微-介孔ZSM-5/γ-Al2O3载体材料的制备及其对钯催化加氢耐硫机理研究

批准号:
51204182
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
褚睿智
依托单位:
学科分类:
E0409.矿物工程与物质分离
结题年份:
2015
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
孟献梁、万永周、张中彩、王艳丽、王敬、刘琼、李婷婷、赵迪
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中文摘要
发展煤焦油加氢制取燃料油技术对于扩展其在能源领域的应用,解决我国的能源短缺问题有着十分重要的意义,在此技术关键是研发高耐硫性的新型加氢脱硫催化剂。本项目旨在设计、制备耐硫-脱硫双模型微-介孔复合Pd-CeO2-CaO/ZSM-5/γ-Al2O3加氢催化剂。拟采用溶胶凝胶法和微波加热法结合的方式合成介孔γ-Al2O3,用孔壁晶化法引入ZSM-5结构单元合成具有微-介孔结构的ZSM-5/γ-Al2O3新材料,用等体积浸渍方法制备负载型Pd-CeO2-CaO/ZSM-5/γ-Al2O3催化剂;并将该催化剂应用于煤焦油加氢提质反应中,选取H2S和4,6-二烷基二苯并噻吩为无机硫和有机硫探针毒物,考察催化剂的加氢脱硫和耐硫特性,并研究其耐硫作用机理。该研究是对微-介孔新材料的合成和新功能开发的探索,研究成果将促进材料、催化和煤化工等学科综合交叉和融合,为我国煤液化技术提供技术支撑,具有重要学术价值。
英文摘要
The technology of coal tar hydrogenation for fuel oil has a very important significance in expanding application of coal tar in the energy field and solving the increasingly serious energy shortage. Developing a new sulfur resistance hydrogenation catalyst is the key to technology economic feasibility and large-scale application. This project aims to design, prepare a micro - mesoporous composite Pd-CeO2-CaO/ZSM-5/γ-Al2O3 hydrogenation catalyst with sulfur-tolerant-desulfurization model. Sol-gel and microwave heating is used to prepare mesoporous Al2O3. ZSM-5 structure unit is introduced into preparing ZSM-5/γ-Al2O3 with micro-mesoporous structure by crystallization. Load type Pd-CeO2-CaO/ZSM-5/γ-Al2O3 is prepared by volume dipping method, and the catalyst is used in coal tar hydrogenation reaction. H2S and 4, 6-dialkyl benzene thiophene as probe poisons for inorganic sulfur and organic are selected to study sulfur resistance properties and mechanism of the catalyst. The study explores synthesis and new functions of the micro-mesoporous materials. The research result has an important academic significance, it will promote crossover and fusion of the material chemistry, the catalytic chemistry and coal chemical etc, and will provide the scientific grounds and technical support to China's coal liquefaction technology solutions.
在煤焦油加氢制取燃料油技术领域,研发高耐硫性的新型加氢脱硫催化剂是该技术经济可行和规模化应用的关键。本项目设计制备了具有微-介孔多级孔结构的新型耐硫-脱硫双模型复合Pd-CeO2-CaO/ZSM-5/γ-Al2O3加氢催化剂,研究了其对煤焦油提质反应的加氢催化和加氢脱硫效能,揭示了新型微-介孔ZSM-5/γ-Al2O3材料的表观形貌及其加氢脱硫和耐硫特性之间的构效关系,探讨了催化剂的耐硫机理。.(1)探索了辛醇-乙腈二元溶剂体系下介孔γ-Al2O3材料的溶胶凝胶合成方法和微波焙烧工艺,较系统地获得了介孔材料合成的表面活性剂种类、水铝源比,水解、陈化和焙烧温度等条件与材料骨架结构和孔道特征之间的规律。.(2)利用孔壁晶化法采用一步晶化技术引入ZSM-5结构单元合成具有微-介孔结构的ZSM-5/γ-Al2O3新材料,研究结果表明,在介孔γ-Al2O3表面形成稳定的Al-OH键是合成具有稳定结晶结构的ZSM-5/γ-Al2O3复合材料的关键。.(3)以四氢萘和二苯并噻吩(DBT)为煤焦油成分的模型化合物,考察了Pd基催化剂的载体类型、助剂成分和微孔/介孔比例对煤焦油加氢反应的影响规律,筛选了性能最优的1%Pd-CeO2-CaO/HZSM-5/γ-Al2O3催化剂,并探讨了其最优反应条件,其一次催化时的四氢萘加氢率和二苯并噻吩加氢脱硫率分别达到71.90 %和97.28%,三次使用后四氢萘加氢率和二苯并噻吩加氢脱硫率仍高达69.4%和92.3%。.(4)以H2S和二苯并噻吩为探针毒物研究煤焦油加氢反应前后微介孔型Pd基催化剂的表面成分和结构变化表明:催化剂表面的B酸中心越强,催化活性越高,催化剂表面的金属中心和固体酸中心均为硫化物的吸附中心。二苯并噻吩类有机硫化物只能在介孔内顺利扩散并进行反应,氢分子可以在微介孔之间自由扩散;介孔中的活性金属是真正的加氢脱硫催化剂,可以可逆吸附噻吩类有机硫化物,并与微孔输送来的溢流氢完成加氢脱硫转化;微孔中的活性金属是解离氢的吸附中心,可以源源不断地为催化剂提供并输送溢流氢。同时助剂CeO2使得催化剂具有很好的耐无机硫(H2S)的能力,硫化氢通过氧化铈的催化作用转化为酸性氧化硫,再与反应中生成的水相互作用生成硫酸。.上述成果对于扩展多级孔材料在催化领域的应用,以及解决我国的能源短缺问题有着十分重要的意义。
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Influence of Compound Additive CeO2-MxOy on Catalytic Performace of Pd/γ-Al2O3 Catalyst for One-step Synthesis of Dimethylether
复合添加剂CeO2-MxOy对Pd/γ-Al2O3催化剂一步合成二甲醚催化性能的影响
DOI:10.1080/15567036.2013.809392
发表时间:2015-03
期刊:Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects
影响因子:--
作者:Qin, Bin;Yue, Enwei;Cheng, Tingting;Wei, Xianyong
通讯作者:Wei, Xianyong
The influence of hierarchical zeolite composition and pore structure on behavior of cobalt-based Fischer–Tropsch synthesis catalysts
多级孔沸石组成和孔结构对钴基费托合成催化剂性能的影响
DOI:10.1007/s10934-015-9984-y
发表时间:2015-05
期刊:J Porous Mater
影响因子:--
作者:Yuelun Wang;Zhuo Li;Hui Wang;Jinhu Wu
通讯作者:Jinhu Wu
DOI:--
发表时间:2014
期刊:煤炭科学技术
影响因子:--
作者:褚睿智;苗真勇;方强;康兆广
通讯作者:康兆广
DOI:--
发表时间:2013
期刊:中国矿业大学学报
影响因子:--
作者:苗真勇;李婷婷;孟献梁;褚睿智
通讯作者:褚睿智
DOI:--
发表时间:2012
期刊:煤炭学报
影响因子:--
作者:褚睿智
通讯作者:褚睿智
煤系Zn/CHA-MFI催化剂上甲醇制芳烃反应抗积碳机理及梯级调控机制
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:褚睿智
- 依托单位:
基于甲醇芳构化反应设计的煤系高岭土基CHA-MFI分子筛膜的生长机制及限域效应
- 批准号:51974312
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:褚睿智
- 依托单位:
国内基金
海外基金
