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非晶态CoNiB催化剂制备与催化加氢性能研究

作　者: 孙雅玲
导　师: 杜长海
学　校: 长春工业大学
专　业: 化学工艺
关键词: CoNiB催化剂非晶态合金 CoNiB/γ-Al2O3 CoNiB/SiO2糠醛加氢糠醇
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

非晶态合金长程无序而短程有序的独特结构使其具备了优良的催化性能,在催化反应中表现出高活性,高选择性及良好的抗中毒能力,并且非晶态合金在制备过程中环境污染较少,符合绿色化学提出的提高催化效率和降低环境污染的两个基本要求。为此非晶态合金作为21世纪最具开发前景的高效环境友好型催化新材料之一,正在被研究者们日益重视。但是采用目前的制备方法得到的非晶态合金存在比表面低、热稳定性差、粒径分布不均匀等缺点,大大限制了它的实际应用。因而将非晶态合金添加第三或第四组分改性,或者负载到大比表面的载体上对其进行可控合成和有序组装,获得具有独特结构、大比表面和高稳定性的新型非晶态合金材料并将其用于催化加氢反应中具有重要的研究价值。本论文采用化学还原法制备了超细纳米Ni-B、Co-B、Co-Ni-B非晶态合金催化剂,并采用浸渍与化学还原相结合的方法成功地将Co-Ni-B非晶态合金负载到γ-Al2O3, SiO2等载体上,制备了CoNiB/γ-Al2O3非晶态合金催化剂和CoNiB/SiO2非晶态合金催化剂,并以糠醛液相加氢制糠醇为探针反应考察了各种催化剂的催化性能,并考察了反应压力,反应时间,反应温度等反应条件对转化率和选择性的影响。采用X-射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、程序升温还原(TPR)和程序升温脱附(TPD)、比表面积分析(BET)等一系列的表征方法对催化剂的结构、组成以及比表面进行表征分析,进一步研究了非晶态合金催化剂的表面结构等性质和催化性能之间的关系。研究结果表明,Co-Ni-B非晶态合金催化剂最佳制备条件为以醋酸盐为前驱盐,金属摩尔比为Co/Ni=5/5,硼氢化钠水溶液进料的滴加速率为2.6ml/min。对Co-Ni-B(5/5)非晶态合金催化剂进行负载,载体γ-Al2O3优于SiO2,最佳金属负载量为载体30%,硼氢化钠水溶液进料的滴加速率最佳为2.6ml/min。XRD结果表明,所制备的催化剂都为非晶态催化剂。DSC结果表明第三组分Co的加入提高了催化剂的热稳定性,经过载体负载后,热稳定性进一步增强。BET结果显示,经过负载后,催化剂比表面积增加,孔径减小。TPR和TPD结果表明,负载型的非晶态合金催化剂表面氧化态的Ni物种容易被还原及出现新的加氢活性中心；同时减弱了氢的吸附强度,增加了催化剂表面上的化学吸附中心数目,从而提高了催化剂的活性。Co-Ni-B非晶态合金催化剂与负载型Co-Ni-B非晶态合金催化剂用于糠醛液相加氢制糠醇,最佳的反应条件都为反应压力2Mpa,反应时间3h,反应温度80℃。在此条件下Co-Ni-B催化活性为Ni-B、Co-B非晶态合金催化剂的2-3倍,但相对于Ni-B、Co-B非晶态合金催化剂糠醇选择性有所下降；负载型Co-Ni-B/γ-Al2O3非晶态合金催化剂催化活性是Co-Ni-B非晶态合金催化剂活性的1.75倍,且糠醇选择性接近100%。

全文目录

摘要  2-4
Abstract  4-8
第一章文献综述  8-24
  1.1 概论  8
  1.2 非晶态催化剂的研究进展  8-18
  1.3 糠醛催化加氢制糠醇的研究  18-23
  1.4 本文目的  23-24
第二章实验部分  24-29
  2.1 试验药品与仪器  24-25
    2.1.1 实验药品  24
    2.1.2 实验仪器  24-25
  2.2 催化剂的制备  25-27
    2.2.1 NiB(COB)催化剂的制备  25-26
    2.2.2 CoNiB系列催化剂的制备  26
    2.2.3 负载型CoNiB催化剂的制备  26-27
  2.3 催化剂活性评价  27-28
    2.3.1 糠醛液相加氢制备糠醇  27
    2.3.2 产物分析  27-28
  2.4 催化剂的表征  28-29
    2.4.1 X-射线衍射(XRD)  28
    2.4.2 差示扫描量热测定(DSC)  28
    2.4.3 表面积和孔结构的表征  28
    2.4.4 程序升温还原(TPR)、程序升温脱附(TPD)  28-29
第三章结果与讨论  29-47
  3.1 CoNiB催化剂制备条件对催化活性的影响  29-30
    3.1.1 Ni/Co摩尔比对CoNiB催化剂活性的影响  29-30
    3.1.2 硼氢化钠水溶液滴加速率对CoNiB催化剂活性的影响  30
  3.2 负载型CoNiB催化剂制备条件对催化剂活性的影响  30-32
    3.2.1 负载量对负载型CoNiB催化剂活性的影响  30-31
    3.2.2 硼氢化钠水溶液滴加速率对载型CoNiB催化剂活性的影响  31-32
  3.3 催化剂的X-射线衍射(XRD)  32-35
  3.4 催化剂的热稳定性(DSC)分析  35-36
  3.5 催化剂的比表面积  36
  3.6 催化剂的还原性能研究(程序升温还原TPR)  36-38
  3.7 催化剂的吸氢性能研究(程序升温脱附TPD)  38-40
  3.8 糠醛氢化反应条件对CoNiB催化剂的影响  40-43
    3.8.1 Ni/Co比的影响  40-41
    3.8.2 反应压力的影响  41
    3.8.3 反应温度的影响  41-42
    3.8.4 反应时间的影响  42-43
  3.9 糠醛氢化反应条件对CoNiB(5/5)/Γ-AL_2O_3催化剂的影响  43-45
    3.9.1 负载量的影响  43
    3.9.2 反应压力的影响  43-44
    3.9.3 反应温度的影响  44-45
    3.9.4 反应时间的影响  45
  3.10 重复使用条件下催化剂活性的变化  45-47
结论  47-48
参考文献  48-54
攻读硕士学位期间研究成果  54-55
致谢  55-56

非晶态CoNiB催化剂制备与催化加氢性能研究

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