納米氧化鋁負(fù)載的鈷基費(fèi)-托合成催化劑的催化性能研究.pdf

1、費(fèi)-托合成技術(shù)是將煤、天然氣或生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為潔凈液體燃料的重要途徑。負(fù)載型鈷基催化劑以其優(yōu)越的費(fèi)-托合成催化性能而受到廣泛關(guān)注。鈷基催化劑載體的種類和結(jié)構(gòu)對(duì)催化劑的催化性能產(chǎn)生重要影響。三氧化二鋁作為最常用的工業(yè)鈷基費(fèi)-托合成催化劑載體之一,已經(jīng)受到大量的研究。
　　據(jù)已有的研究報(bào)道可知,常規(guī)三氧化二鋁載體的表面酸堿性、晶型、比表面積、孔結(jié)構(gòu)等參數(shù)都對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生影響。然而,有關(guān)新型的納米三氧化二鋁載體形貌影響的研究報(bào)道較

2、少。本文采用不同的方法合成得到基本粒子具有不同形貌結(jié)構(gòu)的納米三氧化二鋁,以此材料為載體,制備鈷基費(fèi)-托合成催化劑。采用 X-射線粉末衍射(XRD)、孔結(jié)構(gòu)測(cè)試、透射電子顯微鏡(TEM)、氫氣程序升溫還原(H2-TPR)、氫氣程序升溫脫附(H2-TPD)等技術(shù)對(duì)載體和催化劑進(jìn)行了表征,催化劑在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行活性測(cè)試。重點(diǎn)研究了納米三氧化二鋁的載體的合成及其形貌對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)及催化性能的影響,以及鈷納米顆粒單分散催化劑的催化性能。

3、　　綜合分析表征結(jié)果可知,三氧化二鋁載體的基本粒子的形貌顯著影響鈷基催化劑的結(jié)構(gòu)、還原度和分散度,從而影響催化劑的催化反應(yīng)性能。采用超聲浸漬法,成功制了備氧化鈷顆粒負(fù)載型催化劑,催化劑可以達(dá)到最優(yōu)分散度,并具有較好的還原性,催化劑具有較好催化效能。其具體結(jié)論如下:
　　(1)以無機(jī)硝酸鋁為原料,可以制備得到形貌可控的納米三氧化二鋁載體,包括納米顆粒、納米棒及納米纖維狀三氧化二鋁。以異丙醇鋁和乙酸為原料,可以制備得到具有一定長度的納

4、米纖維狀三氧化二鋁載體。
　　(2)浸漬法制備催化劑時(shí),納米三氧化二鋁結(jié)構(gòu)發(fā)生重構(gòu),納米尺度的一次粒子團(tuán)聚重排,載體孔結(jié)構(gòu)發(fā)生收縮,這種重構(gòu)改善了鈷物種在催化劑上的分散,使催化劑上形成的鈷物種團(tuán)簇更小。
　　(3)三氧化二鋁基本粒子的形貌及堆疊方式?jīng)Q定三氧化二鋁載體的孔結(jié)構(gòu),相比納米顆粒及納米棒,納米纖維狀三氧化二鋁具有穩(wěn)定的、相互連通的、鳥巢似的孔結(jié)構(gòu),用其負(fù)載的催化劑具有較好的活性和穩(wěn)定性。
　　(4)相對(duì)短纖維來

5、說,長纖維納米三氧化二鋁載體結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定,具有大的孔徑及孔容,且負(fù)載催化劑后,可以保存特殊的大孔結(jié)構(gòu),有利于費(fèi)-托合成產(chǎn)物的擴(kuò)散,且這種結(jié)構(gòu)有助于提高鈷金屬的分散,提高催化劑抗燒結(jié)性能,從而提高了催化劑的活性和穩(wěn)定性。
　　(5)超聲浸漬法制備的四氧化三鈷顆粒負(fù)載型催化劑,鈷金屬的分散接近最優(yōu)分散,鈷納米顆粒以單分散形態(tài)分布在催化劑上,相對(duì)傳統(tǒng)浸漬法制備的催化劑,催化劑活性得到很大提高,且在高溫條件下高活性反應(yīng)時(shí),催化劑依然有較低的