ZnO基复合载体负载Ni基催化剂催化噻吩加氢脱硫的研究

论文摘要

随着全球石油消费量的持续增长,石油资源的重质化、劣质化程度的加深,油品的燃烧对环境的影响越来越严重,重油的深加工和利用日趋重要。因此,燃油加氢脱硫（HDS）成为一个具有经济和现实意义的课题。在HDS技术的众多影响因素中,改进加氢脱硫催化剂是实现生产低硫燃料的廉价选择之一,催化剂的水平直接影响着加氢技术的先进性和经济性。本文第一部分采用固相合成法制备了复合氧化物载体ZnO-Al2O3、ZnO-ZrO2、ZnO-TiO2,以镍为活性组分,考察了各催化剂对噻吩加氢脱硫反应的催化性能。活性测试结果表明,复合氧化物载体负载的镍催化剂的催化活性明显高于ZnO单载体负载的催化剂,其中Ni/ZnO-ZrO2催化剂活性最好,反应温度为400℃时噻吩转化率可达74%。这是由于复合氧化物具有较大的比表面积,有利于活性组分的分散,NiO更容易被还原为活性Ni0,催化剂表面具有更多的吸附中心,因此,催化剂有更好的活性。本文第二部分用固相合成法、微乳法、沉淀法三种方法制备了载体ZnO-ZrO2,考察了载体的制备方法对催化剂性能的影响。实验结果表明,固相合成法制备的载体负载的催化剂催化性能最好;微乳法的次之;而采用沉淀法制备载体负载的催化剂催化活性最差,噻吩转化率为51%。这是由于固相合成法和微乳法制备的载体均具有较大的比表面积,有利于活性组分的分散,其所负载的体相NiO更容易被还原,催化剂表面具有更多的有效吸附中心,从而有利于反应进行。另外,本文以Co、Mo为第二组分采用浸渍法制备了Ni-Co/ZnO-ZrO2、Ni-Mo/ZnO-ZrO2催化剂,考察了Co、Mo的掺杂对催化剂性能的影响。实验结果表明,Co的加入提高了Ni/ZnO-ZrO2催化剂的催化性能,反应温度为400℃时噻吩转化率可达97.3%。相反,Mo的掺杂降低了该催化剂的催化性能。主要是由于Co的掺杂使活性组分Ni高度分散,因而降低了催化剂中活性组分Ni的还原温度,催化剂表面有更多的活性中心;而Mo掺杂的催化剂中Ni还原不完全,部分活性组分以NiO形式存在,活性中心少,因此催化剂活性较差。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 世界石油与能源现状
• 1.2 加氢脱硫研究情况
• 1.2.1 催化剂活性组分
• 1.2.2 催化剂非金属组分
• 1.2.3 加氢脱硫催化剂载体
• 1.3 氧化锌的研究
• 1.3.1 氧化锌在有机醛醇加氢中的应用
• 1.3.2 氧化锌作光催化剂的应用
• 1.3.3 甲（乙）醇水蒸汽重整制氢
• 2）加氢制备醇醚的应用'>1.3.4 CO（CO₂）加氢制备醇醚的应用
• 1.3.5 在碳酸二甲酯合成中的应用
• 1.3.6 作为脱硫剂的应用
• 1.4 噻吩加氢脱硫机理
• 1.5 选题意义及创新点
• 第二章 实验方法和数据处理
• 2.1 主要化学试剂与药品
• 2.2 催化剂的制备
• 2.2.1 载体的制备
• 2.2.2 催化剂的制备
• 2.3 催化剂活性测定
• 2.4 催化剂表征
• 2.4.1 X-射线衍射（XRD）
• 2.4.2 载体比表面测定
• 2.4.3 红外
• 2.4.4 程序升温还原（TPR）、程序升温脱附（TPD）
• 第三章 不同载体对Ni基催化剂催化性能的影响
• 3.1 不同载体负载的催化剂活性比较
• 3.2 不同载体的比表面
• 3.3 催化剂还原性能的研究
• 3.4 催化剂表面酸性的研究
• 3吸附红外谱图表征'>3.4.1 NH₃吸附红外谱图表征
• 3-TPD表征'>3.4.2 催化剂NH₃-TPD表征
• 2-TPD表征'>3.5 催化剂H₂-TPD表征
• 3.6 催化剂的物相分析
• 3.7 结论
• 第四章 载体不同制备方法对催化剂性能的影响
• 2催化噻吩加氢脱硫性能的影响'>4.1 载体的不同制备方法对Ni/ZnO-ZrO₂催化噻吩加氢脱硫性能的影响
• 2复合载体比表面积的影响'>4.2 不同的制备方法对ZnO-ZrO₂复合载体比表面积的影响
• 2催化剂还原性能的影响'>4.3 载体的制备方法对Ni/ZnO-ZrO₂催化剂还原性能的影响
• 2催化剂吸附性能的影响'>4.4 载体的制备方法对Ni/ZnO-ZrO₂催化剂吸附性能的影响
• 4.5 催化剂的表面酸性研究
• 4.6 载体XRD结果讨论
• 4.7 结论
• 2催化性能的影响'>第五章 Co、Mo掺杂对Ni/ZnO-ZrO₂催化性能的影响
• 2催化性能的影响表'>5.1 不同锌锆比例载体对催化剂Ni/ZnO-ZrO₂催化性能的影响表
• 2催化剂加氢脱硫活性的影响'>5.2 Co、Mo对Ni/ZnO-ZrO₂催化剂加氢脱硫活性的影响
• 5.3 Co、Mo掺杂对Ni还原性的影响
• 2催化剂表面吸附性能的影响'>5.4 Co、Mo对Ni/ZnO-ZrO₂催化剂表面吸附性能的影响
• 2催化剂表面酸性的影响'>5.5 Co、Mo对Ni/ZnO-ZrO₂催化剂表面酸性的影响
• 3-TPD的研究'>5.5.1 催化剂NH₃-TPD的研究
• 3后红外的研究'>5.5.2 催化剂吸附NH₃后红外的研究
• 5.6 催化剂的物相分析
• 5.7 结论
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果