碳材料負(fù)載的碳化鉬對(duì)植物油脫氧反應(yīng)催化活性研究.pdf

1、近年來，生物質(zhì)能源的開發(fā)利用正逐漸受到越來越多的關(guān)注，其中生物柴油是一種清潔可再生的生物質(zhì)能源。在自然界中廣泛存在、來源豐富，屬可再生資源的植物油脂和柴油在結(jié)構(gòu)組成上均含有長的碳鏈組分。柴油主要是指含10-22個(gè)碳原子的烴類混合物，燃燒熱值高，是一種優(yōu)良燃料。植物油脂主要是由一分子甘油和三分子分別含有8-22個(gè)碳原子的長鏈脂肪酸形成的，但是這類化合物存在含氧量高、粘度大、揮發(fā)性差、不穩(wěn)定、不易存儲(chǔ)等缺點(diǎn)，不適合直接用作內(nèi)燃機(jī)燃料，而通過

2、脫羧、脫羰、加氫脫氧等方法對(duì)植物油脂進(jìn)行提質(zhì)即可得到清潔的可再生柴油組分。
　　本論文合成了一系列不同結(jié)構(gòu)碳材料為載體負(fù)載的鉬基催化劑，并以植物油選擇性脫氧制備柴油類烴為目標(biāo)對(duì)催化劑進(jìn)行活性測試并對(duì)其脫氧反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究，詳細(xì)分析了相關(guān)催化劑的物理化學(xué)性質(zhì)并考察了不同碳載體及負(fù)載的鉬基催化劑在植物油脫氧反應(yīng)中的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)考察了四種主要以sp2雜化的碳材料（石墨烯、碳納米管、石墨和富勒烯）負(fù)載的鉬基

3、催化劑對(duì)玉米油的脫氧反應(yīng)及異構(gòu)化反應(yīng)研究，運(yùn)用“碳熱氫還原法”合成出了不同物相組成的鉬基催化劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明碳材料在反應(yīng)中起著重要的作用，C滲入到Mo的晶格中可使Mo的d電子密度增加，而載體石墨烯的高導(dǎo)電性，又通過碳化鉬中的碳傳遞給Mo，使它的d電子密度更大，從而增加了碳化鉬的催化活性。
　　(2)與共軛結(jié)構(gòu)的碳材料作為對(duì)比，作者考察了三種無定型結(jié)構(gòu)碳材料，介孔碳、以蔗糖為原料通過水熱合成制備的活性炭和普通活性炭，負(fù)載的碳化鉬催化

4、劑對(duì)玉米油的脫氧反應(yīng)效果及烴類產(chǎn)物分布規(guī)律。無定型碳材料負(fù)載的碳化鉬催化活性低于共軛結(jié)構(gòu)的石墨烯和碳納米管為載體的碳化鉬催化活性，作者推斷其原因主要是碳的價(jià)電子雜化軌道及碳原子的排列結(jié)構(gòu)不同，rGO的碳原子的價(jià)電子通過sp2雜化軌道成間層或若干層二維結(jié)構(gòu)，活性炭中碳原子的價(jià)電子主要以sp3、部分以sp2排列的三維結(jié)構(gòu)，其作為催化劑載體后對(duì)活性組分的影響不同導(dǎo)致催化活性的差別。
　　(3)通過“碳熱氫還原法”成功制備出了碳納米纖維負(fù)

5、載的碳化鉬催化劑(Mo2C/CNF)，碳納米纖維具有與碳納米管類似的物化性質(zhì)，并且價(jià)格低廉。以脂肪酸甲酯為模型化合物研究了碳化鉬催化劑的脫氧反應(yīng)活性，并考察了對(duì)真實(shí)的植物油體系在超臨界正己烷中的脫氧反應(yīng)過程。以脂肪酸酯、脂肪酸和烯烴作為探針分子，討論了脂肪酸酯在碳化鉬催化劑上轉(zhuǎn)變?yōu)橥闊N的反應(yīng)機(jī)理，為進(jìn)一步闡明植物油脂脫氧制備柴油類烴的反應(yīng)過程提供理論基礎(chǔ)。
　　(4)以石墨和活性炭為碳源，采用“碳熱氫還原法”合成出了添加含N元素C