石墨烯、HY改性介孔SBA-16加氢脱芳催化剂

来源 :辽宁石油化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wzhyskoa
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随着我国柴油用量的增加及环保法规的日趋严格,对车用柴油中芳烃的含量要求也更加苛刻。加氢脱芳烃工艺是生产清洁柴油的一种有效方法,而该方法的关键是研发高性能加氢脱芳催化剂。介孔分子筛SBA-16因其孔径大、比表面积高等特点常用作催化剂载体,但作为纯硅基材料存在酸性低、吸附弱等缺点,因此限制了其在加氢脱芳领域的应用。本文以介孔分子筛SBA-16为载体,采用石墨烯、微孔分子筛HY对其进行改性,负载NiO后进行加氢脱芳烃反应研究。采用Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),并将不同含量的GO与介孔分子筛SBA-16进行复合,制备了GO和介孔分子筛SBA-16的复合材料GO(m)-SBA-16(m=0.05,0.1,0.2),进行活性组分NiO负载后N2保护下煅烧得到催化剂NiO/RGO(m)-SBA-16(m=0.05,0.1,0.2)(RGO为还原氧化石墨烯),探究石墨烯的引入量对催化剂NiO/RGO-SBA-16活性及选择性的影响。在水热合成过程中,将微孔分子筛HY引入到SBA-16母液中,制备了微孔分子筛HY和介孔分子筛SBA-16的复合分子筛材料HY(n)-SBA-16(n=0.03,0.06,0.12),进行活性组分NiO负载后得到催化剂NiO/HY(n)-SBA-16(n=0.03,0.06,0.12),探究HY的引入量对催化剂NiO/HY-SBA-16活性及选择性的影响。采用XRD、FT-IR、NH3-TPD、H2-TPR、SEM等方法表征了催化剂NiO/RGO-SBA-16及NiO/HY-SBA-16的结构和性质。并以质量分数为5%的萘的十二烷溶液为加氢模拟柴油,考察催化剂在加氢反应过程中的催化性能,主要结果和结论如下:1.将石墨烯与介孔分子筛SBA-16复合,可利用石墨烯上的大π键对萘及四氢萘芳香环的π-π重叠吸附作用,促进萘及四氢萘在石墨烯的加氢反应;而石墨烯的过量引入会对SBA-16的表面产生一定的覆盖作用,进而阻碍了萘及四氢萘向SBA-16孔道内的扩散,影响孔道内加氢反应进行,导致总的加氢活性降低。当GO/(GO+SBA-16)=0.1时,催化剂NiO/RGO(0.1)-SBA-16既保证了SBA-16孔道内加氢反应的进行,又能利用石墨烯对萘及四氢萘的吸附特性,此时对萘的转化率和十氢萘的选择性最高,分别可达99.71%、99.80%。2.NiO/HY-SBA-16催化剂具有微孔和介孔孔道,HY的引入,提高了催化剂的比表面积,增加了催化剂的酸性吸附中心,减缓了萘及四氢萘在金属活性中心的竞争吸附,同时溢流氢的形成,促进了萘及四氢萘在酸性吸附中心加氢反应的进行;而HY的过多引入使平均孔径减小,抑制了芳烃的扩散,同时酸性过剩将导致萘等在酸中心发生异构化和裂化等反应,降低了目标产物十氢萘的选择性。当HY/SBA-16=0.06,催化剂NiO/HY(0.06)-SBA-16催化效果最佳,对萘的转化率和十氢萘的选择性分别可达99.74%、99.41%。
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