甲烷两步转化反应中负载Pt催化剂的载体效应

【摘要】：本文以微孔沸石分子筛(Y型和Beta型)和中孔材料MCM-41为载体，运用真空浸渍法制备负载纳米Pt金属簇催化剂。结合XRD，低温N_2吸附，NH_3-TPD和TEM等现代物化表征技术对各种载体的结构和表面性质以及金属粒子在载体表面上的分散状态进行了考察。在此基础上，将这些催化剂用于甲烷的两步等温转化反应，系统地考察了中微孔分子筛的结构和表面性质对催化反应的影响。 首先，通过离子交换对沸石分子筛表面酸性进行调节，并以此为载体负载Pt金属簇。主要考察了催化剂中载体酸性对甲烷低温两步反应的影响。研究发现，随载体酸性的增强，甲烷催化反应活性明显增加，产物中生成高碳烷烃的选择性逐渐增大，但由于载体酸性可同时加快副反应(高碳烷烃产物氢解反应)的速度，从而表现出催化剂Pt／HY对生成C_(6+)烷烃的选择性较催化剂Pt／HNaY的低。此外，在采用程序升温加氢反应(TPH)对甲烷吸附裂解中间产物CHx的分布及加氢反应性进行考察时发现，虽然在各种催化剂上碳物种生成的形式相似，但各碳物种的生成量及加氢反应性均随载体酸性的增强而增大。 其次，通过水热晶化法制备出纯硅及不同Si／Al比的MCM-41试样，采用先经各种抽提液(纯乙醇或含NH_4NO_3， 太原理工大学硕士研究生学位论文 HAc和NaN03的醇溶液)处理后焙烧的方式脱除MCM一41孔道 内的模板剂，并以此作为负载R金属簇的载体。研究结果表 明，使用含盐或酸的乙醇溶液可有效脱除MCM一41孔道内的 大部分模板剂分子而不会对孔道结构造成任何破坏。此外，在 经酸性乙醇溶液处理Al一MCM一41的过程中，可同时进行离子 交换反应，形成具有质子酸的HMCM一41。另一方面，在 MCM一41制备过程中，通过改变配料Si/A1比可达到调节材料 孔径的目的，即随Si/A1的增加，载体孔径逐渐减小而比表面 逐渐增大。 最后，选取系列催化剂P灯MCM一41进行甲烷低温两步反 应，考察了载体MCM一41的结构及表面性质对甲烷同系聚合 催化反应的影响。研究发现，纯硅MCM一41因其具有最高的 比表面和较小的孔径，有利于R粒子以较小的粒径在其内表 面高度分散均匀，从而表现出对甲烷转化具有最高的催化活 性。另外，就经酸性抽提液处理的Al一MCM一41负载催化剂而 言，甲烷催化转化活性亦随载体酸性的增强而增大。同时，在 对CHx物种加氢反应性进行考察时发现，MCM一41载体酸性 对碳物种的分布具有选择性，即酸性载体有利于促进CQ和C p的生成以及C一C键的增长。 【关键词】：催化剂 载体效应 中孔材料 分子筛 甲烷转化
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：O643.3
【目录】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-10
• 第一章 文献综述及选题10-35
• 1.1 引言10-11
• 1.2 负载金属簇催化剂的制备方法11-13
• 1.2.1 浸渍法11
• 1.2.2 离子交换法11-12
• 1.2.3 溶胶-凝胶法12-13
• 1.2.4 金属有机物分解法13
• 1.2.5 聚合物保护法13
• 1.3 载体对催化剂性能的影响13-17
• 1.3.1 载体电子效应14-15
• 1.3.2 载体几何效应15-17
• 1.4 中孔材料MCM-41的研究17-19
• 1.4.1 MCM-41的结构表征与性能研究18
• 1.4.2 MCM-41孔道内模板剂的脱除对载体性质的影响18-19
• 1.5 甲烷转化的研究19-27
• 1.5.1 甲烷活化及转化的意义19-20
• 1.5.2 甲烷活化及转化途径20-22
• 1.5.3 “两步法”甲烷转化生成高碳烃22-27
• 1.5.3.1 甲烷裂解制烃机理23-25
• 1.5.3.2 金属类型的影响25-26
• 1.5.3.3 催化剂载体对反应的影响26
• 1.5.3.4 反应条件对甲烷反应的影响26-27
• 1.6 选题的目的与意义27-28
• 参考文献28-35
• 第二章 实验部分35-40
• 2.1 主要原料及试剂35
• 2.2 催化剂的制备35-37
• 2.2.1 沸石负载Pt催化剂的制备35-36
• 2.2.2 催化剂Pt／MCM-41的制备36-37
• 2.2.2.1 MCM-41的合成36
• 2.2.2.2 MCM-41孔道内模板剂分子的脱除36
• 2.2.2.3 Pt／MCM-41的制备36-37
• 2.3 物化性能表征37-38
• 2.4 甲烷催化转化反应38-39
• 2.4.1 甲烷催化反应38
• 2.4.2 TPH反应38-39
• 参考文献:39-40
• 第三章 沸石载体酸性对甲烷两步转化的影响40-50
• 3.1 沸石经离子交换后载体性质的变化40-41
• 3.2 催化剂PT／Y上的甲烷两步等温转化41-43
• 3.3 催化剂PT／BETA上的甲烷两步等温转化43-45
• 3.4 沸石负载PT催化剂上表面碳物种CHX的分布及反应性45-47
• 3.5 小结47-48
• 参考文献:48-50
• 第四章 催化剂PT／MCM-41的制备和表征50-60
• 4.1 离子交换对载体和催化剂电子性质的影响50-55
• 4.2 SI／AL比对载体和催化剂结构的影响55-58
• 4.3 小结58
• 参考文献:58-60
• 第五章 甲烷两步转化反应中PT／MCM-41的载体效应60-75
• 5.1 MCM-41载体电子性质对甲烷转化的影响60-66
• 5.1.1 载体酸性对甲烷转化活性和选择性的影响61-62
• 5.1.2 反应温度对甲烷转化的影响62-64
• 5.1.3 载体酸性对表面碳物种CHX的分布及反应性的影响64-66
• 5.2 MCM-41载体几何性质对甲烷转化的影响66-71
• 5.2.1 粒度效应与催化活性和选择性的关系67-68
• 5.2.2 甲烷转化碳分布68-69
• 5.2.3 反应温度对催化反应的影响69-71
• 5.3 MCM-41与沸石载体对甲烷催化效果的比较71-73
• 5.4 小结73-74
• 参考文献:74-75
• 总结与展望75-78
• 致谢78

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

煤制油多联产技术产品分布可控性探索    刘俊义;马军祥;

碳科学公司开发二氧化碳使甲烷重整的催化剂技术    

氧气与二氧化碳非催化重整焦炉煤气    申曙光;张翠;秦海峰;赵志军;

    

    

    

    

    

    

    

载体效应对于光催化降解2-CEES的影响    韩世同;习海玲;王绪绪;付贤智;

动物粪便甲烷排放量的估算及减排    彭晓培;董红敏;

动物粪便甲烷排放量的估算及减排    彭晓培;董红敏;

介质阻挡放电等离子体二甲醚增强甲烷转化的研究    王育;刘昌俊;张月萍;

甲烷转化体系的热力学平衡收率上限计算    宋哲建;王德峥;

加氢脱硫催化剂中复合氧化物载体的研究进展    贾云刚;张铁珍;张文成;郭金涛;祁兴国;

Zr基单Pd催化剂用于贫燃天然气汽车尾气净化的研究    龙恩艳;王云;张晓玉;李移乐;龚茂初;陈耀强;

Au／Ce-Zr-O纳米催化剂氧化性能及载体效应的研究    张鸿鹏;张亚文;司锐;严纯华;寇元;刘海超;

热扩散作用对甲烷转化反应的影响    王慧贤;高志明;

大气压DBD甲烷二氧化碳转化方法研究    白敏冬;朱晓峰;白敏药;詹科萍;王南飞;

张家港放大园区载体效应    张采

打开天然气煤层气利用新的大门    本报记者 姚耀

陶氏大力推进甲烷制化学品研究    尹杰

突破农机农艺配套瓶颈 发挥合作社载体效应    本报记者 杨杰

崛起    本报通讯员 尹健 盘林

龙凤区前三季度引资到位超9亿    陆璐

今日陶都：“磁场”效应更强劲    志文

发挥法制教育基地载体效应 为新农村建设提供法制保障    苏州工业园区唯亭镇党委书记 郁才根

“重洽会”凸显载体效应    本报记者　赵剑波 杜琳 实习生 邱美玲

龙凤前三季度引资到位9.42亿    王宏伟特约记者 吕雪峰

微波技术在甲烷转化过程中的应用    徐云鹏

一氧化碳偶联反应催化过程研究    房金刚

分子筛的非寻常电子转移过程及其光驱动甲烷转化研究    李路

Pt/C的表面结构及其对氢一水同位素交换的催化活性研究    钟正坤

甲烷二氧化碳重整制合成气负载钴催化剂的研究    黄传敬

甲烷和丙烷混合烷烃的无氧芳构化反应及其催化剂研究    郑海涛

熔盐体系中甲烷还原氧化锌制取合成气和金属锌的基础研究    敖先权

等离子体—催化甲烷无氧转化制乙烯的研究    王康军

钙钛矿材料的透氧性能及YBCO膜反应器中甲烷转化制合成气的研究    胡捷

等离子体—催化作用下甲烷无氧转化制芳烃和氢    李小松

甲烷两步转化反应中负载Pt催化剂的载体效应    潘大海

负载纳米金属簇的制备、表征及催化性能研究    任淑华

负载Au催化乙二醇氧化酯化的尺寸效应和载体效应    秦晓霞

在直流放电等离子体中甲烷转化为碳二烃的研究    胡淼

甲烷和水蒸汽介质阻挡放电转化研究    刘永卫

常压非热平衡等离子体用于甲烷转化的研究    吕静

绿色友好条件下甲烷强电离放电合成含氧化合物的研究    高洪辉

非平衡等离子体强化甲烷转化制碳二烃过程研究    程文

冷等离子体炬在甲烷二氧化碳重整制合成气中的运用    龙华丽

电弧等离子体裂解甲烷制乙炔的研究    田玉龙