与微反应器一体化的Fe系催化剂制备及其费托合成催化性能研究

通过正交试验设计,在优化条件制备的微结构钢管(Fe)基体上,浸渍共活性成分(Mn、Co或Ce)制备了Fe系双组分催化剂(Fe-Mn:D1~D3,Fe-Co:D4~D6,Fe-Ce:D7~D9),从而与基体形成一体化微反应器。对催化剂在费托合成中的催化性能进行了评价,结果表明,高温有利于提高CO和H_(2)转化率,而低温有利于降低CH_(4)选择性并提高C_(2)~C_(4)烃类选择性,C_(2)~C_(4)烃类收率几乎均在300℃达峰值,其中D3最高,达38.84%。以300℃的C_(2)~C_(4)烃类选择性为指标进行正交试验分析得最优制备条件:Fe-Mn活性组份、2.0 mol/L前驱体浓度、1 h浸渍时间和300℃焙烧温度。活性组份是影响C_(2)~C_(4)烃类选择性的主要因素,前驱体浓度和浸渍时间的影响次之,焙烧温度影响最小。催化剂表征结果表明,浸渍共活性组份后催化剂表面平滑,仅有少量不规则微坑和孔隙,相对均匀的表面活性组份分布可提升其对费托合成的催化性能;高前驱体浓度有利于获得晶化程度更高的催化剂。

不同前驱体制备Co/CNTs催化剂应用于费托合成

以Co_(2)(CO)_(8)和Co(NO_(3))2分别为前驱体,采用等量浸渍法将活性金属负载于CNTs上,将负载后的催化剂在400℃下H_(2)气氛中分解,并用0.5%O_(2)/N_(2)钝化,制备得到Co/CNTs催化剂。采用X射线衍射、N_(2)低温物理吸附-脱附、H_(2)程序升温还原、CO程序升温脱附和透射电镜等对负载型催化剂进行表征分析,并在固定床反应器上考察两种催化剂在F-T合成反应中的催化性能。结果表明,以Co_(2)(CO)_(8)为前驱体制备的催化剂较Co(NO_(3))_(2)制备的催化剂具有更高的CO转化率,并且C_(2)~C_(4)产物明显增加,C_(5+)以上产物明显减少。