pH值对铁系催化剂结构的影响.pdf

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1、第37卷第4期煤炭转化Vo1．37No．42014年1O月C0ALC0NVERS10N0ct．ZO14pH值对铁系催化剂结构的影响谢晶"舒歌平，李克健。章序文’摘要以FeSO·7HO为铁源，以氨水为沉淀剂，通过沉淀一空气氧化法，在不同pH值条件下制备了一系列铁系催化剂；采用X射线衍射、低温N吸附、扫描电镜和透射电镜等技术对催化剂进行了表征．通过800。C焙烧3h考察了催化剂的含水量．结果表明，不同PH值制备的催化剂主体晶相和微观结构有较大差异，其中pH值为7．0时，催化剂主体晶相为7-FeOOH，微观形态为板条状，其比表面积最高，平均孔径最小，催化剂中含

2、水量最高．关键词铁系催化剂，pH值，煤直接液化，了一FeoOH中图分类号TQ426．8，TQ529但是适合于煤直接液化的铁系催化剂的晶相、微观0引言形态和结构，特别是催化剂合成条件研究得不多，也催化剂技术是煤直接液化关键技术之一，催化鲜见报道．本实验采用沉淀一空气氧化法合成了系列剂可以显著降低煤直接液化反应的苛刻度，提高煤FeOOH／FeO。催化剂，系统研究和揭示了反应pH的转化率和液化油收率．适合于煤直接液化的催化值对所制备FeOOH／Fe。O。催化剂的晶相结构和微剂按活性元素可分成三类，分别是Ni，Mo传统的油观形态的影响规律．品加氢催化剂；铁系催化

3、剂；熔融的Sn，Zn氯化物1实验部分催化剂．铁系催化剂由于廉价可弃，活性较好，研究和应用更为广泛．11铁系催化剂中，各种铁的化合物1．1催化剂制备在煤液化条件下必须先与S结合，形成磁黄铁矿相以FeSO·7H2O为原料配制400g0．3mol／LFe一s才能产生催化活性I2]，因而转化成活性相的FeSO溶液，置于1L烧杯内，在剧烈搅拌下滴Fe一S的难易程度将极大影响催化剂的催化活性．入1mol／L氨水进行沉淀，同时通人速率为Fe1-xS的形成及活性高低与催化剂前驱体有很大300mL／min的空气对中间沉淀物进行氧化，反应的关系，一般认为催化剂前驱体粒径越小

4、，分散性越过程控制温度为5O℃，控制反应pH值分别为6．0，好，越容易转化为活性相Fel⋯Sl6。]Cuginietal_8]6．5，7．0，7．5和8．0，pH值控制精度±0．05，总反研究发现，以煤负载的FeOOH催化剂粒径较小，在应时间为2h．反应完毕，所得浆液转入离心机进行煤液化过程中粒径大小较稳定，并且可与S结合生离心分离，得到沉淀物滤饼，滤饼经多次打浆水洗，成更小粒径的活性相Fe一S，因而具有很高的煤液洗去硫酸根等杂离子，洗涤后的滤饼于80C干燥化活性．Kanekoetal_9的研究表明，纳米级羟基氧24h，研磨过筛，收集150gm以内的催化

5、剂放人干化铁特别是～FeOOH，相比铁矿石和其他合成型的燥器内，保存备用．铁系催化剂，转化为超细Fe～S的温度更低，粒径1．2催化剂表征更小，煤液化活性更好．神华集团建设的首套百万吨催化剂的比表面积和孑L结构采用美国Tristar级煤直接液化工业示范装置口，使用了超细7～Ⅱ3020吸附仪测定，测试前，样品在真空条件下FeOOH催化剂口，开创了工业化生产和利用煤直100。C预先脱气6h，由Brunaue—Emmett—Teller接液化铁系催化剂的工艺技术．尽管研究者对合成(BET)方法计算比表面积，采用Barrett—Joyner-型的铁系催化剂的煤液化

6、性能开展了深入的研究，Halenda(BJH)模型方法计算孔容和孔径分布．*神华集团公司2013年科技创新项目(MZY-I3)．1)硕士、工程师；3)研究员；4)教授级高级工程师，中国神华煤制油化工有限公司上海研究院煤直接液化国家重点工程实验室，201108上海；z)教授级高级工程师，中国神华煤制油化工有限公司，100011北京收稿日期：2Ol3—1O一09；修回日期：2013—121370煤炭转化XRD测试采用D／max—RB型x射线衍射仪丫一Fe()OH晶相更稳定，特别是在COi一存在下极易(日本Rigaku公司)，CuKCt射线源(一0．154nm

7、)，生成a—FeOOH晶相产物，因此想要获得纯的一Ni滤波，管电流30mA，管电压4OkV，扫描速率FeOOH还要改变相关反应条件，例如在反应中驱2。／min．走CO。，添加(NH)HPO等物质以压制a—Fe0OH催化剂的表面形貌和微观结构分别采用扫描电的生成．[9由图1还可看出，在pH值6．O～7．0的范镜(sEM)和高分辨透射电镜(TEM)进行观察，其中围内，催化剂晶相变化呈现一定规律，随pH值上SEM测试采用日本Hitachi公司的S一4800扫描电升，催化剂从a—FeO()H晶相为主逐步转变为7一镜，加速电压3kV；TEM测试采用日本JEM一21

8、00FeOOH晶相为主；pH值在7．5～8．0范围内，随透射电镜，样品预先用乙醇