级孔Pt(Ni)/ZSM-5催化剂合成及催化木质素衍生物加氢脱氧研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuxiaohe19861111
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开发高活性、高选择性和高稳定性的催化剂是目前生物质加氢脱氧研究的重点和难点。本文以设计合成高活性和高选择性级孔ZSM-5分子筛负载金属多功能催化剂为目标,以木质素模型化合物为原料,研究载体酸性、孔道和活性金属对级孔ZSM-5分子筛负载Pt(Ni)催化木质素衍生物选择性加氢脱氧生成环烷烃的影响规律。采用水热法合成了不同硅铝比的级孔ZSM-5分子筛,制备了Pt/ZSM-5催化剂,研究其对二苯并呋喃加氢脱氧反应的影响。级孔结构提高了金属分散度。催化剂载体酸性越强,加氢脱氧反应速率越快。硅铝比为75的Pt/HZ-75催化剂由于高金属分散度、酸性适中和强金属-载体相互作用,在260℃下反应6 h,可以获得100%转化率和86.8%联环己烷选择性;该催化剂在循环使用5次后,二苯并呋喃转化率和联环己烷选择性几乎不变,表现出优异的催化活性和稳定性。采用等体积共浸渍法制备了级孔ZSM-5负载Pt-Ni双金属催化剂。研究了不同Pt/Ni比对二苯并呋喃和愈创木酚二元混合物加氢脱氧生成环烷烃的影响。与单金属Pt/HZ-75催化剂相比,少量Ni的引入促进了活性金属位点的分散,部分形成Pt-Ni合金,Pt-Ni间的协同作用显著提高了二元混合物的转化率,尤其是二苯并呋喃的转化速率。并且发现适量Ni的引入有利于促进偶联反应生成联环己烷。Pt/Ni比为1:3的Pt-3Ni/HZ-75催化剂表现出最佳的催化性能和联环己烷选择性(43%)。通过改变微孔/介孔模板剂的比例制备了不同孔分布的级孔ZSM-5分子筛负载Pt-Ni双金属催化剂,研究了微/介孔分布对愈创木酚和二苯并呋喃二元混合物加氢脱氧生成联环己烷的影响。结果表明,不加入微孔模板剂时,催化剂呈现无定形形貌,随微孔模板剂含量增加,催化剂结晶度逐渐提高。在微/介孔模板剂比为15:5时,联环己烷选择性进一步提高至49.9%。良好的微介孔分布,有利于Ni与介孔中的酸性位协同作用促进偶联反应生成联环己烷。
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