不同载体负载的钴基费_托合成催化剂的还原过程研究

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SBA-15负载的钴、钌费-托合成催化剂结构及性能的研究的开题报告

SBA-15负载的钴、钌费-托合成催化剂结构及性能的研究的开题报告一、选题背景和研究意义钴、钌费-托合成催化剂具有广泛的应用前景，如在氢气、甲烷和其他气体的加氢、烷基化等重要反应中有着重要的应用。

SBA-15是一种有序介孔材料，具有较大的孔径和表面积，是一种理想的负载材料，提高了催化剂的热稳定性、反应活性和选择性。

因此，将SBA-15作为载体，以钴、钌费-托合成为活性组分，合成了催化剂，具有重要的研究价值。

二、研究内容和目标本研究旨在探究SBA-15负载的钴、钌费-托合成催化剂的结构和性能，并以此优化催化剂的合成方法和工艺条件。

具体研究内容如下：1. 合成不同比例的钴、钌费-托合成催化剂，并对其进行表征。

采用XRD、TEM、N2吸附等手段分析催化剂的结构、形貌和孔径分布。

2. 将催化剂用于一系列有机反应中，如甲烷加氢、环氧化反应等，测定催化剂的催化活性和选择性。

3. 探究不同载体对催化剂性能的影响，比较SBA-15、MCM-41等不同载体对催化剂性能的影响，为催化剂的优化提供理论支持。

三、研究方法和技术路线1. 合成SBA-15负载的钴、钌费-托合成催化剂。

采用共沉淀法、浸渍法等方法，尝试不同的负载和沉淀条件，以寻找最优方案。

2. 对催化剂进行表征。

采用XRD、TEM、N2吸附等手段分析催化剂的结构、形貌和孔径分布。

3. 对催化剂进行评估。

采用工业级别反应装置，进行甲烷加氢等干气反应，分析催化剂的催化活性和选择性。

4. 比较不同载体对催化剂性能的影响。

尝试使用MCM-41等不同载体，比较钴、钌费-托合成催化剂在不同载体上的催化性能。

四、预期成果本研究将旨在开发一种优化的SBA-15负载的钴、钌费-托合成催化剂，并探究不同载体对催化剂性能的影响，为SBA-15负载催化剂的研究提供新思路和理论支持。

预期成果包括：1. 合成出优良的SBA-15负载的钴、钌费-托合成催化剂，提高催化剂的催化活性和选择性。

费托合成钴基催化剂微观结构研究进展

DOI: 10.19906/ki.JFCT.2021091费托合成钴基催化剂微观结构研究进展卢文丽1,2，王俊刚1,* ，孙德魁1，马中义1，陈从标1，侯　博1,* ，李德宝1（1. 中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室, 山西太原 030001；2. 中国科学院大学, 北京 100049）摘　要：费托合成可将煤、天然气及生物质等各种非石油含碳资源通过合成气转化为各种油品和精细化学品。

钴基催化剂因其水煤气变换反应活性低、费托反应活性高、碳链增长能力高的优良特点，在工业应用和相关科学研究上备受关注。

钴基催化剂微观活性位的结构和费托反应过程中催化剂的表面吸附物等都会对F-T 合成反应的产物分布以及催化性能有影响。

本文分析总结了钴基费托合成催化剂中尺寸效应、晶相、晶面效应以及微观活性位点的研究进展，重点介绍了微观活性位的类型和微观活性位的表征方法/表面吸附行为，最后展望了钴基催化剂的未来发展方向和应用前景。

关键词：费托合成；钴基催化剂；活性位点；表面吸附行为中图分类号： O643.36 文献标识码： AResearch progress of microstructure for cobalt-based F-T catalystsLU Wen-li 1,2，WANG Jun-gang 1,*，SUN De-kui 1，MA Zhong-yi 1，CHEN Cong-biao 1，HOU Bo 1,*，LI De-bao1（1. State Key Laboratory of Coal Conversion , Institute of Coal Chemistry , Chinese Academy of Sciences ,Taiyuan 030001, China ；2. University of Chinese Academy of Sciences , Beijing 100049, China ）Abstract: Fischer-Tropsch synthesis (FTS) is a promising route to produce various olefins and fine chemicals from non-petroleum carbon sources that can be used to produce synthesis gas, such as coal, natural gas and biomass.Cobalt-based catalysts have gained more attention in FTS for the academic research and industrial applications,owing to their excellent catalytic properties such as low water-gas-shift activity, great Fischer-Tropsch reaction activity and high chain growth probability. The structure of the microscopic active site and the surface adsorption of the cobalt-based catalyst during the Fischer-Tropsch progress have an effect on the product distribution and catalytic performance. In this review, we summarized some advancements in the development of cobalt-based F-T catalysts focusing on the effects of particle size, crystal phase, crystal plane and microscopic active site, with emphasis on the research from the types, surface adsorption behavior and characterization techniques of microscopic active site.Some suggestions for the development of cobalt-based F-T catalysts in the future are also given.Key words: Fischer-Tropsch synthesis ；cobalt-based catalyst ；active site ；surface adsorption behavior费托（F-T ）合成是以煤、天然气、页岩气和生物质等含碳资源为原料经合成气（CO+H 2）在催化剂的作用下合成液体燃料或化学产品的工艺方法。

费托合成钴基催化剂的研究进展

920
催
化
学
报
Chin. J. Catal., 2010, 31: 919–927
地获得馏分油产品是改进费托合成技术的重要方向之一 . 此外 , 面对费托合成反应器的高度复杂性 ( 即非线性动力学行为与多相的传热、传质行为的耦合 ), 合理分析及应对突然出现的异常现象是至关重要的 . 这要求对催化剂的动力学规律及其工程特性有更为深刻的理解 . 目前 , 实现工业应用的费托合成催化剂为铁基催化剂和钴基催化剂 . 钴基费托合成催化剂具有高活性、高直链饱和重质烃选择性以及低水煤气变换反应等特点 ; 也符合 CO2 减排等国际趋势 , 因而成为该领域的研究热点 . 钴基费托合成催化剂一般为负载型催化剂 . Shell 公司主要以 SiO2 为载体 , 采用中间馏分油工艺 (SMDS), 于 1993 年在马来西亚投产, 目前正在实施大型化天然气合成液体燃料 (GTL); Sasol 公司也在采用 Co/Al2O3 催化剂并匹配其浆态床技术建设商业化装置
; Exxon 公司主 . 另外 , BP 和
要研究 TiO2 为载体的钴基催化剂
[11]
Statoil 等公司也相应开发了自己的催化剂技术 . 国内中科院山西煤炭化学研究所、中科院大连化学物理研究所、石油大学和中南民族大学等也开展了钴催化剂的研发工作
[12~19]
.
尽管如此, 钴基催化剂仍存在以下核心问题: 即在高活性前提下如何抑制甲烷的生成 , 如何调变产物的 ASF 分布以实现产品结构调控并尽可能获得馏分油, 以及与催化剂应用相关的基础性研究. 本文总结了中科院山西煤炭化学研究所在钴基催化剂的研制及应用方面的进展 , 并结合文献讨论了钴催化剂研发的最新动向 .

钴基催化剂F_T合成的产物分布及稳定性研究

第20卷第6期高校化学工程学报No.6 V ol.20 2006 年12月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Dec. 2006 文章编号：1003-9015(2006)06-0920-05钴基催化剂F-T合成的产物分布及稳定性研究李晨, 张海涛, 应卫勇, 房鼎业(华东理工大学化工学院, 上海 200237)摘要：采用浸渍法制备了氧化锆改性γ-Al2O3负载Co-Ru双金属催化剂。

在固定床反应器中考察了反应温度、压力、空速和合成气H2/CO比对烃产物分布的影响，进行了552 h的稳定性实验。

结果表明，较低的反应温度、较高的压力和较低的空速有利于碳链增长，产物中柴油馏分C12~C18和蜡C19+的选择性高；原料气H2 / CO比提高，甲烷、C2~C4、C5~C11的选择性增加，C12~C18和C19+的选择性下降；在原料气H2/CO比1.58~2.0、反应温度453~513 K、压力1.0~2.5 MPa和空速500~1000 h−1催化剂具有较好的合成重质烃反应性能。

在原料气H2 / CO比2.0、反应温度493K、压力1.5 MPa和空速800 h−1下，反应552 h，催化剂的稳定性较好，CO的转化率、C5+选择性分别大于80%和83%。

运行时间对产物烃的分布影响不大，产物烃主要有烷烃组成，主要集中在C5~C18，选择性的平均值C1为6.94%，C2~C4 6.20%，C5~C1133.04%，C12~C18 31.55%，C19+22.27%。

关键词：F-T合成；钴基催化剂；锆；钌；产物分布；稳定性中图分类号：O643.131；TE646；TQ546.4 文献标识码：AThe Hydrocarbon Products Distributions and Stability of Cobalt-Based Catalystfor Fischer-Tropsch SynthesisLI Chen, ZHANG Hai-tao, YING Wei-yong, FANG Ding-ye(School of Chemical Engineering, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China) Abstract: Using incipient impregnation method, zirconia modified γ-Al2-O3 supported Co-Ru bimetalliccatalyst was prepared. The effects of the operation conditions, such as reaction temperature, pressure, space velocity and H2/CO molar ratio in feed, on product distribution were investigated in a fixed-bed reactor, and the 552 h stability test of the catalyst prepared was also carried out. The results show that the lower reaction temperature, the higher pressure and the lower space velocity facilitate the growth of carbon chains, and the selectivity of C12~C18 diesel fraction and C19+ wax are enhanced. Increasing the H2/CO ratio in feed, the selectivity of C5~C11, methane and other low carbon number hydrocarbons will increase, while that of C12~C18 and C19+will decrease. Under the conditions of H2/CO ratio in feed 1.58~2.0, reaction temperature 453~523 K, pressure 1.0~2.5 MPa and space velocity 500~1000 h−1, the catalyst prepared exhibits excellent reactivity to produce heavy hydrocarbons. At the reaction condition of H2/CO ratio in feed 2.0, 493 K, 1.5 MPa and 800 h−1, a stable hydrocarbon distribution of the product can be kept during a long run of 552 h by using the catalyst prepared, during which the CO conversion is over 80% and the C5+ selectivity is over 83%. It indicates that the catalyst using time affects the product distribution inconspicuously, the product hydrocarbons mainly consist of paraffin and the average selectivity of C1, C2~C4, C5~C11, C12~C18 and C19+ are 6.94%, 6.20%, 33.04%, 31.55% and 22.27%, respectively.Key words: Fischer-Tropsch synthesis; cobalt-based catalyst; zirconia; ruthenium; product distribution;stability1引言通过Fischer-Tropsch(F-T)合成将煤炭、天然气转化为清洁液体燃料是解决我国石油供应短缺的重要收稿日期：2005-09-22；修订日期：2006-02-24。

费托合成钴基催化剂研究进展

费托合成钴基催化剂研究进展吴梅;张海兵【摘要】This paper summarized the research progress on cobalt-based catalyst used for Fischer-Tropsch Synthesis and cause for its inactivation,reviewed the influence of catalyst's active components,carrier and cocatalysts on reaction activity and product selectivity,analyzed the cause for cobalt-base catalyst inactivation,and believed that the poisoning,cobalt crystal particle sintering,carbon effect,cobalt reoxidation,cobalt-carrier forming compound and mechanical wear can cause different degrees of catalyst inactivation.%综述了费托合成钴基催化剂及其失活原因的研究进展，阐述了催化剂的活性组分、载体、催化助剂等对反应活性和产物选择性的影响，分析了钴基催化剂失活原因，认为中毒、钴晶粒烧结、碳效应、钴再氧化、钴—载体形成化合物、机械磨损都会不同程度造成催化剂失活。

【期刊名称】《炼油与化工》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】4页(P1-3,4)【关键词】费托合成;钴基催化剂;失活【作者】吴梅;张海兵【作者单位】克拉玛依石化公司炼油化工研究院，新疆克拉玛依834000;克拉玛依石化公司炼油化工研究院，新疆克拉玛依834000【正文语种】中文【中图分类】TQ529.2我国石油资源逐渐匮乏，石油供求矛盾日益突出，加速了人们开发其他替代能源。

高比表面ZrO2负载的钴基费-托合成催化剂结构和催化性能

Ｖｏ．９Ｎｏ２１２．
Ｊｒ．００Ｕ１２１
高比面ＺＯ２表ｒ负载的钴基费一托合成催化剂结构和催化性能
李金林，刘行宇
（南民族大学催化材料科学湖北省暨国家民委一育部共建重点实验室．武汉４０７）中教３０４
ｔｅｅｓｐｏｔｒｒｐｒｄｂｃｐｅｔｗｅｎｓｍｐｅｎｔｏｎｈｒｃｅｉｄｂａｉｕｅｈｉｕｓｎｌｄｎｈｓｕｐｒｓｗｅｅｐｅａｅｙｉｉｉｎｔｅｓｉｒｇａｉｎａｄｃａａｔｒｚｙｖｒｓｔｃｎｑｅ，ｉｃｕｉｇｎｅｏ
体制备的钴催化剂１Ｃ／Ｓ１１Ｃ／Ｓ２展示较低的ＣＣ选择性和较高的Ｃ＋择性．０ｏＺ一、０ｏＺ一Ｏ、Ｈ选关键词费一合成；；化剂；化锆托钴催氧
中图分类号Ｏ６３３１文献标识码Ａ文章编号１７ — ３１２１）２００ — ５４．６６２４２（０００ — ０１０
Ｎ２ａｏｒｔｏｎ— ｓｒｉｄｓｐｉｄｅｏｐｔｏｎ，Ｘ－ａｄｉｆａｔｏｎ，ｔｍｐｒｔｅｐｒｒｍｍｅｒｄｕｔｏ。ｔｍｐｅａｔｅｐｏａｍｅｒｙｆｒｃｉｅｅａｕｒ — ｏｇａｄｅｃｉｎｅｒｕｒ — ｒｇｒｍｄｄｓｐｔｏｎａｙｇｉｒｔｏｎ．Ｔｈｅｒｓｌｓａｅａｓｆｌｅｏｒｉｎｄｏｘｅｎｔｔａｉｅｕｔｒｏｌｏｗｓ：ＴｈｅｄｉｅｔｏｎｂａｉｏｕｔｏｎｓｒｍａｋａｙｉｃｅｅｇｓｉｎｉｓｃｓｌｉｅｒｂｌｎｒａｓｓｔｐｉｉｕｒａｅａｒａａｄｔｅｍａｌｔｂｉｉｙｏｉｃｎｉＴｈｅａｒｇｅｐｏｅｓｚＯ２ｈｅｓｅｃｆｃｓｆｃｅｎｈｒｓａｌｔｆｚｒｏａ．ｖｅａｒｉｅｏｆＺｒａｎｄｂｙｒｆｕｘｉｆｏｂｔｉｅｅｌｎｇｏ

(完整版)费托合成中的钴基催化剂

费托合成中的钴基催化剂Co 基催化剂通常为负载型催化剂，金属Co 是费托反应的活性中心，由金属Co 原子组成的活性位的数量和大小决定了催化剂的性能。

适合费托反应的最小Co颗粒尺寸范围为6〜8 nm。

Co基催化剂的费托性能受到钴源、载体、助剂等诸多因素的影响。

载体织构物性、载体表面Co颗粒的大小分布、以及与载体相互作用引起催化剂中Co颗粒分散度及还原度变化，将成为影响Co基催化剂费托合成反应活性与产物选择性的主要因素。

常用的钴源除了硝酸钴等无机盐外，还有乙酸钴、羰基钴、Co－EDTA配合物、乙酰丙酮钴配合物等。

钴源可影响金属钴的还原度和分散度，不同钴源和载体的吸附作用不同，影响催化剂的活性和选择性。

以常用的钴源制备的费托反应负载型催化剂，最终都需要在氢气气氛中还原来得到有CO加氢活性的金属钻原子，且还原过程中无法控制钻的还原度，使钴完全被还原。

而通过钴羰基簇合物制备的费托反应催化剂，在低温时只需通过在保护气下加热脱羰基便可得到钻金属粒子，不需要焙烧，可降低钻与载体间的作用。

羰基钻做前驱体不仅可以提高催化剂的分散度、还原度，而且还有一些特殊的性质。

但是羰基钻价格昂贵仅存在于实验室制备。

从费托性能和成本角度考虑，现有工业费托合成Co基催化剂多用硝酸钻做前体。

载体是催化剂的重要组成部分，载体种类和性质的差异将对催化剂的活性、寿命和选择性产生很大的影响。

载体对费托反应催化剂活性和产物选择性的影响非常复杂，催化剂的结构和性能都和催化剂载体的比表面、酸度、孔结构、电子修饰作用以及金属与载体之间的强相互作用等密切相关。

载体的主要作用是提高钻的分散度、增加活性组分的比表面积，并在还原后产生稳定的活性金属离子，防止烧结；载体可以改善费托催化剂的机械强度，这对浆相费托反应至关重要；也可改善催化剂的热稳定性，提供更多的活性中心，节省活性组分用量，降低成本，增加催化剂抗毒能力；此外，费托反应是一个强放热反应，催化剂载体在反应过程中可起导热的作用，减小固定床反应器中的温度梯度。

费托合成Co基催化剂的研究进展

费托合成Co基催化剂的研究进展
李声笛;肖海成;吴志杰
【期刊名称】《石油化工高等学校学报》
【年(卷),期】2024(37)1
【摘要】Co基催化剂因具有高活性和强链增长能力等优势,成为费托合成(FTS)反应适宜的催化剂。

总结了Co基催化剂FTS反应机理,并对活性相结构以及助剂与催化性能的构效关系进行了分析。

同时,围绕催化剂载体的作用,总结金属-载体相互作用促进FTS反应性能的研究进展,重点分析了金属Co与分子筛耦合直接合成液体燃料的研究进展,归纳了采用双功能催化剂体系制备液体燃料的反应路线及催化剂特征。

【总页数】9页(P34-42)
【作者】李声笛;肖海成;吴志杰
【作者单位】中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室/CNPC催化重点实验室;中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ426.6
【相关文献】
1.碳限域铁基费托合成催化剂研究进展
2.费托合成钴基催化剂微观结构研究进展
3.高选择性钴基费托合成催化剂的研究进展
4.费托合成铁基催化剂研究进展
5.钴基费-托合成催化剂研究进展
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(完整版)费托合成中的钴基催化剂

费托合成中的钴基催化剂Co基催化剂通常为负载型催化剂，金属Co是费托反应的活性中心，由金属Co原子组成的活性位的数量和大小决定了催化剂的性能。

适合费托反应的最小Co颗粒尺寸范围为６～８nm。

Co基催化剂的费托性能受到钴源、载体、助剂等诸多因素的影响。

常用的钴源除了硝酸钴等无机盐外，还有乙酸钴、羰基钴、Co－EDTA 配合物、乙酰丙酮钴配合物等。

钴源可影响金属钴的还原度和分散度，不同钴源和载体的吸附作用不同，影响催化剂的活性和选择性。

以常用的钴源制备的费托反应负载型催化剂，最终都需要在氢气气氛中还原来得到有CO加氢活性的金属钴原子，且还原过程中无法控制钴的还原度，使钴完全被还原。

而通过钴羰基簇合物制备的费托反应催化剂，在低温时只需通过在保护气下加热脱羰基便可得到钴金属粒子，不需要焙烧，可降低钴与载体间的作用。

羰基钴做前驱体不仅可以提高催化剂的分散度、还原度，而且还有一些特殊的性质。

但是羰基钴价格昂贵仅存在于实验室制备。

从费托性能和成本角度考虑，现有工业费托合成Co基催化剂多用硝酸钴做前体。

载体是催化剂的重要组成部分，载体种类和性质的差异将对催化剂的活性、寿命和选择性产生很大的影响。

载体的主要作用是提高钴的分散度、增加活性组分的比表面积，并在还原后产生稳定的活性金属离子，防止烧结；载体可以改善费托催化剂的机械强度，这对浆相费托反应至关重要；也可改善催化剂的热稳定性，提供更多的活性中心，节省活性组分用量，降低成本，增加催化剂抗毒能力；此外，费托反应是一个强放热反应，催化剂载体在反应过程中可起导热的作用，减小固定床反应器中的温度梯度。

《2024年钴基费托合成催化剂的性能调控研究》范文

《钴基费托合成催化剂的性能调控研究》篇一一、引言钴基费托合成催化剂在能源领域具有广泛的应用，特别是在能源转化和利用方面。

随着能源需求的增长和环境保护意识的提高，对钴基费托合成催化剂的性能要求也日益提高。

因此，研究其性能调控方法，对于提高催化剂的活性、选择性和稳定性具有重要意义。

本文旨在探讨钴基费托合成催化剂的性能调控研究，为相关领域的研究和应用提供参考。

二、钴基费托合成催化剂概述钴基费托合成催化剂是一种重要的能源转化催化剂，广泛应用于煤制油、天然气制油等过程。

其核心成分是钴，通过与载体（如氧化铝）的相互作用，实现催化反应的进行。

钴基费托合成催化剂具有较高的活性、选择性和稳定性，但其性能受多种因素影响，如制备方法、钴的分散度、催化剂的表面结构等。

三、性能调控方法（一）制备方法的优化钴基费托合成催化剂的制备方法对其性能具有重要影响。

常用的制备方法包括浸渍法、共沉淀法、溶胶-凝胶法等。

优化制备方法，如控制溶液浓度、调整pH值、改变焙烧温度等，可以改善催化剂的分散度、比表面积和孔结构，从而提高其活性。

（二）助剂的选择与添加助剂的选择与添加对钴基费托合成催化剂的性能也有显著影响。

常用的助剂包括碱土金属氧化物、稀土元素等。

助剂的加入可以改善催化剂的表面性质，如增加活性位点的数量、改变产物选择性等。

因此，选择合适的助剂和适当的添加量对于优化催化剂性能具有重要意义。

（三）表面改性表面改性是一种有效的钴基费托合成催化剂性能调控方法。

通过引入表面活性剂、酸性物质或氧化物等改性剂，可以改善催化剂的表面性质，如增加活性组分的分散度、提高表面酸性等。

这些改性措施有助于提高催化剂的活性和选择性。

四、实验研究本文采用浸渍法制备了不同钴含量的钴基费托合成催化剂，并对其性能进行了研究。

实验结果表明，随着钴含量的增加，催化剂的活性逐渐提高，但过高或过低的钴含量都会导致催化剂性能下降。

此外，我们还研究了助剂的选择与添加对催化剂性能的影响。

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第26卷第2期中南民族大学学报(自然科学版) Vol.26No.2

2007年6月 JournalofSouth2CentralUniversityforNationalities(Nat.Sci.Edition) Jun.2007

α不同载体负载的钴基费2托合成催化剂的还原过程研究李金林　完友军　张煜华　熊海峰(中南民族大学催化材料科学湖北省暨国家民委-教育部共建重点实验室,武汉430074)

摘　要　研究了不同载体(SiO2、Al2O3、TiO2)负载的钴基费2托合成催化剂在氢气气氛下的还原行为.采用原位X2

射线衍射(in2situXRD)、氢气程序升温还原(H22TPR)

技术对催化剂的还原过程进行原位表征,考察了催化剂中活

性相Co3O4在还原过程中的物相变化和不同载体对Co3O4还原过程的影响.结果表明:不同载体负载的钴基费2托合成催化剂的还原均分为2步进行,2步还原过程为:Co3O4+H2→3CoO+H2O和3CoO+3H2→3Co

+3H2O.不同

载体负载的钴基费2托合成催化剂在氢气气氛下的还原性大小顺序为:Co󰃗SiO2>Co󰃗TiO2>Co󰃗Al2O

关键词　费2托合成;钴催化剂;载体;还原;原位X2射线衍射;程序升温还原.

中图分类号　O643.36　文献标识码　A　文章编号　167224321(2007)0220001206

StudiesontheReductionProcessoftheSupportedCobaltCatalysisforFischer-TropschSynthesisLiJinlin　WanYoujun　ZhangYuhua　XiongHaifeng

Abstract　ThispaperfocusedonthestudyofthereductionprocessofthesupportedcobaltFischer2Tropschsynthesis(FTS)catalystswithdifferentsupport(SiO2,TiO2,Al2O3).Thecatalystswerecharacterizedwithin2situ

X2raydiffraction(in2situXRD),hydrogentemperature2programmedreduction(H22TPR).ItwasfoundthatunderhydrogenatmospherethereductionofthesupportedcobaltFTScatalystsproceededintwostepsasCo3O4+H2

→

3CoO+H2O,3CoO+3H2→3Co0+3H2O.ThereducibilityofthesupportedcobaltFTScatalystswasfoundtobe

thefollowingorder:Co󰃗SiO2>Co󰃗TiO2>Co󰃗Al2O3.

Keywords　Fischer2Tropschsynthesis;cobaltcatalyst;support;reduction;in2situX2raydiffraction;temperature2programmedreductionLiJinlin　Prof,Ph.D,KeyLaboratoryofCatalysisandMaterialsScienceoftheStateEthnicAffairsCommission&MinistryofEducation,HubeiProvince,SCUFN,Wuhan430074,China

费2托合成(Fischer2TropschSynthesis,简称

FTS)是将合成气(CO+H2

)在催化剂作用下转化为

烷烃和烯烃,并副产醇、醛、酮、酸和酯等有机含氧化物的反应.烃类产物经深加工可得优质液体燃料如汽油、柴油、航空煤油等[1,2].近年随着中国经济的发

展、国内外原油资源的紧张,费2托合成技术以其能够生产高品质、低硫的油品和富产宽域化工原料的

优势越来越受到科研单位、企业和政府的关注[3,4].

现已工业化的费2托合成催化剂有铁基和钴基催化剂2种,由于钴的价格较高,通常要将其负载在载体上[2,5,6].而负载型的钴基催化剂在进行费2托合成反

应之前必须进行氢气还原,以使其具有费2托合成活性.催化剂的还原度越高,其催化活性越好,且不同载体的引入对催化剂的还原过程和还原性有着不同

α收稿日期　2007205225

作者简介　李金林(19632),男,教授,博士生导师,研究方向:多相催化和催化材料.E2mail:lij@mail.scuec.edu.cn.

基金项目　国家自然科学基金重大项目(20590361)和国家自然科学基金面上项目资助(20473114)的影响.因此研究催化剂的还原过程,探索不同载体对催化剂还原性的影响,是费2托合成催化剂研究中不可忽视的重要工作.本文以不同载体负载的钴基费2托合成催化剂为研究对象,分析其在氢气气氛下的还原行为,探讨载体对催化剂还原性的影响.1　实验部分本文工作采用SiO2、TiO2、Al2O3三种载体,制备金属钴负载量为15%(质量比)的不同载体负载的钴基费2托合成催化剂.催化剂均采用满孔浸渍法制备.3种催化剂分别表示为:Co󰃗SiO2、Co󰃗TiO2、Co󰃗Al2O3.1.1　催化剂的制备载体的前处理:为除去载体孔道内的有机物质杂质及方便后续使用,载体需进行前处理.不同载体的前处理方法分别为:①SiO2载体,取适量SiO2载体(青岛美高集团SG01001型产品,平均孔径:6.8nm,比表面积:457.3m2󰃗g,孔体积:0.78cm3󰃗g)粉碎过筛,取80～200目颗粒转入马弗炉中于500℃焙烧6h;②TiO2载体,取一定量的TiO2载体(德国Degussa公司P225型产品,平均粒径:21nm,比表面积:50±15m2󰃗g)于烧杯中,加入适量3次蒸馏水,搅拌成糊状,摊平置于表面皿晾24h,再将载体转入烘箱内120℃烘12h,将烘干后的载体粉碎过筛,取80～200目颗粒于马弗炉中700℃焙烧10h.由于TiO2在400～600℃会有锐钛型向金红石型的晶型转化,为防止载体的晶型转变给催化剂的还原反应带来影响,故TiO2载体在700℃焙烧10h,使TiO2载体中的锐钛型TiO2全部转化为金红石型TiO2;③Al2O3载体,取适量Al2O3载体为(中国山东铝业研究院产品,粒径范围:0.4～0.6mm,平均孔径7nm,比表面积:230m2󰃗g)粉碎过筛,取80～200目颗粒于马弗炉中600℃下焙烧6h备用.催化剂的制备:称取适量Co(NO3)2・6H2O(A.R.)溶解于去离子水中.同时,将对应量的载体置于旋转蒸发仪中,边旋转边滴加溶液,以保证载体被满孔浸渍.待硝酸钴溶液完全浸渍到载体上后,将旋转蒸发仪连接真空泵,真空条件下加热干燥催化剂样品,将旋转蒸发仪水浴缓慢的从50℃每隔5℃升温至95℃,以确保水份尽量蒸干.将抽干水份的样品放置于通风厨内室温下晾干24h,然后在转入烘箱内于120℃下干燥12h,最后在马弗炉350℃下焙烧5h即可.1.2　催化剂的表征1.2.1　原位X2射线衍射原位X2射线衍射(in2situX2rayDiffraction,in2

situXRD)测试在德国Bruker公司的ADVANCED8型X2射线粉末衍射仪上进行.衍射仪配备了AntonParr公司生产的XRK900型原位高温高压反应池(可承载温度范围25～900℃,压力范围1～10bar),反应池与各种气体(H2、N2、CO

)的气路系

统相连,可进行高温高压及多种气氛下的原位XRD

测试.称取适量样品,放入原位样品池内并压实.在进行X2射线衍射测试之前,先将催化剂在流量为40

mL󰃗min的氮气流中以10℃󰃗min的速率从室温升温至150℃,并保持30min,除去样品中的游离水份和排除气路系统中的杂气.然后将温度降至30℃,

再向原位样品池中通入氢气(99.999%)进行还原过程中的原位XRD测试.氢气流量保持在60mL󰃗min,样品温度从50℃升到800℃,升温速率为10℃󰃗min.X2射线扫描范围为20～80°(2Η)

测试条件

为:CuKΑ靶,40kV,20mA.XRD的检测器采用VANTEC21探测器以进行还原过程的快速测定.对照国际粉末衍射标准联合会的标准XRD数据库(JointCommitteeonPowderDiffraction

Standards,JCPDS)确认还原过程中催化剂的物相

变化.

1.2.2　氢气程序升温还原氢气程序升温还原(HydrogenTemperature

ProgrammedReduction,H22TPR)实验在美国

ZetonAltamira公司的AMI2200型催化剂多功能表征仪上进行.称取约0.1g催化剂样品装入U2型石英反应管中,在催化剂上下两端放少许石英棉,以避免气体将催化剂吹入表征仪.在进行程序升温还原之前,先将催化剂样品在流量为30mL󰃗min的氩气流中以10℃󰃗min的速率从室温升温至150℃,并保持1h,脱除样品中的游离水份和排除气路系统中的杂气.然后将温度降至50℃,向样品通氢气和氩气的混合气(10%H2󰃗Ar)

进行程序升温还原,气体流

量为30mL󰃗min,样品温度从50℃升到900℃,并保持30min,升温速率为10℃󰃗min.以热导池检测器(ThermalConductivityDetector,TCD)记录氢气

信号,TCD电流为75mA,信号放大倍数为1.

2　结果和讨论2.1　原位X2射线衍射表征

2 中南民族大学学报(自然科学版)第26卷