煅燒條件的探索及在催化硬脂酸甲酯原位加氫中的應用

摘要由于能源危機和溫室效應，生物燃料作為化石燃料的替代品已經引起了全世界的廣泛關注。以硬脂酸甲酯為模型化合物和甲酸（FA）為氫供體，探索了活性碳（AC）負載的Pt-Mo雙功能催化劑的煅燒條件及其在催化硬脂酸甲酯原位加氫反應中的應用。結果表明：N2煅燒氣氛能夠增強Pt和Mo的相互作用，從而促進低氫供體用量條件下的反應活性；煅燒溫度主要影響Mo組分的晶相和Pt-Mo相互作用，在750℃煅燒的Pt-Mo/AC-750催化劑在低氫供體用量（n（FA）∶n（硬脂酸甲酯）=3.9）下目標產物總收率達到95.4%，TON達到59.96h-1。MoOxCy的存在和強烈的Pt-Mo相互作用是Pt-Mo/AC-750催化劑高活性的原因。循環(huán)實驗表明，催化劑表面活性位掩蓋是導致活性降低的主要原因，將重復四次的催化劑通過750℃煅燒4h再生后，目標產物總收率從45.8%恢復到86.2%。引言隨著經濟的飛速發(fā)展，世界各國對能源的需求日益增加?；茉吹娜找婵萁吆褪褂眠^程中帶來的環(huán)境問題，使尋求綠色可再生的替代能源成為人類可持續(xù)發(fā)展的重要需求。油脂及其衍生物是一種理想的能源替代品，但由于其組分氧含量太高限制了其作為發(fā)動機燃料的應用。加氫脫氧是油脂及其衍生物轉化為高能量密度的烷烴類燃料的主要途徑。然而，加氫脫氧反應H2消耗量大，利用效率低，且H2在儲存、運輸和使用存在極大的安全隱患。用綠色可再生氫供體替代H2的原位加氫反應可以解決上述H2使用存在的問題。正文部分1

實驗部分1.1

主要儀器與試劑1.2

催化劑制備1.3

催化劑性能測試在反應釜中加入20mL正己烷、0.67mmol硬脂酸甲酯、2.6mmolFA和200mg催化劑后密封反應釜，在500r/min的磁力攪拌下加熱至290℃，反應2h；待反應釜冷卻至室溫，釋放壓力后打開，收集液相反應混合物，通過離心得到上層溶液與下層催化劑。下層催化劑用正己烷清洗3次，所得溶液與上層溶液一起用0.45

mm微孔有機濾膜進行過濾得到產品溶液，總體積為50mL，最后加入100mg二十四烷作為內標物。2

結果與討論2.1

XRD分析圖1所示為不同催化劑的XRD圖譜。如圖1a所示，不同煅燒氣氛的Pt-Mo/AC催化劑的物相組成不同。2.2

BET分析圖2所示為催化劑的N2吸附/脫附等溫線和孔徑分布曲線，催化劑的理化性質列于表1。2.3

Raman分析圖3a所示為不同煅燒溫度Pt-Mo/AC催化劑的Raman圖譜。2.4

NH3-TPD分析圖3b所示為不同煅燒溫度Pt-Mo/AC催化劑的NH3-TPD圖譜。2.5

XPS分析為了研究不同煅燒溫度Pt-Mo/AC催化劑表面元素化學狀態(tài)，對其進行XPS測試，如圖4所示。2.6

SEM分析Pt-Mo/AC-800-CH4/H2和Pt-Mo/AC-800-H2催化劑的表面形貌結構與AC載體相似（圖5）。2.7

催化性能分析不同煅燒氣氛對催化劑的催化性能影響很大（表3）。3

結論結論本文以FA為氫供體，研究了Pt-Mo/AC催化劑的煅燒條件及其在催化硬脂酸甲酯原位加氫反應中的應用。通過催化劑表征、活性測試和穩(wěn)定性測試可知，N2氣氛煅燒有助于增強Pt-Mo相互作用，是最佳煅燒氣氛。煅燒溫度主要影響Mo組分的晶相和Pt-Mo相互作用；在低n（FA）∶n（硬脂酸甲酯）=3.9時，Pt-Mo/AC-750催化劑催化性能最優(yōu)，其目標產物總收率達到95.4%，TON達到59.96h-1；過渡MoOxCy物種的存在和強烈的Pt-Mo相互作用是Pt-Mo/AC-750高催化活性的原因。隨著催化劑重復使用次數增加，Pt-Mo/A