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(yīng)用.pdf

1、“二甲醚化學(xué)”是一個(gè)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(jìn)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(gòu)成的反相微乳體系，并對(duì)該體系的相行為進(jìn)行研究。研究結(jié)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(shí)形成相對(duì)穩(wěn)定的微乳區(qū)。在此反相微乳區(qū)內(nèi)制備六鋁酸鹽催化劑，考察不同含水量的反相微乳體系對(duì)催化劑性能的影響，并對(duì)所制備的六鋁

2、酸鹽催化劑BaMnAl11O19-8進(jìn)行XRD、BET和TEM等表征，結(jié)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(zhǎng)為10～30nm，寬為5～10nm)的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)1200℃焙燒4h的催化劑，比表面積仍高達(dá)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(shì)。 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(duì)不同方法制備的催化劑進(jìn)行催化活性考察，結(jié)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(zhuǎn)化率就接近100％。而且該催化劑在連續(xù)100小時(shí)活性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)中，依然保持穩(wěn)定的活性?；厥绽梅聪辔⑷橐褐苽涞拇呋瘎┮材墚a(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(jì)可行的。 對(duì)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(jìn)行TG-DTA、XRD、BET和TEM等表征，并結(jié)合二甲醚催化燃燒反應(yīng)研究，結(jié)果表明Ba2+作為鏡面陽(yáng)離子的β-Al2O3結(jié)構(gòu)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(yáng)離子的磁鉛石結(jié)構(gòu)的六鋁酸鹽的相轉(zhuǎn)變溫度比前者要低。從活性組分Ni2+、Mn2+、cu2+等摻雜對(duì)六鋁酸鹽催化劑結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響可知，制備方法和活性組分本身的性質(zhì)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(yīng)中體現(xiàn)出較好的催化活性。通過(guò)對(duì)催化劑BaMnAl11O19-8進(jìn)行TPO、TPR和XPS表征，發(fā)現(xiàn)在二甲醚催化燃燒反應(yīng)的起燃階段，催化劑的物理和化學(xué)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(dāng)二甲醚燃燒反應(yīng)平衡后，Mn的氧化還原反應(yīng)使六鋁酸鹽催化劑的晶格氧釋放，此時(shí)晶格氧在燃燒反應(yīng)中起主要作用。Al-O的架構(gòu)為催化劑提供穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)，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(duì)六鋁酸鹽催化劑前驅(qū)體進(jìn)行TG-DTA測(cè)定，并對(duì)其進(jìn)行熱分解動(dòng)力學(xué)研究。確定六鋁酸鹽催化劑前驅(qū)體的機(jī)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(yīng)為隨機(jī)成核和隨后生長(zhǎng)控制，計(jì)算出的活化能Ea=187.80kJ/mol。Coats-Redfern法與Kissinger法的活化能計(jì)算結(jié)果一致，證明了結(jié)果的可靠性。 用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法處