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随着我国经济的高速发展,国内的能源消耗量与日俱增。由于我国富煤贫油而导致特有的能源消费结构:煤炭占一次能源比重过高、石油对外严重依赖,这些会产生诸多问题,比如雾霾等环境问题、国家能源战略安全问题。费托合成是在催化剂的作用下将合成气转化成烃类产物的过程,可生产诸如清洁燃料、高附加值的化工原料等,这对于缓解以上问题具有重要意义。费托合成的一个重要方向是开发新型催化剂。 目前,纳米催化剂由于其独特的物理化学性质,在催化方面有广泛的应用。此外,泡沫铁作为催化剂基底尚未有人报道,并且泡沫铁具有高强度、较高的分散活性中心等优良特点。因此,本论文采用水热法合成了纳米花瓣状α-Fe2O3/Fe泡沫催化剂,以花瓣状催化剂研究对象,考察其生长机理,并且探索了关于还原条件、助剂Zn的修饰对纳米花瓣状α-Fe2O3/Fe泡沫催化剂费托性能的影响。主要内容如下: (1)为了考察花瓣状结构的生长机理,详细研究了水热时间、温度以及反应剂的含量、种类的影响。通过SEM、TEM、XRD等结果显示,当反应条件为最优时,在动力学生长的作用下,亚稳态的纳米晶粒会从溶液中析出。由于这些亚稳态的纳米晶粒能量较高,纳米晶粒会聚合生产珠状结构。随着反应温度的升高,新生成的纳米晶粒会选择性的生长,趋向于形成初级的花瓣状α-Fe2O3结构。形成的初级的花瓣状α-Fe2O3结构作为生长模板,纳米粒子会吸附在初级的花瓣状α-Fe2O3结构之上从而形成完美的花瓣状结构。 (2)选取不同形貌催化剂,进行了花瓣状和块状结构做费托评价。结果表明,由于花瓣状结构的比表面积、活性中心相比更大,呈现出较好的活性。 (3)为了探索助剂Zn的作用,采用等体积浸渍制备了纳米花瓣状α-Fe2O3-Zn/Fe泡沫催化剂。费托结果显示,在本次实验中,可以显著提高CO转化率上,但对选择性的影响较小。 (4)为了探索还原对于性能的影响,我们采用H2、CO、合成气作为还原气对纳米花瓣状α-Fe2O3/Fe泡沫催化剂进行还原,对不同还原条件的催化剂进行费托评价。通过XRD、SEM显示,由CO还原6h后得到的催化剂,该催化剂形貌结构仍然能够保持,并且在反应后仍然可以保持一定的片状结构;另外CO、合成气还原24h的催化剂的活性最好。