煅燒條件的探索及在催化硬脂酸甲酯原位加氫中的應(yīng)用

摘要由于能源危機(jī)和溫室效應(yīng)，生物燃料作為化石燃料的替代品已經(jīng)引起了全世界的廣泛關(guān)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(fù)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(yīng)中的應(yīng)用。結(jié)果表明：N2煅燒氣氛能夠增強(qiáng)Pt和Mo的相互作用，從而促進(jìn)低氫供體用量條件下的反應(yīng)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(biāo)產(chǎn)物總收率達(dá)到95.4%，TON達(dá)到59.96h-1。MoOxCy的存在和強(qiáng)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(shí)驗(yàn)表明，催化劑表面活性位掩蓋是導(dǎo)致活性降低的主要原因，將重復(fù)四次的催化劑通過750℃煅燒4h再生后，目標(biāo)產(chǎn)物總收率從45.8%恢復(fù)到86.2%。引言隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，世界各國(guó)對(duì)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(dòng)機(jī)燃料的應(yīng)用。加氫脫氧是油脂及其衍生物轉(zhuǎn)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(yīng)H2消耗量大，利用效率低，且H2在儲(chǔ)存、運(yùn)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(yīng)可以解決上述H2使用存在的問題。正文部分1

實(shí)驗(yàn)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(cè)試在反應(yīng)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(yīng)釜，在500r/min的磁力攪拌下加熱至290℃，反應(yīng)2h；待反應(yīng)釜冷卻至室溫，釋放壓力后打開，收集液相反應(yīng)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(jī)濾膜進(jìn)行過濾得到產(chǎn)品溶液，總體積為50mL，最后加入100mg二十四烷作為內(nèi)標(biāo)物。2

結(jié)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(zhì)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(xué)狀態(tài)，對(duì)其進(jìn)行XPS測(cè)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(jié)構(gòu)與AC載體相似（圖5）。2.7

催化性能分析不同煅燒氣氛對(duì)催化劑的催化性能影響很大（表3）。3

結(jié)論結(jié)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(yīng)中的應(yīng)用。通過催化劑表征、活性測(cè)試和穩(wěn)定性測(cè)試可知，N2氣氛煅燒有助于增強(qiáng)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(shí)，Pt-Mo/AC-750催化劑催化性能最優(yōu)，其目標(biāo)產(chǎn)物總收率達(dá)到95.4%，TON達(dá)到59.96h-1；過渡MoOxCy物種的存在和強(qiáng)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(fù)使用次數(shù)增加，Pt-Mo/A