双金属_水滑石负载型催化剂的制备及其脱氢性能研究

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1、学校代码10530学号201510151569分类号TQ426.6密级硕士学位论文双金属/水滑石负载型催化剂的制备及其脱氢性能研究学位申请人颜景指导教师杨运泉教授学院名称化工学院学科专业化学工程与技术研究方向催化反应工程二〇一八年六月Preparationofbimetallic/hydrotalcitesupportedcatalystsandtheirdehydrogenationpropertiesCandidateYanJingSupervisorProf.YangYunquanCollegeSchoolofChemicalEngineeringP

2、rogramChemicalEngineeringandTechnologySpecializationCatalyticReactionEngineeringDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateJune,2018摘要能源的消耗及污染是人类社会和谐发展所要解决的关键问题。寻找替代能源如氢能，是一种切实可行的方案。氢能具有清洁、高效、储存运输便利、来源广泛以及可循环的优点。但由于氢气体积密度很小，使物理储氢存在着很多阻碍和安全隐患。有机液体化学储氢技术可以很好解决这一难题，目前对该技术的研

3、究关键在于脱氢环节。需要制备出一种合适的脱氢催化剂，使其在较低温度下具有较高反应活性、选择性，并具有可观的释氢速率。使用共沉淀法，控制pH在弱碱性条件下制备出具有层状结构的Mg-Al水滑石载体，该载体几乎不含酸性中心，可在一定程度上抑制催化剂的结焦失活。使用等体积浸渍法分别对水滑石载体负载Pt、Ir和Pt、Sn，再经煅烧和还原等处理，制备出Pt-Ir/Mg-Al和Pt-Sn/Mg-Al催化剂。在催化剂的制备过程中辅以超声波分散技术，减少制备时间，提升孔径大小。对其进行XRD、BET、H2TPR、TG、TEM、CO-Chemisorption、XPS等表征测

4、试，分析了不同条件下制备的催化剂的物理结构和化学性能。使用微反装置对甲基环己烷在不同催化剂作用下的连续脱氢反应进行测试，研究不同组分含量、反应温度、煅烧温度、还原温度、进料速率等因素对催化活性的影响。结果表明：Ir和Sn的引入使催化剂的脱氢活性、抗积碳性能以及稳定性都有不同程度的提升，含量不同时活性组分间的相互作用不同，表现出不同的催化性能。反应温度的升高可以促进脱氢反应的正向进行，增大脱氢转化率。改变煅烧温度和还原温度也会使得载体的结构以及活性组分的组成发生改变。增大进料速率会缩短反应物的停留时间导致转化率明显下降。其中PtIr-5/Mg-Al-275在

5、进料速率=0.2mL/min，催化剂质量0.5g，混合等体积石英砂，-1LHSV=18.0h，T=350℃条件下催化MCH脱氢的平均转化率为99.9%，甲苯选-1-1择性为99.9%，释氢速率达到578.7mmol·gcat·h。PtSn-5/Mg-Al-350催化剂在-1进料速率=0.2mL/min，催化剂质量0.5g，LHSV=18.4h，T=300℃条件下催化MCH脱氢的平均转化率为66.3%，甲苯选择性为99.9%，释氢速率达384.1-1-1mmol·gcat·h。关键词：有机液体储氢；甲基环己烷；脱氢；Pt-Ir/Mg-Al；Pt-Sn/Mg-

6、AlIAbstractEnergyconsumptionandpollutionarethekeyissuestoberesolvedintheharmoniousdevelopmentofhumansociety.Findingalternativeenergysourcessuchashydrogenenergyisapracticalsolution.Hydrogenenergyhastheadvantagesofbeingclean,efficient,convenienttostoreandtransport,anditssourceisvery

7、extensiveandcanberecycled.However,duetothesmallvolumedensityofhydrogen,therearemanyobstaclesandsafetyproblemstophysicalhydrogenstorage.Chemicalhydrogenstoragetechnologyoforganicliquidscansolvethisproblemwell,nowthekeytotheresearchofthistechnologyisthedehydrogenationstep.Itisnecess

8、arytoprepareasuitabledehydrogenat