新型双金属催化剂的制备及其催化油脂加氢制备液体燃料工艺的研究

论文总字数：24350字

摘 要

由于人类社会的不断发展、科技水平的不断提升，人类对于能源的需求日渐上升。而化石燃料储量有限且大部分储量掌握在小部分国家手中以及各国意识到化石燃料的燃烧对环境产生了极大的影响。这使得研究人员开始寻找获取便利、可再生且对环境友好的能源。其中，以生物质资源生产得到的生物质油进入的大家的视野。而生物质油通常含有较多的脂肪酸，经过加氢反应之后成为烷烃才可以更好的利用。

本文采用辛酸作为模型化合物，研究了负载于MCM-41上的Ni-Mo双金属催化剂在辛酸的加氢脱氧（HDO）反应中的活性。通过改变Ni-Mo的质量比，制备了不同的NiMo/MCM-41催化剂，并对其进行了XRD、BET、SEM表征和催化效果的测试。从中筛选出辛酸转化率、辛烷选择性和催化剂形貌相对较好的Ni-Mo质量比。对催化效果最好的NiMo/MCM-41催化剂进行了初步的反应条件优化。实验结果表明，在负载不同 Ni-Mo的质量比的催化剂中，质量比Ni：Mo=3：7的催化剂的催化效果最好，且该催化剂在反应温度为270℃，反应时间为7h时的催化效果最好，辛烷的选择性达到了72.59%。

关键词：加氢脱氧、辛酸、 Ni-Mo双金属催化剂、MCM-41

Abstract

Due to the continuous development of human society and the continuous improvement of the level of science and technology, the demand for energy by humans is increasing day by day. Fossil fuel reserves are not inexhaustible and most of the reserves are in the hands of a small number of countries. People realize that the burning of fossil fuels has a great impact on the environment. This has led researchers to look for convenient, renewable and environmentally friendly energy sources. Among them, the bio-oil produced from biomass resources enters everyone's field of vision. Biomass oils, usually contain more fatty acids, which can be used better after being hydrogenated into alkanes.

In this paper, octanoic acid was used as a model compound to study the activity of Ni-Mo bimetallic catalyst supported on MCM-41 in hydrodeoxygenation (HDO) reaction of octanoic acid. By changing the mass ratio of Ni-Mo, NiMo/MCM-41 catalyst with the best catalytic effect was selected by comparing the octanoic acid conversion rate and the octane selectivity. Preliminary reaction conditions optimization has done for NiMo/MCM-41 catalyst with the best catalytic effect. The experimental results show that the catalyst with mass ratio of Ni:Mo=3:7 has the best catalytic performance among the catalysts with different mass ratios of Ni-Mo, and the best reaction temperature is 270°C and the reaction time is 7h. And the octane selectivity reaches 72.59%.

Key words: hydrodeoxygenation, octanoic acid, Ni-Mo bimetallic catalyst, MCM-41

目录

摘要………………………………………………………………………….…………I

Abstract…………………………………………………………………………….…..I

第一章 绪论………………………………………………………….………….…... 5

1.1 引言………………………………………………………………………….……5

1.2 生物柴油………………………………………………………………………….5

1.2.1 生物柴油的生产原料…………………………………………………………..5

1.2.2 生物柴油的制备方法…………………………………………………………..6

1.2.3 生物柴油的加氢………………………………………………………………..7

1.3 催化剂…………………………………………………………………………….7

1.3.1 单金属催化剂…………………………………………………………………..7

1.3.2 二元金属催化剂………………………………………………………………..8

1.3.3 催化剂的载体…………………………………………………………………..9

1.3.4 油脂加氢催化剂制备方法研究进展................................10

1.4 辛酸催化加氢的反应机理……………………………………………………...10

1.5 本课题的目的和研究意义……………………………………………………...11

1.5.1 课题目的………………………………………………………………………11

1.5.2 研究目的………………………………………………………………………11

第二章 实验材料与方法……………………………………………………………12

2.1 试剂和仪器……………………………………………………………………...12

2.2 催化剂的制备…………………………………………………………………...13

2.2.1 金属催化剂的制备……………………………………………………………13

2.2.2 催化剂的还原…………………………………………………………………13

2.3 辛酸的加氢脱氧反应…………………………………………………………...13

2.4 产物分析…………………………………………………………………...……14

2.5 催化剂的表征…………………………………………………………………...14

2.5.1 X射线衍射（XRD）………………………………………………………….15

2.5.2 比表面测定（BET）………………………………………………………….16

2.5.3 扫描电子显微镜（SEM）……………………………………………………16

第三章 NiMo/MCM-41催化剂Ni-Mo质量比的筛选和反应条件优化…………..17

3.1 NiMo/MCM-41催化剂负载量（Ni和Mo的质量比）的筛选……………….17

3.2 双金属催化剂的表征…………………………………………………………...18

3.2.1 XRD表征………………………………………………………………………18

3.2.2 BET表征……………………………………………………………………….19

3.2.3 SEM表征………………………………………………………………………20

3.3 本章小结………………………………………………………………………...21

第四章 NiMo/MCM-41催化剂的反应条件优化…………………………………..22

4.1 引言……………………………………………………………………………...22

4.2 NiMo/MCM-41催化剂的反应温度优化……………………………………….22

4.3 NiMo/MCM-41催化剂的反应时间优化……………………………………….22

4.4 本章小结………………………………………………………………………...23

第五章 结论与展望…………………………………………………………………24

5.1 结论……………………………………………………………………………...24

5.2 展望……………………………………………………………………………...24

致谢…………………………………………………………………………………..25

参考文献……………………………………………………………………………..26

1. 绪论

1.1 引言

随着人类社会的不断发展、现代化程度的日渐提高，人类对于能源的需求日益增加。而石油储量不可逆转的减少以及对于环境保护的追求使得人类开始寻找能够替代石油的新型清洁能源。其中，油脂引起了人们的广泛关注和研究。生物油脂获取便捷、来源广泛，且其衍生出的生物油具有能量密度高、环境影响小等优点。通过一定的处理后作为燃料使用，能大幅缓解当前存在的能源问题。但油脂中存在较多不饱和双键和氧原子使其具有热值低、热稳定性差、化学稳定性差等一系列缺点，这导致油脂不能直接作为燃料使用。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：24350字