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生物質(zhì)灰分修飾的NiV/Hβ催化愈創(chuàng)木酚加氫脫氧研究

2022-06-09 09:42:30楊爭光沈志韜蔣恩臣許細(xì)薇任永志
可再生能源 2022年5期
關(guān)鍵詞:木酚堿金屬芳香烴

楊爭光,沈志韜,孫 焱,蔣恩臣,許細(xì)薇,任永志

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 材料與能源學(xué)院,廣東 廣州 510642)

0 引言

化石能源短缺所引發(fā)的能源危機(jī)已經(jīng)逐漸成為限制社會(huì)發(fā)展的重要問題,因此,開發(fā)可持續(xù)的替代能源成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)[1]。生物油是生物質(zhì)經(jīng)過快速連續(xù)熱解得到的液體產(chǎn)物,被認(rèn)為是潛在的化石能源替代品。然而,與傳統(tǒng)的原油相比,生物油具有酸性強(qiáng)、粘度高、腐蝕性強(qiáng)和含氧量高等缺點(diǎn),這不僅阻礙了其作為液體生物燃料的廣泛應(yīng)用,同時(shí)也限制了其轉(zhuǎn)化為高值化學(xué)品的可能性[2]。催化加氫脫氧被認(rèn)為是生物油最有效的提質(zhì)方法之一[3]。

有研究表明,過渡金屬Ni在生物油加氫脫氧過程中表現(xiàn)出了可以媲美貴金屬的活性[4]。當(dāng)Ni負(fù)載到Hβ載體上時(shí),活性金屬Ni主要起到吸附和活化H2分子的作用,并且Ni與Hβ載體之間存在相互作用,從而提高催化劑的催化活性[5]。然而,Ni基催化劑的良好氫化活性同樣導(dǎo)致了其存在過渡氫化的問題,即在苯環(huán)上加氫生成環(huán)己烷等烴類,而苯、甲苯等芳香烴的產(chǎn)率較低。通常是向Ni基催化劑中添加助劑金屬來提高催化劑的催化活性,雙金屬Ni-V催化劑已被廣泛應(yīng)用于加氫脫氧工藝中來提高生物油的品質(zhì)。雙金屬Ni-V催化劑中的活性金屬Ni和助劑金屬V之間的相互作用有效抑制了Ni裂解苯環(huán)的作用,從而提高了芳香烴的產(chǎn)率[6]。生物質(zhì)中含有較多的灰分,而灰分中含有較多的堿金屬和堿土金屬,因此,有研究人員嘗試用堿(土)金屬來改性催化劑。于雪[7]采用堿(土)金屬K和Mg修飾Cu/ZrO2催化劑,并將其應(yīng)用于乙酸乙酯的合成反應(yīng)中,研究結(jié)果表明,堿土金屬M(fèi)g修飾的催化劑具有最高的活性,堿土金屬M(fèi)g可以占據(jù)催化劑表面的一部分中強(qiáng)酸中心,抑制副反應(yīng)的進(jìn)行,從而生成更多的乙酸乙酯。謝慧[8]研究了堿金屬K修飾的Pd基催化劑對(duì)二苯并噻吩加氫脫硫性能的影響,研究結(jié)果表明,堿金屬K的添加改變了二苯并噻吩在活性金屬Pd上的吸附方式并改變了二苯并噻吩加氫脫硫的反應(yīng)路徑,從而提高了催化劑的加氫脫硫活性。因此,灰分中的堿(土)金屬可以通過與活性金屬或載體的酸性位點(diǎn)發(fā)生相互作用而影響催化劑的催化活性。

目前,鮮有文獻(xiàn)報(bào)道灰分和堿(土)金屬對(duì)加氫脫氧催化劑,尤其是雙功能Ni基催化劑的促進(jìn)作用。因此,本文以稻殼灰分(RA)及其主要堿(土)金屬作為改性物修飾NiV/Hβ催化劑,并將愈創(chuàng)木酚作為生物油的模擬化合物用于加氫脫氧研究[9]。系統(tǒng)研究了RA和不同堿(土)金屬對(duì)NiV/Hβ催化劑催化活性的影響,并通過BET,XRD和XPS等表征手段系統(tǒng)分析了RA及其主要堿(土)金屬對(duì)NiV/Hβ催化劑的影響機(jī)制。研究結(jié)果對(duì)生物油提質(zhì)工藝的發(fā)展具有重要的理論價(jià)值和實(shí)踐意義

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

將稻殼(購于盛杰商貿(mào)創(chuàng)業(yè)店)粉碎成40~100目的顆粒,然后將其放在馬弗爐中以5℃/min的升溫速率升溫至250℃,并在此溫度下保持60 min,繼續(xù)以5℃/min的升溫速率升溫到550℃,并在此溫度下灼燒120min,然后冷卻至室溫,獲得稻殼灰分(RA)。

Hβ載體(Si∶Al=25)購于南開大學(xué)催化劑廠;Ni(NO3)2·6H2O,Mg(NO3)2·6H2O,Ca(NO3)2·4H2O和KNO3均購于廣州化學(xué)試劑廠;愈創(chuàng)木酚、NH4VO3、檸檬酸一水合物和聚乙二醇(PEG 6000)均購于麥克林公司。

1.2 催化劑的制備

通過濕浸漬法制備加氫脫氧催化劑NiV/Hβ,NiV/Hβ+6.3%RA,NiV/Hβ+12.5%RA和NiV/Hβ+25%RA,對(duì)應(yīng)的RA質(zhì)量分別為0,0.35,0.67,1.20g;采用相同的方法制備NiV/Hβ+1%K,NiV/Hβ+5%K,NiV/Hβ+1%Ca,NiV/Hβ+5%Ca,NiV/Hβ+1%Mg和NiV/Hβ+5%Mg;此外,采用相同的方法制備空載體(Hβ,Hβ+12.5%RA)和單金屬催化劑(Ni/Hβ,Ni/Hβ+12.5%RA,V/Hβ,V/Hβ+12.5%RA),Ni和V的負(fù)載量分別為20%和10%。

以NiV/Hβ+12.5%RA為例,介紹加氫脫氧催化劑的制備流程:稱取8.49 g Ni(NO3)2·6H2O和1.97 g NH4VO3溶于30mL去離子水中,并放置在攪拌器上以350 r/min的轉(zhuǎn)速攪拌,得到溶液A;稱取9.67 g檸檬酸一水合物和0.35 g PEG 6000溶于20mL去離子水中,得到溶液B;將溶液B均勻緩慢地滴入溶液A中,并以350 r/min的轉(zhuǎn)速持續(xù)攪拌20min以獲得棕色溶液C,然后在350 r/min的轉(zhuǎn)速攪拌下將5.33 g Hβ載體和0.67 g RA加入到溶液C中,并持續(xù)攪拌12 h;將樣品置于105℃的烘箱中干燥24 h,然后研磨成顆粒以獲得催化劑前驅(qū)體;將干燥后的催化劑前驅(qū)體裝入耐高溫的石英管中并置于氣氛爐中,以200mL/min的流速通入H2/N2(體積比為1∶9)混合氣作為催化劑前體物質(zhì)的還原氣,以20℃/min的升溫速率從室溫升至500℃,焙燒3 h后,再以20℃/min的升溫速率升至650℃并保持2 h,冷卻至室溫后研磨過篩制得所需的催化劑。

1.3 催化劑的表征方法

采用Micromeritics ASAP 2400型N2物理吸附儀(ASAP 2400)測(cè)定催化劑的BET(Brunauer-Emmet-Teller)比表面積。采用具有CuKα輻射(λ=1.541 8?)的D/Max-ШX-ray衍射儀分析催化劑的物相組成,操作條件:電壓為40 kV,電流為40mA,掃描范圍為10~80°,掃描速度為10°/s。采用配有熱導(dǎo)檢測(cè)器(TCD)的AutoChem1 II2920型程序升溫化學(xué)吸附儀測(cè)定催化劑的酸度(NH3-TPD)和H2吸附量(H2-TPD)。采用PHI-3500 Versa Probe型X射線光電子能譜儀(XPS)測(cè)定催化劑的表面元素組成以及表面元素的化學(xué)態(tài),采用Al Kα(hν=1 486.6 eV)單色射線作激發(fā)光源,加速功率為15 kW。采用Agilent ICP-OES730型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)測(cè)定催化劑的金屬成分含量,在測(cè)試之前,使用無機(jī)酸(H2SO4,HNO3和HF)混合物將催化劑溶解。

1.4 愈創(chuàng)木酚的加氫脫氧實(shí)驗(yàn)和產(chǎn)物分析

愈創(chuàng)木酚的加氫脫氧反應(yīng)裝置如圖1所示。

圖1 加氫脫氧反應(yīng)裝置示意圖Fig.1 Schematic diagram of the hydrodeoxygenation reactor

愈創(chuàng)木酚的加氫脫氧反應(yīng)在配有高壓蠕動(dòng)泵的費(fèi)-托合成評(píng)價(jià)裝置(FTS-3020)上進(jìn)行,反應(yīng)管內(nèi)徑為8mm。反應(yīng)氣為99.995%的純氫,氣化溫度為220℃,反應(yīng)溫度為320℃,冷凝溫度為-10℃,質(zhì)量空速(WHSV)為0.5 h-1。在反應(yīng)開始前,先將3 g催化劑置于反應(yīng)管的等溫區(qū)用純氫還原20min,還原溫度為320℃,氫氣流速為300 mL/min。在反應(yīng)開始時(shí),愈創(chuàng)木酚通過高壓蠕動(dòng)泵以0.018mL/min的流速進(jìn)入氣化室,同時(shí)以300mL/min的流速通入純氫,氣化后的愈創(chuàng)木酚在催化劑的作用下完成加氫脫氧,反應(yīng)0.5 h后取樣分析。

將反應(yīng)后的液體產(chǎn)物用丙酮進(jìn)行稀釋,同時(shí)加入苯乙酮作為內(nèi)標(biāo)。將稀釋后的樣品通過配備了色譜柱的Qp2010Uitra型氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)進(jìn)行定性定量分析。

愈創(chuàng)木酚轉(zhuǎn)化率Xgua的計(jì)算式為

產(chǎn)物選擇性Y的計(jì)算式為

式中:npj為產(chǎn)物j的物質(zhì)的量,mmol;ngua-con為轉(zhuǎn)化的愈創(chuàng)木酚的物質(zhì)的量,mmol。

2 結(jié)果與討論

2.1 催化劑的表征

2.1.1RA及其主要堿(土)金屬對(duì)NiV/Hβ催化劑結(jié)構(gòu)的影響

對(duì)RA以及堿(土)金屬改性前后的NiV/Hβ催化劑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征和分析,結(jié)果如表1所示。由表1可知:NiV/Hβ催化劑的比表面積為317.969m2/g,加入6.3%RA后,NiV/Hβ催化劑的比表面積增大,這是因?yàn)镽A本身可以提供一定的比表面積;而隨著RA含量的增加,NiV/Hβ催化劑的比表面積逐漸降低,這是因?yàn)镽A中堿金屬K的含量較高,而堿金屬K會(huì)占據(jù)Hβ載體的孔道。堿金屬K的負(fù)載使NiV/Hβ催化劑的比表面積從317.969m2/g變?yōu)榱?16.614m2/g,這表明堿金屬K會(huì)分散在Hβ載體的孔隙中,從而導(dǎo)致催化劑的比表面積降低。相較而言,堿土金屬Ca和Mg的添加則對(duì)催化劑的比表面積影響較小。所有催化劑的孔徑均為11.325~11.981 nm,這表明RA和堿(土)金屬的添加均不會(huì)影響催化劑的孔徑。進(jìn)一步分析ICP-OES結(jié)果,可以發(fā)現(xiàn),所有催化劑的金屬Ni和V的總負(fù)載量均接近30%,Ni/V比與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的期望值相符。

表1 不同催化劑的比表面積和金屬元素分析Table 1 Analysis of specific surface area andmetal elements of different catalysts

2.1.2不同催化劑的XRD分析

為了進(jìn)一步探究RA和堿(土)金屬改性的作用,通過XRD分析了催化劑的物相組成,結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出:所有催化劑均具有完整的Hβ分子篩衍射峰,這表明活性金屬的負(fù)載以及RA和堿(土)金屬的添加沒有改變分子篩的結(jié)構(gòu);所有催化劑的主要物相均為Ni和V2O3,在2θ=44.5,51.8°和76.4°處出現(xiàn)的衍射峰,分別屬于Ni(111),Ni(200)和Ni(220)晶 面,在2θ=33.0,36.2°和53.9°處的衍射峰則分別對(duì)應(yīng)于V2O3(104),V2O3(110)和V2O3(116)晶面。在XRD譜圖上未發(fā)現(xiàn)堿金屬K和堿土金屬Ca,Mg的特征衍射峰,有可能是K,Ca和Mg的分散度較高,或K,Ca和Mg的微晶尺寸較小,低于儀器的檢測(cè)限。使用Scherrer方程計(jì)算得到Ni和V的微晶尺寸(表1),由表1可知,未改性催化劑和改性催化劑中Ni和V的微晶尺寸均未發(fā)生明顯變化。綜上可知,RA和堿(土)金屬(K,Ca和Mg)改性催化劑的物相組成和微晶尺寸穩(wěn)定,說明RA和堿(土)金屬的添加沒有引起金屬Ni和V的相變。

圖2 不同催化劑的XRD光譜Fig.2 XRD spectra of different catalysts

2.1.3不同催化劑的XPS分析

不同催化劑的XPS譜圖如圖3所示。從圖3(a)可以看出,通過分峰擬合,所有催化劑的Ni2p光譜均在約852.7 eV和855.8 eV處出現(xiàn)了兩個(gè)清晰的主峰,其中852.7 eV處的峰對(duì)應(yīng)于Ni0物種,855.8 eV處的峰對(duì)應(yīng)于Ni2+物種[10]。從圖3(b)可以看出,所有催化劑的V2p光譜均在515.2,516.4 eV和517.5 eV處出現(xiàn)了3個(gè)明顯的峰,分別對(duì)應(yīng)于V3+,V4+和V5+物種[11]。當(dāng)向NiV/Hβ催化劑中添加RA或堿(土)金屬時(shí),催化劑表面完全還原的Ni0物種比例增加,這表明RA和堿(土)金屬的加入可以促使Ni2+向Ni0轉(zhuǎn)化。

圖3 不同催化劑的XPS譜圖Fig.3 XPS spectra of different catalysts

Ni2p和V2p光譜的峰面積比見表2所示。

表2 Ni2p和V2p光譜的峰面積比Table 2 Peaks ratio of Ni2p and V2p spectrum

2.1.4H2-TPD分析

Hβ載體具有規(guī)則和發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu),因此,活性金屬不僅可以高度分散在Hβ載體表面,還可以進(jìn)入Hβ載體的孔隙結(jié)構(gòu)內(nèi),從而形成不同的活性位點(diǎn),H2分子可以吸附在這些活性位點(diǎn)上,形成不同的吸附氫物種。本文采用H2-TPD技術(shù)研究了相應(yīng)催化劑吸附和活化H2分子的能力以及為催化加氫脫氧反應(yīng)提供活化氫質(zhì)子的能力,結(jié)果如圖4所示。

圖4 不同催化劑的H2-TPD結(jié)果Fig.4 H2-TPD results of different catalyst

從圖4可以看出,NiV/Hβ,NiV/Hβ+6.3%RA,NiV/Hβ+5%K,NiV/Hβ+5%Ca和NiV/Hβ+5%Mg催化劑均在100~350,350~600℃處形成兩個(gè)不同的峰,分別為Peak a和Peak b。Peak a歸因于催化劑表面的活性金屬Ni和V化學(xué)吸附的H2分子的解吸,這些在催化劑表面化學(xué)吸附的H2分子可以在較低的溫度下解吸,為催化加氫脫氧反應(yīng)提供H2。Peak b則歸因于金屬氫化物Ni-H或V-H鍵的裂解形成游離的氫離子,并轉(zhuǎn)移到載體上形成新的化學(xué)鍵,即氫的溢流現(xiàn)象,同時(shí)溢流的氫也可以為催化加氫脫氧反應(yīng)供氫[12]。從圖4還可以看出:與NiV/Hβ催化劑相比,其他催化劑的Peak a和Peak b的H2脫附峰面積均較大;當(dāng)添加5%的Mg作為改性劑時(shí),Peak a和Peak b的H2脫附峰面積達(dá)到最大。這表明向Ni-V/Hβ催化劑中添加RA和堿(土)金屬可以有效提高催化劑對(duì)H2的吸附能力,為催化加氫脫氧反應(yīng)提供更多的H2。這是因?yàn)镽A和堿(土)金屬的添加會(huì)促進(jìn)Ni2+向Ni0的轉(zhuǎn)化,使催化劑表面具有更多的Ni0物種,而過渡金屬Ni是公認(rèn)的吸附和活化H2分子的優(yōu)秀金屬[13],從而導(dǎo)致催化劑整體吸附H2分子的能力增強(qiáng),這與XPS的分析結(jié)果相一致。

2.2 催化劑加氫脫氧反應(yīng)性能評(píng)估

以愈創(chuàng)木酚作為生物油的模型化合物,對(duì)所有催化劑的催化活性進(jìn)行了評(píng)估(試驗(yàn)條件:常壓,反應(yīng)溫度為320℃,反應(yīng)時(shí)間為0.5 h)。圖5顯示了愈創(chuàng)木酚在不同催化劑作用下的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物選擇性。

圖5 RA對(duì)加氫脫氧催化劑催化活性的影響Fig.5 Effect of RA on catalytic activity of HDO catalysts

從圖5(a)可以看出,在Hβ和Hβ+RA的催化作用下,愈創(chuàng)木酚的轉(zhuǎn)化率分別為95.6%和93.7%,芳香烴(苯和甲基苯)的選擇性分別為1.6%和0.7%,而酚類物質(zhì)的選擇性則分別為7.7%和7.0%。這是因?yàn)镠β載體的酸性位點(diǎn)提供了較高的裂解活性,會(huì)使愈創(chuàng)木酚裂解形成CH4,C2H6等小分子物質(zhì),脫氧作用則主要表現(xiàn)在愈創(chuàng)木酚的甲氧基的脫除,并不能有效脫除酚羥基。在Ni/Hβ的催化作用下,愈創(chuàng)木酚的轉(zhuǎn)化率為99.8%,產(chǎn)物以芳香烴為主,選擇性達(dá)到5.0%,這說明活性金屬Ni和Hβ載體的相互作用增強(qiáng)了催化劑的裂解活性和脫氧活性。而隨著RA的加入,芳香烴的選擇性達(dá)到了7.2%,酚類物質(zhì)的選擇性從1.2%提升到了9.4%,這是因?yàn)镽A促進(jìn)了Ni2+向Ni0的轉(zhuǎn)化,從而抑制了Ni和Hβ的相互作用。當(dāng)Hβ負(fù)載金屬V后,愈創(chuàng)木酚的轉(zhuǎn)化率從95.6%降低到了77.2%,可能是因?yàn)榻饘賄的氧化物會(huì)占據(jù)Hβ載體的酸性位點(diǎn),抑制了Hβ的強(qiáng)裂解作用。但是,RA的加入又會(huì)抑制金屬V的這種作用,從而導(dǎo)致愈創(chuàng)木酚的轉(zhuǎn)化率升高至87.7%。綜上可知,RA對(duì)Hβ載體幾乎沒有影響,對(duì)單金屬Ni/Hβ和V/Hβ催化劑有一定影響,但是這種影響有限,并沒有促進(jìn)芳香烴的形成。

從圖5(b)可以看出,當(dāng)金屬Ni和V共同負(fù)載到Hβ載體上時(shí),催化劑加氫脫氧的性能明顯提高,愈創(chuàng)木酚的轉(zhuǎn)化率達(dá)到了100%左右,液體產(chǎn)物的總得率達(dá)到了40.8%,其中芳香烴的選擇性達(dá)到了18.2%。顯然,相比于Hβ載體和單金屬催化劑(Ni/Hβ和V/Hβ),雙金屬NiV/Hβ催化劑具有優(yōu)異的加氫脫氧活性。這說明雙金屬Ni-V之間存在某種協(xié)同作用,從而可以明顯提高催化劑的加氫脫氧性能[14]。當(dāng)向NiV/Hβ催化劑中添加RA時(shí),催化劑的加氫脫氧性能明顯提高;隨著RA添加量的增加,愈創(chuàng)木酚加氫脫氧生成的芳香烴呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì);當(dāng)RA的添加量為6.3%時(shí),催化劑具有最優(yōu)的加氫脫氧性能,此時(shí),愈創(chuàng)木酚的轉(zhuǎn)化率為100%,產(chǎn)物中芳香烴的相對(duì)含量為92.8%,其選擇性也達(dá)到了38.9%,酚類物質(zhì)的選擇性則由18.7%降低到了2.9%。這可能是因?yàn)镽A的添加會(huì)促使Ni2+向Ni0的轉(zhuǎn)化,而Ni0物種是和金屬V形成協(xié)同作用的關(guān)鍵。綜上可知,RA的添加會(huì)增強(qiáng)金屬Ni-V之間的協(xié)同作用,同時(shí)也會(huì)提高催化劑的H2吸附或活化能力,從而增強(qiáng)催化劑的加氫脫氧活性,生成更多的芳香烴。

為了確定RA的添加是怎樣提高NiV/Hβ催化劑的催化加氫脫氧活性,選取K,Ca和Mg作為NiV/Hβ催化劑的改性物。K,Ca和Mg改性的NiV/Hβ催化劑的催化加氫脫氧活性如圖6所示。從圖6可以看出,在K,Ca和Mg改性的NiV/Hβ催化劑的作用下,愈創(chuàng)木酚均具有約100%的轉(zhuǎn)化率。

從圖6(a)可以看出:當(dāng)向NiV/Hβ催化劑中添加1%的堿金屬K時(shí),液體產(chǎn)物以芳香烴為主,芳香烴的選擇性由18.2%提升至31.2%;當(dāng)向NiV/Hβ催化劑中添加5%的堿金屬K時(shí),液體產(chǎn)物中除了芳香烴外,還含有較多的苯酚、環(huán)己醇和環(huán)己酮。這說明較少含量的堿金屬K改性,有利于愈創(chuàng)木酚脫除甲氧基和酚羥基轉(zhuǎn)化為芳香烴,而添加較多含量的堿金屬K,則不利于愈創(chuàng)木酚脫除酚羥基,反而會(huì)使愈創(chuàng)木酚在苯環(huán)上加氫形成環(huán)己醇和環(huán)己酮。

圖6 不同堿(土)金屬對(duì)加氫脫氧催化劑催化活性的影響Fig.6 Effect of differentalkali(earth)metals on catalytic activity of HDO catalysts

從圖6(b)可以看出:當(dāng)向NiV/Hβ催化劑中添加1%的堿土金屬Ca時(shí),催化劑的催化活性略微降低,可能是因?yàn)樯倭康膲A土金屬Ca會(huì)與金屬Ni或V發(fā)生相互作用,抑制了金屬Ni或V與Hβ載體酸性位點(diǎn)的作用,從而使催化劑的酸性升高,導(dǎo)致更多的愈創(chuàng)木酚發(fā)生裂解[7],[8];隨著堿土金屬Ca的添加量增加至5%,催化劑表現(xiàn)出較為優(yōu)異的加氫脫氧活性,芳香烴的選擇性由18.2%提升至31.4%,這可能是因?yàn)檩^多的Ca會(huì)進(jìn)一步占據(jù)Hβ載體的酸性位點(diǎn),導(dǎo)致催化劑酸性降低[7]。

從圖6(c)可以看出:當(dāng)向NiV/Hβ催化劑中添加1%的堿土金屬M(fèi)g時(shí),液體產(chǎn)物中酚類物質(zhì)的選擇性由18.7%降低至5.3%,芳香烴的選擇性則由18.2%提升至23.1%;隨著堿土金屬M(fèi)g的添加量增加至5%,液體產(chǎn)物中酚類物質(zhì)的選擇性進(jìn)一步降低至1.9%,芳香烴的選擇性提升至36.7%,催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的加氫脫氧活性。這說明堿土金屬M(fèi)g的添加,有助于NiV/Hβ催化劑脫除愈創(chuàng)木酚的酚羥基,從而形成更多的芳香烴。與RA的作用機(jī)制相同,堿(土)金屬的添加也會(huì)促進(jìn)Ni2+向Ni0的轉(zhuǎn)化,從而增強(qiáng)金屬Ni-V之間的協(xié)同作用,提高了催化劑吸附和活化H2的能力,導(dǎo)致催化劑的加氫脫氧活性提高。

3 結(jié)論

本文在溫和反應(yīng)條件下(常壓,溫度為320℃)研究了基于RA改性的Ni,V金屬催化劑(Hβ,Ni/Hβ,V/Hβ和NiV/Hβ)對(duì)愈創(chuàng)木酚加氫脫氧性能的影響。研究發(fā)現(xiàn):RA對(duì)Hβ,Ni/Hβ和V/Hβ催化劑的影響有限,但是隨著RA的添加,NiV/Hβ催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的加氫脫氧活性,液體產(chǎn)物中芳香烴的選擇性由18.2%提升至38.9%;當(dāng)向NiV/Hβ催化劑中添加5%的Mg時(shí),催化劑表現(xiàn)出最優(yōu)異的加氫脫氧性能,芳香烴的選擇性達(dá)到了36.7%;RA和堿(土)金屬的添加,會(huì)促進(jìn)Ni2+向Ni0的轉(zhuǎn)化,從而增強(qiáng)了金屬Ni-V之間的協(xié)同作用,提高了催化劑吸附和活化H2的能力。

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