生物质的加氢液化(3)

2020-02-21 22:09

Br > C6 H5I,同时脂肪族氯代烃的脱氯速率大于氯代芳香族的脱率速率,因此碳化钨还是一种良好的脱卤素催化剂[14]。

1.6 电化学极化

甲醇直接氧化燃料电池通常在常压和较低的温 度( 60℃) 下工作,一般采用 Pt 催化剂,但甲醇氧化的部分中间产物(如CO ) 容易使Pt电极失去活性,WC具有Pt 类似的电子结构和良好的抗CO中毒性能,研究WC电极应用于甲醇燃料电池领域电催化甲醇的分解具有积极的意义,但不同的制备方法,不同比表面和表面结构的WC电极,对甲醇电氧化能力不同。Rich ard Miles等认为WC只存在微弱的电氧化甲醇的活性,G . T . Burstein等认为在甲醇的电氧化中WC具有中等程度的催化活性,目前普遍认为WC对甲醇电催化氧化有一定程度的催化活性,但活性较低WC阳极催化分解甲醇的机理是由于六方结构的碳化钨颗粒表面荷负电,甲醇中的氢荷正电。根据Coulom定律碳和氢两原子相互吸引,使甲醇中C-H键变弱,催化甲醇脱氢反应的发生,从而发生甲醇的阳极氧化反应,自从 Rich ard Miles 在WC中掺杂Mo后发现其对甲醇的电催化活性有所提高后,通过改变WC组成或修饰WC电极表面以提高其电催化活性已受到人们的重视,其中通过Mo、Pt和Ni改变WC的组成和结构的研究最为普遍[14]。

WC对氢气、水和甲醇均有一定程度的催化氧化作用。研究表明在渗碳过程中,在碳化钨表面上生成的游离碳,明显降低了它对氢及甲醇的电氧化作用,作为阳极材料,碳化钨及其复合物电极对氢氧化和对甲醇氧化的机理不同,在酸性介质中,当碳化钨处于高度钝化时,氢氧化电流最大,而甲醇氧化电流最大时则是在碳化钨及其复合电极处于超钝化状态。因此,WC对甲醇和氢的阳极氧化活性与WC的制备方法、表面组成与结构以及不同的修饰方法密切相关[13]。

1.7 总结

在一些化学反应中碳化钨具有类Pt族的催化特性,特别是在CO或少量的硫化氢气体存在时,它表现出优于Pt催化剂的特性。尽管它的表面电子结构与 Pt类似,但P t未填充满的5d带较窄,而WC的未填充满的5d带较宽,这可能导致了它具有Pt的某些催化性质,但仍不能与Pt催化活性相当的原因。综述WC催化剂在多相催化和电催化过程的特性。可以概括为[16]:

(1)多相催化 WC是一种良好的不饱和烃的催和芳香烃的氢化催化反应中,WC的

催化活性优于Pt催化剂,抗中毒性能好,应用于烷烃的裂化和重整过程中则表现出双功能催化特性,WC活性中心有利于烷烃的脱氢及烯烃的加氢反应,表面氧化形成的氧化钨活性中心则有利于催化烷烃的异构化,可将WC表面轻度氧化来提高其异构化活性.。

(2) 电化学催化 作为氢电极和甲醇燃料电池的阳极,WC表现出一定程度的电催化

氢离子化和催化氧化甲醇的活性,但和Pt比较,但与Pt比较相差2~4个数量级。 本文研究了碳化钨催化剂在生物质液化中的催化作用。通过在不同压力、不同温度、催化剂的用量上的不同作为参照和对比,不仅描述了碳化钨的催化作用,更是进一

步探讨碳化钨催化剂催化的最适宜的条件,而且对于生物质经过高温液化后所得到的一系列产品的进一步的加工也进行了一定的阐述和研究。

第二章 实验部分

2.1. 实验原料及试剂

稻草

原料稻草的工业分析及元素分析如表2-1所示。

表 2-1稻草的工业分析及元素分析 /% 工业分析 Mad 9.18

Ad 30.20 Vdaf 53.21 C 58.09 H 7.48 元素分析 N 1.600 S 0.408

偏钨酸铵 英文缩写ATM,白色结晶粉末或微黄色,最大溶解度为:265克/100

克水,按重量计含钨53%

硝酸镍(或硝酸亚镍) 相对分子量290.81青绿色单斜结晶,易潮解,沸点136.7℃、熔点56.7℃,易溶于水、乙醇、氨水,相对密度(水=1)2.05

活性炭 AC

四氢萘、四氢呋喃、正己烷 (CP、AR、AR化学纯,国药集团化学试剂有限公司) 甲苯 (AR,分析纯,安徽淮南化学试剂厂)

2.2实验设备

30mL高压管型反应釜(自制);

索氏抽提器数套;

DZF-250真空干燥箱(郑州长城科工贸有限公司); SX2-2.5-10马弗炉(上海跃进医疗器械厂);

KQ-250DE型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司); R-201旋转蒸发仪(上海申胜生物技术有限公司);

PerkinElmer FT-IR Spectrum One红外光谱仪(美国P.E.公司);

Elementar Vario III元素分析仪(德国Elementar Analysesysteme公司)

2.3 实验步骤

称取1.2g 硝酸镍加入到1 ml 蒸馏水中溶解后加入0.65g ATM,搅拌使之均匀,将预先已干燥的4.0g活性炭加入到上述溶液中搅拌均匀,上述样品静置1h,上述样品在120℃干燥12h。在氢气下从室温加热到450℃,升温速率每分钟10℃;再加热到700℃,升温速率每分钟1℃,保持该温度1h,暴露空气前(氢气下)冷却至室温,在含氧∕氮比(1%)下钝化6h。

2.4 生物质的液化

称取1 g左右的生物质和5%的催化剂混合加入30ml自制高压管式反应釜中,加入2.0ml的溶剂四氢萘(THN)。将反应釜以氢气置换3次后,通入氢气至5 MPa。然后,将反应釜迅速放入预先加热至一定温度的盐浴中,开启震动装置,反应一定时间后迅速将反应釜放入水中骤冷至室温。待反应釜冷却至室温后,放空釜内气体,以四氢呋喃洗涤、过滤转移釜内的固液混合物至洁净的烧瓶中,然后分别用四氢呋喃(THF)、正己烷、甲苯抽提分离。改变反应条件如:压力、温度、催化剂的用量重复此实验。试验流程如图2-1

2.5液化产物的分离及分析

图2-1实验流程图

溶剂 加氢反应 原料 催化剂 气体 固液体产物 THF抽提 THF可溶物 正己烷抽提 THF不溶物 正己烷可溶物正己烷不溶物 甲苯抽提 甲苯可溶物 甲苯不溶物


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