乙炔选择性加氢蛋壳型纳米催化剂的制备与性能研究

论文摘要

本文以新型的蛋壳型纳米Si02为载体制备了纳米级蛋壳型催化加氢催化剂,重点研究了其在乙炔选择性加氢反应中的催化性能和进行了反应动力学方面的初步研究。首先以纳米CaCO3为模板制备出了纳米空心Si02载体,其粒径介于60-100nm,比表面积介于400～1000m2/g,平均孔径范围为2-7nm,平均壁厚范围为5-50nm。然后以空心Si02为载体,PdCl2为前驱体,采用浸渍法制备了蛋壳型Pd基催化剂和添加Ag的Pd基催化剂。TEM、XRD、 TPR和ICP等对蛋壳型Pd基催化剂表征结果表明,Pd以PdO的形式负载在载体表面,而且分散性良好,粒径较小；Ag和Pd在催化剂表面以合金的形式存在,分散在蛋壳型载体的表面。本文还重点研究了Pd基催化剂在乙炔选择性加氢反应中的催化性能,对适宜的Pd基催化剂反应工艺进行了进一步探索,利用求得的反应动力学参数对实验结果进行解释。并对实验评价装置进行技术改进以提高实验的精度。通过研究催化评价时催化剂的还原温度、反应空速、载体煅烧温度和助催化剂Ag加入量对实验结果的影响,发现Pd含量0.04%的催化剂在反应空速为4320mL·g-1·h-1,氢炔比为2：1,反应压力为0.1MPa,反应温度为40～45℃时反应的转化率和选择性较好。对添加Ag的Pd基催化剂的活性测试结果表明,加入合适比例（Ag:Pd=1:2）的助催化剂Ag可以提高Pd基催化剂乙炔选择性加氢反应的选择性,但是同时降低了催化剂的活性。如果Ag加入的比例过高则不会提高Pd基催化剂的选择性,而且同时还降低了催化剂的活性。通过不同温度下的反应速度常数,求得指前因子A0（8.965-e10h-1）和反应活化能Ea（78.99KJ/mol）,得到了反应的反应动力学方程式：

论文目录

• 学位论文数据集
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 乙炔对聚乙烯工艺的影响
• 1.1.2 乙炔选择性加氢催化剂的研究概况
• 1.1.3 乙炔催化选择性加氢发展方向
• 1.1.4 工业化乙炔选择性加氢催化剂的研究意义及使用概况
• 1.2 乙炔选择性加氢反应机理研究
• 1.2.1 乙烯的特性及工业意义
• 1.2.2 乙炔选择性加氢的过程
• 1.2.3 乙炔选择性加氢的反应机理
• 1.2.4 乙炔选择性加氢的反应动力学研究
• 1.3 介孔纳米二氧化硅简介及其应用
• 1.3.1 纳米材料的特殊效应
• 1.3.2 纳米材料在催化剂中的应用及实例
• 1.3.3 介孔纳米二氧化硅的制备
• 1.3.4 介孔纳米二氧化硅的应用
• 1.4 本文研究的目的和意义
• 第二章 蛋壳型纳米Pd基催化剂的制备
• 2.1 蛋壳型纳米二氧化硅载体简介
• 2.1.1 蛋壳型纳米二氧化硅的特性
• 2.1.2 蛋壳型纳米二氧化硅的应用
• 2.2 蛋壳型纳米载体的制备及其表征
• 2.2.1 实验药品
• 2.2.2 制备实验方法
• 2.2.3 分析、测试及表征方法
• 2.3 蛋壳型纳米催化剂的制备及其表征
• 2.3.1 实验药品
• 2.3.2 制备实验方法
• 2.3.3 分析、测试及表征方法
• 2.4 小结
• 第三章 乙炔选择加氢催化剂的评价实验
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验方法
• 3.1.2 实验仪器与气体
• 3.1.3 实验过程
• 3.2 产物组成的定量计算
• 3.2.1 实验组分的常量分析
• 3.2.2 实验结果计算方法
• 3.2.3 催化剂转化率及选择性的计算
• 3.3 反应温度变化对催化剂加氢性能影响
• 3.4 还原温度对催化剂加氢性能影响
• 3.5 反应气体流量对催化剂加氢性能评价实验的影响
• 3.6 载体的煅烧温度对于催化剂加氢性能的影响
• 3.7 小结
• 第四章 钯银蛋壳型催化剂选择性加氢的催化研究
• 4.1 催化剂表征分析
• 4.1.1 TEM表征
• 4.1.2 XRD表征
• 4.1.3 BET表征
• 4.1.4 TPR 表征
• 4.2 助催化剂Ag的加入量对催化性能的影响
• 4.3 小结
• 第五章 乙炔加氢反应动力学初步分析
• 5.1 引言
• 5.2 催化动力学反应评价环境
• 5.3 内外扩散的影响
• 5.3.1 内扩散的影响
• 5.3.2 外扩散的影响
• 5.4 乙炔加氢反应动力学初步分析
• 5.4.1 实验组分的常量分析
• 5.4.2 实验结果计算
• 5.5 动力学参数估计
• 5.8 小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书