Pt/CeO2-Al2O3催化剂的制备及其加氢脱氧性能的研究

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随着全球经济的快速发展,能源短缺和环境问题的日益凸显,开发可再生资源已成为一个被广泛关注的研究课题。生物油是将生物质高温裂解转化而成的液体燃料,与化石能源相比,生物质燃油含氮、硫化合物少,它燃烧时不会给环境带来污染,被认为是最有可能替代化石能源的可再生能源。但是生物油中含有大量的酸、醛、酮、酚、呋喃等含氧化合物,高含氧量显著降低油品的品质,使得生物油的燃烧热低、稳定性差、粘度高,而且有腐蚀性,严重阻碍了其作为碳氢燃料的广泛使用,无法直接作为高品位能源,需进一步加氢脱氧精制。因此,我们必须对生物质油进行加氢脱氧提质改性,使其达到使用标准,开发出高效的加氢脱氧催化剂,并将催化剂应用到对生物质油的加氢脱氧反应中去,对生物油催化加氢脱氧(HDO)制备新型石油替代能源具有重要意义。目前国外广泛开发应用的贵金属催化剂基本上是由铂、钯、铑等贵金属组成的。该催化剂具有活性高、寿命长等优点,被广泛应用于生物油的催化加氢脱氧反应中。载体对负载型催化剂的催化性能有着重要的影响,它可有效地分散活性组分,提高催化剂的活性和降低催化剂成本,并且常与活性组分共同对催化反应产生作用。载体主要用于支持活性组分,使催化剂具有特定的物理性状。当前,国内外研究较多的催化剂载体有:二氧化硅,氧化铝,活性炭等。在载体选取时,必须对效率、催化活性、催化剂负载的牢固性、使用寿命、价格等作综合考虑。负载型贵金属催化剂主要用单一载体,如Al2O3,活性炭等,而以CeO2-Al2O3复合载体负载Pt用于加氢脱氧反应的研究报道还极少。在共沉淀法制备载体的基础上,本实验采用超声波辅助共沉淀法制备了具有高比表面积、大孔容与孔径的CeO2-Al2O3复合载体,并以此制备出一系列负载型Pt/CeO2-Al2O3催化剂,用BET,TEM,XRD等方法对复合载体和催化剂进行表征分析,以对甲基苯酚为模型化合物,研究了Pt/CeO2-Al2O3催化剂的加氢脱氧性能,并考察了载体中Ce-Al比对其催化对甲基苯酚加氢脱氧反应性能的影响。结果表明,Pt负载型催化剂在反应中表现出了较好的加氢活性和脱氧选择性,在573K温度和4.0MPa的氢气压力下,当Ce/Al=1时,催化剂显示较高的加氢脱氧活性,转化率达到94.8%,甲基环己烷的选择性达96.4%,脱氧率高达98.5%,催化效果最好。
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