铁基碳铝催化剂的制备及其催化玉米秸秆热解制氢研究

以生物质玉米秸秆(CS)为原料,将废弃铝灰(WA)活化处理后得到的活化铝灰(AWA)作为载体,Fe为活性组分,采用水热炭化法(HTC)制备铁基碳铝催化剂(Fe/CS-AWA)并用于催化CS热解制氢。在探讨了Fe负载量对催化剂性能影响的基础上,进一步采用响应面(RSM)法优化了水热炭化条件对Fe/CS-AWA结构性质和催化CS热解制氢的影响规律。研究结果表明:与CS热解相比,AWA和CS混合水热炭化作为催化剂使CS热解产氢能力提高了19.11 mL/g;更重要的是Fe提高了CS-AWA的催化活性,且负载量为10%时,气体总产率为160.93 mL/g,氢气占比为39.96%。经RSM优化后的最佳工艺条件为:m AWA∶m_(CS)为2∶1、250℃停留时间60 min、炭化温度500℃。此工况下制备的Fe/CS-AWA催化CS热解的气体总产率为267.43 mL/g,H_(2)占比达37.80%。表征发现,Fe/CS-AWA表面形成了不规则的铁碳化物和Al—O—C中间体,提高了Fe/CS-AWA的催化作用。