑表面的 Ru物種,從而降低催化劑的氨合成性能[27]。雖然少量的 Ba助劑可以顯著提高釕催化劑的氨合成性能,但其中 Ba助劑的作用機理仍然存在疑問,因為 Ba助劑的存在形式、作用機理及在氨合成條件下所位于催化劑上的位置難以確定。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]氮摻雜多孔炭材料的制備及在多相催化中的應(yīng)用[J]. 楊勇,王言,藍國鈞,李健,李瑛. 化學(xué)通報. 2016(10)
[2]介孔炭的孔結(jié)構(gòu)對其負載的Ru基氨合成催化劑性能的影響[J]. 周亞萍,藍國鈞,周斌,姜維,韓文鋒,劉化章,李瑛. 催化學(xué)報. 2013(07)
[3]氮摻雜碳納米管對其負載的Ru催化劑上合成氨的促進作用[J]. 高偉潔,郭淑靜,張洪波,潘秀蓮,包信和. 催化學(xué)報. 2011(08)
[4]氮化硼載體對Ru-Ba/BN氨合成催化劑性能的影響[J]. 徐春鳳,歐陽亮,張佳,周斌,李瑛,劉化章. 催化學(xué)報. 2010(06)
[5]浸漬次序?qū)︹捇呋瘎〧-T合成催化性能的影響[J]. 李晨,應(yīng)衛(wèi)勇,房鼎業(yè). 河南化工. 2008(02)
[6]活性炭表面改性對釕基氨合成催化劑的影響[J]. 鄭超,王榕,榮成,魏可鎂. 工業(yè)催化. 2005(10)
[7]釕基氨合成催化劑載體研究進展[J]. 榮成,鄭超,王榕. 廣東化工. 2005(01)
[8]合成氨催化劑研究的新進展[J]. 劉化章. 催化學(xué)報. 2001(03)
博士論文
[1]氮摻雜多孔炭材料的制備、表征及性能研究[D]. 袁曉玲.吉林大學(xué) 2012
碩士論文
[1]氮摻雜活性炭材料的制備及性能研究[D]. 郭曉娜.貴州大學(xué) 2016
[2]中孔釕炭催化劑的制備及加氫性能的研究[D]. 周亞萍.浙江工業(yè)大學(xué) 2015
[3]炭載體石墨化結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)調(diào)控及對負載金屬催化劑催化性能的影響[D]. 姜維.浙江工業(yè)大學(xué) 2014
[4]活性炭改性及Ru/AC氨合成催化劑的研究[D]. 馮國全.浙江工業(yè)大學(xué) 2012
[5]低負載量的Ru/AC氨合成催化劑的研究[D]. 歐陽亮.浙江工業(yè)大學(xué) 2010
[6]釕基氨合成催化劑的制備及其催化性能研究[D]. 高冬梅.浙江工業(yè)大學(xué) 2004
本文編號:2937009
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