FT合成CoSiC催化剂的研究

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1、密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文指导教师：2013年4月ByXiaoKongADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringStateKeyLaboratoryofCoalConversionInstituteofCoal

2、Chemistry,ChineseAcademyofSciencesTaiyuan，Shanxi，P．R．ChinaApril，2013致谢本论文是在孙予罕研究员、侯博副研究员的精心指导下完成的，导师严谨的治学态度，渊博的知识，敏捷的思维，严谨科学的治学作风，给我留下了深刻的印象，是作者永远学习的楷模，并将使我受益终生。在此谨向两位导师表示最衷心、最诚挚的谢意!特别感谢陈从标老师、王俊刚副研究员对本工作所给与的指点与建议。衷心感谢李德宝研究员、肖勇副研究员、贾丽涛副研究员、刘岩老师、房克功副研究员、

3、林明贵副研究员、郭荷芹博士对论文工作的细心指导与无私帮助。论文研究工作的顺利完成离不开课题组全体工作人员和同门的帮助。感谢张秀萍、吴文革、马占骋等老师在具体工作中热心帮助。感谢同门黄形、张明伟、曾光、刘长城、范志宏、王刚、韩信有、王达、谢志强、赵海军等师兄、姐，师弟之间始终相处融洽，也得到了各位来自学习、工作、生活等方面的关心与帮助，感谢煤化所2010级的所有同学在学习、工作和生活上的关照，怀念一起度过的那些美好的日子。特别感谢曾波和杨轶飞二位师兄在科研中给作者的无私交流和帮助。感谢研究生部梁萍老师

4、、原辉老师、孔鹏老师、韩丽娜老师对作者学习和生活上的关心和照顾。感谢仪器站李源老师、张园力老师、刘东艳老师在样品表征工作上的帮助。感谢图书馆、档案室、物资处、财务处、科技处、行保处等各部门在科研工作中提供的帮助。特别感谢我可亲可敬的家人，他们的无私奉献是我能顺利完成学业的保障，值此论文完成之际，向他们表示衷心的感谢和祝福!孔晓二零一三年四月摘要随着人类经济社会的不断发展，对石油的消耗量越来越大，然而近年来日益严重的石油短缺问题迫使人们不得不寻找其他的液体燃料。费托合成(F．T)是将煤、天然气和生物质

5、等经合成气(CO+H2)转化为高品质液体燃料的重要途径之一，因此受到各国政府以及科研机构的广泛关注。费托合成链增长服从聚合机理，产物碳数分布遵循Aderson．Schultz．Flory(ASF)分布，其显著特征是反应产物分布宽(C1．C120不同烷烃，烯烃的混合物及少量的含氧化合物等)，除了能合成高选择性甲烷及高分子量的石蜡烃外，其余馏分的选择性都有极限。另一方面费托合成是强放热反应，温度对产物选择性具有较大的影响，从催化剂稳定性以及避免飞温的角度讲，反应器的操作温度也不宜太高。因此具有良好导热性

6、能结构的新型载体SiC开始逐渐应用于F．T反应中。本文以SiC为载体负载钴，研究具有优异导热性能的SiC载体在费托反应中的特点，在此基础上研究了不同浸渍溶液、A1203助剂、Zr02助剂对催化剂的物理化学性质的调变规律，以及这种修饰对催化剂的反应性能的影响，主要研究结果如下：1．采用不同的浸渍溶液(水、乙醇、丙酮)浸渍钴，制备了CoH，CoE，CoA三个催化剂。采用XRD、TEM等技术研究了不同溶剂对钴物种的分散行为的影响，采用TPR对溶剂对Co．SiC之间的相互作用的调变进行深入的讨论，同时考察了

7、溶剂对Co／SiC催化剂的修饰对费托反应性能的影响。结果发现，不同溶剂对钴物种的分散具有不同影响，丙酮能够很好的分散钴物种，并且丙酮作为溶剂时，钴物种与载体之间相互作用最强，这种较强的相互作用也是有利于钴物种的分散的，最终CoA催化剂具有最高的反应活性。在相近转化率下比较反应产物分布，发现CoA具有最低的甲烷选择性及最高的C19+选择性，CoE次之，CoH催化性能一般。2．通过沉淀沉积法制备了一系列不同含量A1203修饰的Co／SiC催化剂，采用TPR、XRD、TEM、XPS等表征手段研究了A120

8、3的加入对催化剂的物理化学性质以及F．T催化性能的影响。TPR及XPS结果显示，随着A1203含量的增加，钴金属与载体SiC之间的相互作用被有效的增大，这是由于在沉淀沉积法的制备过lF．T合成Co／SiC催化剂的研究程中在SiC的表面形成了一层A1203物种的层，从而使得钴物种与A1203直接接触，最终增强了钴与载体间的相互作用。A1203的加入由于有效的增强了钴物种与载体间的相互作用，一方面使得催化剂的分散度得到明显改善，另一方面降低了催化剂的还原度，因此适当含量的