论文摘要
费-托合成是将煤和天然气转化为洁净液体燃料油最有前途的方法之一。钴基催化剂因其具有催化活性高、水煤气变换活性低、长链烃选择性高、失活效率低等优点,越来越受到重视。由于SBA-15具有高的比表面积,孔径大小在5-30 nm范围内且可调控,孔道规整有序,并有较厚的孔壁和好的水热稳定性,可用作于费-托合成催化剂的载体。钌对SBA-15负载的钴基催化剂的催化性能方面的研究报道较少,用原位漫反射红外光谱技术研究钌助剂对SBA-15负载的钴基催化剂上CO吸附和合成气的费-托合成反应则未见文献报道。因此,本文选取SBA-15作为载体,用满孔浸渍法制备催化剂,重点研究钌负载量对SBA-15负载的钴基催化剂费-托合成催化性能的影响并采用X-射线衍射、H2-程序升温还原、H2-程序升温脱附、氧滴定等技术对催化剂进行了表征。此外采用CO为探针分子,用漫反射红外光谱法在原位条件下研究催化剂的吸附性能,同时考察不同钌助剂含量的SBA-15负载钴基催化剂表面CO加氢反应机理。催化剂费-托合成反应活性和选择性测试在典型的费-托合成条件下（230℃、10 bar）在固定床反应器上进行。综合表征结果及反应结果发现,钌助剂显著影响Co/SBA-15催化剂的结构、氧化钴物种的还原度和催化反应性能。（1）钌金属作氢溢流的桥梁,促进了催化剂上钴氧化物的还原,提高了催化剂的分散度,增加了活性中心的数量。且钌可以阻止钴与载体间的相互作用,促进氧化钴的还原。（2）不同钌含量的催化剂显示不同的催化活性。催化剂的催化活性随着钌含量的增加而提高。钌含量为0.5 wt%的Co/SBA-15催化剂表现出最高的费-托合成反应活性和长链烃选择性。（3）原位红外光谱研究表明,室温下CO在还原态催化剂表面主要以线式吸附和桥式吸附存在。在有H2共吸附的情况下,H2不仅使催化剂对CO的吸附能力大为增强,并显示出更多的吸附位。（4）不同钌含量的钴基催化剂还原后显示出不同的CO吸附性能。随着钌含量的增大,催化剂上桥式吸附和线性吸附发生了明显的变化。催化剂上存在桥式吸附和多种线性吸附,但只有特定的吸附位才对反应活性有显著影响。（5）还原态催化剂上合成气原位反应红外光谱研究表明,在钴金属表面CO并不是C-O键直接解离形成产物,而是先形成了羰基氢化物再发生解离。羰基氢化物是催化反应的重要中间体,与反应活性密切相关。羰基氢化物谱峰随温度升高红移的过程实际上是活性位上CO分子在H的作用下C-O键逐渐活化、减弱的过程。
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标签：吸附性能论文; 费托合成论文; 羰基氢化物论文; 原位漫反射红外光谱论文;