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磷化物加氢脱氧催化剂的制备及性能研究

王豪  
【摘要】:以鳞片石墨粉(325目)、次磷酸钠、氯化镍为原料,采用Hummer法制备氧化石墨烯(GO),进一步还原制备了磷化镍/还原氧化石墨烯(Ni_2P/RGO)催化剂,并通过SEM、EDS、BET和XRD等手段对Ni_2P/RGO催化剂进行了表征。以苯甲醛HDO实验评价了Ni_2P/RGO催化剂的催化性能,通过单因素实验及正交试验考察并优化了Ni_2P/RGO催化剂的制备条件。在实验考察范围内,Ni_2P/RGO催化剂活性和选择性随着镍磷摩尔比(A)、负载量(B)、焙烧温度(C)的增大,基本保持先增大后减小的趋势,焙烧温度的影响相对显著。正交实验考察结果表明,催化剂最优制备条件分别为镍磷摩尔比为2:1.5,负载量为20%,焙烧温度为300℃。同时,通过单因素实验及正交试验考察并优化了苯甲醛HDO反应条件。在实验考察范围内,随着反应温度(T)、反应压力(P)、反应时间(t)的变化,均会引起Ni_2P/RGO催化剂活性和选择性的变化,其中反应压力的影响相对显著。正交实验考察结果表明,苯甲醛加氢反应的最优条件分别为反应温度300℃,反应压力2.5 MPa,反应时间4.0 h。此外,考察了催化剂在不同存储时间下的反应活性及选择性。实验表明,在一般条件(常温常压除湿)下保存50天后,总体上催化剂存储稳定性良好。在最优条件下多次实验,Ni_2P/RGO催化剂对苯甲醛HDO的转化率可达到94%以上,对甲苯选择性接近90%,催化性能相对优异。同时,考察了不同载体与Ni_2P的协同作用,采用化学还原法将GO与拟薄水铝石按一定比例配成溶液,充分混合后还原,制备RGO-Al_2O_3复合载体;利用苯甲醛的HDO实验,分别对Ni_2P/Al_2O_3、Ni_2P/RGO和Ni_2P/RGO-Al_2O_3三种催化剂进行性能评价,并研究了苯甲醛在RGO-Al_2O_3复合载体表面的吸附—解离过程。结果表明,RGO-Al_2O_3复合载体具有RGO与Al_2O_3的两方面特性,在苯甲醛HDO过程中,Ni_2P/RGO-Al_2O_3的催化性能较优于其他两种催化剂。RGO-Al_2O_3复合载体与Ni_2P表现出较好的协同作用,可以被认为适合用作负载磷化物的良好载体。


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