论文摘要
目前全球范围内出现气候变暖的趋势,解决该问题的核心是如何降低温室气体的产生及对大气的排放。从可持续发展和环境保护的角度出发,研究和开发化石能源的高效、洁净利用技术将成为降低温室气体排放的有效途径。其中,通过费托合成反应（简称F-T合成）获得清洁的液体燃料以减少化石能源直接燃烧带来的污染,是减少温室气体排放的有效手段之一。然而,如何提高F-T合成活性、减少尾气中CO2和CH4的产生以及降低反应过程中的能耗是未来F-T合成技术实现工业化生产亟待解决的问题。因此,设计和合成具有高活性、高选择性F-T合成催化剂就成为解决该问题的关键因素之一。本文将配位聚合物潜在的功能催化优势应用到F-T合成领域当中,设计和合成具有规则空间构型的钴-铈异金属配位聚合物和钴配合物,把含活性钴（稀土助剂铈）的新型钴前驱体负载到γ-Al2O3载体上,制备空间有序排列的钴（稀土）催化材料,综合评价了该类催化剂对F-T合成的活性、甲烷及二氧化碳排放的影响。主要工作如下:1.以吡啶-2,3-二羧酸（2,3-H2pydc）、吡啶-2,6-二羧酸（2,6-H2pydc）、吡啶-3,4-二羧酸（3,4-H2pydc）为配体,采用常规水浴法和水热合成法,设计并合成了五种配合物;利用乙酰丙酮（acacH）配体合成了一例双聚体配合物。对所合成配合物的结构和性质进行了研究。（1）以吡啶-2,3-二羧酸为配体得到了配合物[Co2（2,3-Hpydc）6]（3-carboxypyridine）2·6H2O;[Co（H2O）6][Co（2,3-Hpydc）3];[Co（2,3-Hpydc）3]·3H2O,均由氢键及π-π堆积形成了三维网状结构。配合物[Co2（2,3-Hpydc）6]（3-carboxypyridine）2·6H2O在有机溶剂中具有较好的溶解性,本文选做F-T合成催化剂前驱体。（2）以吡啶-2,6-二羧酸为配体得到Co、Ce空间排布规则有序的桥联配位聚合物{[Ce2Co（2,6-pydc）4（H2O）8]（H2O）7)n,其结构为一维Zigzag链式结构,并通过丰富的氢键连接成3D超分子配位聚合物。{[Ce2CO（2,6-pydc）4（H2O）8]（H2O）7}n溶于水,本文选做F-T合成催化剂前驱体。（3）配合物Ce（acac）3（acacH）2具有双聚体结构,结构测试表明固态结构中acacH配体以少见的烯醇式中性配体形式与中心Ce（Ⅲ）离子配位,同时烯醇式acacH中的-OH不仅与配体上O形成了分子内氢键,还有一对分子间氢键将相邻的两个分子连接成环状二聚体。（4）以吡啶-3,4-二羧酸为配体与Ce（Ⅲ）离子反应,得到二维带状链式结构的铈配位聚合物[Ce（3,4-pydc）2]·H2O,固体结构中同时存在氢键及π-π堆积作用。2.选择了不同钴配合物作前驱体浸渍在γ-Al2O3载体上制备催化剂,利用所制备的催化剂考察了F-T合成性能,并结合比表面测试（BET）、X射线衍射（XRD）和程序升温还原（TPR）等技术对催化剂进行表征。结果表明:（1）含有机配体的钴（铈）配合物作为前驱体对氧化钴的分散程度大于以硝酸钴为前驱体的参比催化剂。（2）通过带有六元环的大分子配合物在载体中的孔结构表征,可以提供它在载体上的定位信息。3.在组装的二氧化碳甲烷重整制合成气实验装置上进行了二氧化碳甲烷催化重整制合成气反应,模拟了F-T合成装置与二氧化碳甲烷催化重整装置耦合的生产模式,为进一步将F-T合成与二氧化碳甲烷催化重整装置耦合提供了有益的数据补充。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论第一节 F-T合成技术生产替代燃料对生态环境的影响1.F-T合成柴油的特性2.煤、生物质及天然气在F-T合成中全生命周期温室气体排放量情况第二节 F-T合成技术简介1.钴前驱体的影响2.溶剂效应3.载体效应4.助剂效应第三节 金属配位聚合物的组装1.配位化学的研究内容2.配位聚合物的研究概况3.吡啶羧酸类配体与过渡金属及稀土金属形成的配位聚合物第四节 研究内容与研究意义1.研究内容2.研究意义参考文献第二章 吡啶二羧酸配位聚合物的合成第一节 吡啶-2,3-二羧酸钴配合物的合成、结构和性质2（2,3-Hpydc）6]（3-carboxypyridine）2·6H2O的合成及晶体结构描述'>1.配合物[Co2（2,3-Hpydc）6]（3-carboxypyridine）2·6H2O的合成及晶体结构描述2O）6][Co（2,3-Hpydc）3]2的合成及晶体结构描述'>2.[Co（H2O）6][Co（2,3-Hpydc）3]2的合成及晶体结构描述3]·3H2O的合成及晶体结构描述'>3.[Co（2,3-Hpydc）3]·3H2O的合成及晶体结构描述2（2,3-Hpydc）6]（3-carboxypyridine）2·6H2O、[Co（H2O）6][Co（2,3-Hpydc）3]2和[Co（2,3-Hpydc）3]·3H2O的性质研究'>4.配合物[Co2（2,3-Hpydc）6]（3-carboxypyridine）2·6H2O、[Co（H2O）6][Co（2,3-Hpydc）3]2和[Co（2,3-Hpydc）3]·3H2O的性质研究第二节 吡啶-2,6-二羧酸钴-铈配位聚合物的合成、结构和性质3（acacH）2的合成及晶体结构描述'>1.Ce（acac）3（acacH）2的合成及晶体结构描述2Co（2,6-pydc）4（H2O）8]（H2O）7}n的合成及晶体结构描述'>2.{[Ce2Co（2,6-pydc）4（H2O）8]（H2O）7}n的合成及晶体结构描述2Co（2,6-pydc）4（H2O）8]（H2O）7}n的性质研究'>3.{[Ce2Co（2,6-pydc）4（H2O）8]（H2O）7}n的性质研究第三节 吡啶-3,4-二羧酸铈配位聚合物的合成、结构和性质2]·H2O的合成及单晶的培养'>1.[Ce（3,4-pydc）2]·H2O的合成及单晶的培养2]·H2O的结构描述'>2.[Ce（3,4-pydc）2]·H2O的结构描述参考文献第三章 不同类型钴前驱体的催化剂制备及表征第一节 F-T合成反应催化剂的制备1.主要原料及试剂2.仪器及测试条件3.不同钴前驱体催化剂的制备2Co（2,6-pydc）4（H2O）8]·（H2O）7)n和[Co2（2,3-Hpydc）6]（3-carboxypyridine）2·6H2O为前驱体负载于γ-Al2O3载体上的红外光谱分析'>4.{[Ce2Co（2,6-pydc）4（H2O）8]·（H2O）7)n和[Co2（2,3-Hpydc）6]（3-carboxypyridine）2·6H2O为前驱体负载于γ-Al2O3载体上的红外光谱分析第二节 F-T合成反应催化剂的表征1.催化剂的XRD分析2.催化剂的TPR分析2O3及γ-Al2O3负载的催化剂比表面（BET）结果'>3.γ-Al2O3及γ-Al2O3负载的催化剂比表面（BET）结果第三节 F-T合成反应性能评价1.F-T合成反应条件2.不同前驱体制备的催化剂催化性能分析参考文献第四章 F-T合成对生态环境的影响4和CO2排放的影响'>第一节 F-T合成中不同类型催化剂对液态烃产率及CH4和CO2排放的影响第二节 二氧化碳甲烷催化重整制合成气实验1.实验装置流程图2.仪器及条件2O3催化剂的制备及其对二氧化碳甲烷重整反应的研究'>3.Co（N）/γ-Al2O3催化剂的制备及其对二氧化碳甲烷重整反应的研究参考文献第五章 结论附图致谢攻读博士学位期间发表的论文
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标签：温室气体论文; 合成论文; 配位聚合物论文; 钴基催化剂论文; 二氧化碳重整论文;
费托合成反应的催化剂制备和性能研究及其对生态环境的影响
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