六鋁酸鹽催化劑的制備及其在新能源二甲醚催化燃燒中的應用.pdf

1、“二甲醚化學”是一個嶄新的課題。本文就新能源二甲醚催化燃燒所用的高溫燃燒催化劑六鋁酸鹽制備方法及其催化活性進行了研究。 選取由非離子表面活性劑曲拉通X-100、助表面活性劑正辛醇、正庚烷和水構成的反相微乳體系，并對該體系的相行為進行研究。研究結果表明，正辛醇和表面活性劑曲拉通X-100的比例Km為0.779時形成相對穩(wěn)定的微乳區(qū)。在此反相微乳區(qū)內制備六鋁酸鹽催化劑，考察不同含水量的反相微乳體系對催化劑性能的影響，并對所制備的六鋁

2、酸鹽催化劑BaMnAl11O19-8進行XRD、BET和TEM等表征，結果顯示，在含水量為15％的反相微乳體系中制備出的催化劑具有熱穩(wěn)定性好，均勻有序片狀(長為10～30nm，寬為5～10nm)的特點，經(jīng)過1200℃焙燒4h的催化劑，比表面積仍高達106㎡/g。與溶膠.凝膠法和共沉淀法相比，反相微乳法制備的納米六鋁酸鹽催化劑具有明顯的優(yōu)勢。 比較不同干燥方法制備的催化劑的比表面積可知，超臨界干燥法有利于形成大比表面積的六鋁酸鹽催

3、化劑。對不同方法制備的催化劑進行催化活性考察，結果顯示，反相微乳法制備的大比表面積的催化劑BaMnAl11O19-8比其他方法制備的催化劑在二甲醚催化燃燒中體現(xiàn)了較高的活性，使二甲醚起燃溫度降低到T10％是160℃，在320℃二甲醚的轉化率就接近100％。而且該催化劑在連續(xù)100小時活性評價實驗中，依然保持穩(wěn)定的活性。回收利用反相微乳液制備的催化劑也能產(chǎn)生較好催化作用，所以采用反相微乳法制備六鋁酸鹽催化劑是經(jīng)濟可行的。 對所制備

4、的不同鏡面離子和不同活性組分摻雜的六鋁酸鹽催化劑進行TG-DTA、XRD、BET和TEM等表征，并結合二甲醚催化燃燒反應研究，結果表明Ba2+作為鏡面陽離子的β-Al2O3結構的六鋁酸鹽催化劑具有更好的熱穩(wěn)定性和催化活性，La3+作為鏡面陽離子的磁鉛石結構的六鋁酸鹽的相轉變溫度比前者要低。從活性組分Ni2+、Mn2+、cu2+等摻雜對六鋁酸鹽催化劑結構和性質的影響可知，制備方法和活性組分本身的性質是影響催化劑性能的主要因素?；钚越M分MR

5、2+在二甲醚催化燃燒反應中體現(xiàn)出較好的催化活性。通過對催化劑BaMnAl11O19-8進行TPO、TPR和XPS表征，發(fā)現(xiàn)在二甲醚催化燃燒反應的起燃階段，催化劑的物理和化學吸附氧起主要作用，催化劑的大比表面積有利于降低起燃溫度。當二甲醚燃燒反應平衡后，Mn的氧化還原反應使六鋁酸鹽催化劑的晶格氧釋放，此時晶格氧在燃燒反應中起主要作用。Al-O的架構為催化劑提供穩(wěn)定的骨架結構，而在該骨架中引入的Ba，形成牢固的Ba-O使該催化莉具有較好的熱

6、穩(wěn)定性。選取不同的升溫速率對六鋁酸鹽催化劑前驅體進行TG-DTA測定，并對其進行熱分解動力學研究。確定六鋁酸鹽催化劑前驅體的機理函數(shù)為：積分式G(a)=[-1n(1-a)]4，微分式為：f(a)=(1/4)(1-a)[-1n(1-a)]-3，反應為隨機成核和隨后生長控制，計算出的活化能Ea=187.80kJ/mol。Coats-Redfern法與Kissinger法的活化能計算結果一致，證明了結果的可靠性。 用BP神經(jīng)網(wǎng)絡方法處