化学学报 ›› 2024, Vol. 82 ›› Issue (3): 287-294.DOI: 10.6023/A23120546 上一篇 下一篇
研究论文
投稿日期:
2023-12-29
发布日期:
2024-03-04
基金资助:
Qiang Zhang, Huan Wang(), Shuai Wang, Yuanyuan Wang, Mei Zhang, Hua Song()
Received:
2023-12-29
Published:
2024-03-04
Contact:
*E-mail: Supported by:
文章分享
生物质作为自然界唯一可再生的有机碳源, 其转化利用具有重要意义. 本工作制备了具有特殊形貌和孔道结构的放射状二氧化钛(FLRC-TiO2)载体, 并在高加氢活性Ni基础上, 引入Ce赋予催化剂酸活性位, 制备了负载型金属-酸双功能NiCe(x)/FLRC-TiO2催化剂(x为Ni和Ce的原子比), 并以对甲酚为模型化合物, 研究了Ni/Ce比对催化剂加氢脱氧(HDO)性能的影响. 结果表明, Ce的引入能够增强催化剂的酸性, 增强催化剂C—OH键氢解能力, 从而提高甲基环己烷(MCH)选择性. 与单金属Ni/FLRC-TiO2相比, 双金属NiCe(1)/FLRC-TiO2的目标产物MCH的选择性显著提高. 在275 ℃、3 MPa、2.5 h的反应条件下, NiCe(1)/FLRC-TiO2催化剂对对甲酚转化率为100%, 脱氧产物选择性为97.9%, 且MCH的选择性高达95.4%. NiCe(1)/FLRC-TiO2催化剂上的HDO以hydrogenation (HYD)反应路径为主.
张强, 王欢, 王帅, 王园园, 张梅, 宋华. NiCe(x)/FLRC-TiO2催化剂的制备及其加氢脱氧性能研究[J]. 化学学报, 2024, 82(3): 287-294.
Qiang Zhang, Huan Wang, Shuai Wang, Yuanyuan Wang, Mei Zhang, Hua Song. Preparation of NiCe(x)/FLRC-TiO2 Catalyst and Its Performance in Hydrodeoxygenation[J]. Acta Chimica Sinica, 2024, 82(3): 287-294.
Sample | SBET/(m2•g−1) | Vp/(cm3•g−1) | Dpore/nm |
---|---|---|---|
FLRC-TiO2 | 63.1 | 0.390 | 24.7 |
Ce/FLRC-TiO2 | 50.9 | 0.224 | 17.9 |
NiCe(1)/FLRC-TiO2 | 51.1 | 0.266 | 20.8 |
NiCe(3)/FLRC-TiO2 | 54.2 | 0.297 | 22.0 |
NiCe(5)/FLRC-TiO2 | 49.1 | 0.279 | 22.7 |
Ni/FLRC-TiO2 | 38.5 | 0.234 | 26.6 |
Sample | SBET/(m2•g−1) | Vp/(cm3•g−1) | Dpore/nm |
---|---|---|---|
FLRC-TiO2 | 63.1 | 0.390 | 24.7 |
Ce/FLRC-TiO2 | 50.9 | 0.224 | 17.9 |
NiCe(1)/FLRC-TiO2 | 51.1 | 0.266 | 20.8 |
NiCe(3)/FLRC-TiO2 | 54.2 | 0.297 | 22.0 |
NiCe(5)/FLRC-TiO2 | 49.1 | 0.279 | 22.7 |
Ni/FLRC-TiO2 | 38.5 | 0.234 | 26.6 |
Sample | Total acid/ (μmol•g−1) | Acid sites distributiona/(μmol•g−1) | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
Brønsted acid | Lewis acid | B/L | ||||
Ni/FLRC-TiO2 | 45.3 | — | 45.3 | — | ||
Ce/FLRC-TiO2 | 99.4 | 12.8 | 86.6 | 0.15 | ||
NiCe(1)/FLRC-TiO2 | 148.7 | 23.2 | 125.5 | 0.18 | ||
NiCe(3)/FLRC-TiO2 | 124.2 | 19.8 | 104.4 | 0.19 | ||
NiCe(5)/FLRC-TiO2 | 115.8 | 18.9 | 96.9 | 0.20 |
Sample | Total acid/ (μmol•g−1) | Acid sites distributiona/(μmol•g−1) | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
Brønsted acid | Lewis acid | B/L | ||||
Ni/FLRC-TiO2 | 45.3 | — | 45.3 | — | ||
Ce/FLRC-TiO2 | 99.4 | 12.8 | 86.6 | 0.15 | ||
NiCe(1)/FLRC-TiO2 | 148.7 | 23.2 | 125.5 | 0.18 | ||
NiCe(3)/FLRC-TiO2 | 124.2 | 19.8 | 104.4 | 0.19 | ||
NiCe(5)/FLRC-TiO2 | 115.8 | 18.9 | 96.9 | 0.20 |
Catalyst | T/℃ | pH2/MPa | t/h | Conv./% | Deoxidation products yield/% | Ref. |
---|---|---|---|---|---|---|
NiCe(1)/FLRC-TiO2 | 275 | 3 | 2.5 | 100 | 97.9 | This work |
NiS2-MoS2-0.3 | 275 | 4 | 4 | 98.5 | 95.4 | [ |
Pt/CeO2-ZrO2-Al2O3 | 275 | 4 | 6 | 95.1 | 100 | [ |
Fe-MoS2-0.7 | 250 | 4 | 3 | 96.3 | 95.7 | [ |
Catalyst | T/℃ | pH2/MPa | t/h | Conv./% | Deoxidation products yield/% | Ref. |
---|---|---|---|---|---|---|
NiCe(1)/FLRC-TiO2 | 275 | 3 | 2.5 | 100 | 97.9 | This work |
NiS2-MoS2-0.3 | 275 | 4 | 4 | 98.5 | 95.4 | [ |
Pt/CeO2-ZrO2-Al2O3 | 275 | 4 | 6 | 95.1 | 100 | [ |
Fe-MoS2-0.7 | 250 | 4 | 3 | 96.3 | 95.7 | [ |
[1] |
Li, Y. W.; Zhang, J. Y.; Shu, S. W.; Shao, Y. X.; Liu, Y.; Ke, Z. F. Chinese J. Org. Chem 2017, 37, 2187 (in Chinese).
doi: 10.6023/cjoc201703002 |
(李胤午, 张鉴予, 舒思桅, 邵佑湘, 刘艳, 柯卓锋, 有机化学, 2017, 37, 2187.)
doi: 10.6023/cjoc201703002 |
|
[2] |
Zhou, J. Z.; Ji, W. H.; Cao, X. L.; He, W.; Fan, J. H.; Yuan, Y. P. J. Therm. Sci. 2023, 32, 542.
doi: 10.1007/s11630-023-1749-3 |
[3] |
Amin, S. Energy Convers. Manage. 2009, 50, 1834.
doi: 10.1016/j.enconman.2009.03.001 |
[4] |
Bhoi, P. R.; Ouedraogo, A. S.; Soloiu, V.; Quirino, R. Renew. Sust. Energ. Rev. 2020, 121, 109676.
doi: 10.1016/j.rser.2019.109676 |
[5] |
Tian, Z. W.; Da, W. M.; Wang, L.; Yang, Y. S.; Wei, M. Acta Chim. Sinica 2022, 80, 1322 (in Chinese).
doi: 10.6023/A22040189 |
(田钊炜, 达伟民, 王雷, 杨宇森, 卫敏, 化学学报, 2022, 80, 1322.)
doi: 10.6023/A22040189 |
|
[6] |
Guo, X. L.; Chen, X.; Su, D. S.; Liang, C. H. Acta Chim. Sinica 2018, 76, 22 (in Chinese).
doi: 10.6023/A17070339 |
(郭小玲, 陈霄, 苏党生, 梁长海, 化学学报, 2018, 76, 22.)
doi: 10.6023/A17070339 |
|
[7] |
Wang, J.; Zhang, M.; Li, F.; Wang, H.; Chen, Y. G.; Song, H. New J. Chem. 2022, 46, 22672.
doi: 10.1039/D2NJ03482D |
[8] |
Zhu, T. H.; Liu, K.; Wang, H. Y.; Wang, J.; Li, F.; Wang, C. G.; Song, H. Fuel 2023, 331, 125663.
doi: 10.1016/j.fuel.2022.125663 |
[9] |
He, T.; Liu, X. X.; Ge, Y. Z.; Han, D. Z.; Li, J. Q.; Wang, Z. Q.; Wu, J. H. Catal. Commun. 2017, 102, 127.
doi: 10.1016/j.catcom.2017.09.011 |
[10] |
Hamid, S. A.; Ambursa, M. M.; Sudarsanam, P.; Voon, L. H.; Bhargava, S. K. Catal. Commun. 2017, 94, 18.
doi: 10.1016/j.catcom.2017.02.006 |
[11] |
Bykova, M. V.; Ermakov, D. Y.; Kaichev, V. V.; Bulavchenko, O. A.; Saraev, A. A.; Lebedev, M. Y.; Yakovlev, V. А. Appl. Catal., B 2012, 113, 296.
|
[12] |
Guo, Q. J.; Wu, M.; Wang, K.; Zhang, L.; Xu, X. F. Ind. Eng. Chem. Res. 2015, 54, 890.
doi: 10.1021/ie5042935 |
[13] |
Pan, L. Y.; He, Y. L.; Niu, M. L.; Dan, Y.; Li, W. H. RSC Adv. 2019, 9, 21175.
doi: 10.1039/C9RA02791B |
[14] |
Zhang, G. Y.; Ma, L. G.; Dong, Y. Y.; Dou, S. X.; Kong, X. J. J. Colloid Interf. Sci. 2023, 647, 188.
doi: 10.1016/j.jcis.2023.05.139 |
[15] |
Wang, S.; Yang, L. D.; Zhu, T. H.; Jiang, N.; Li, F.; Wang, H.; Zhang, C. L.; Song, H. React. Chem. Eng. 2022, 7, 170.
doi: 10.1039/D1RE00302J |
[16] |
Chagas, C. A.; Souza, E. F.; Manfro, R. L.; Landi, S. M.; Souza, M. M.; Schmal, M. Appl. Catal., B 2016, 182, 257.
|
[17] |
Sreekantan, S.; Sreedharan, S.; Kirali, A. A. B.; Yadav, P.; Marimuthu, B. Biomass Convers. Biorefin. 2023, DOI: 10.1007/s13399-023-04781-x.
|
[18] |
Wang, W. Y.; Li, L.; Tan, S.; Wu, K.; Zhu, G. H.; Liu, Y.; Xu, Y.; Yang, Y. Q. Fuel 2016, 179, 1.
doi: 10.1016/j.fuel.2016.03.068 |
[19] |
Wang, W. Y.; Wu, K.; Liu, P. L.; Li, L.; Yang, Y. Q.; Wang, Y. Ind. Eng. Chem. Res. 2016, 55, 7598.
doi: 10.1021/acs.iecr.6b00515 |
[20] |
Guo, X. L.; Wang, W. Y.; Wu, K.; Huang, Y. P.; Shi, Q. Q.; Yang, Y. Q. Biomass Bioenerg. 2019, 125, 34.
doi: 10.1016/j.biombioe.2019.04.014 |
[1] | 刘露杰, 张建, 王亮, 肖丰收. 生物质基多元醇的多相催化选择性氢解★[J]. 化学学报, 2023, 81(5): 533-547. |
[2] | 张国强, 霍京浩, 王鑫, 郭守武. 基于P掺杂TiO2/C纳米管负极的高性能锂离子电容器[J]. 化学学报, 2023, 81(1): 6-13. |
[3] | 田钊炜, 达伟民, 王雷, 杨宇森, 卫敏. 第二代生物柴油制备的多相催化剂的结构设计及研究进展[J]. 化学学报, 2022, 80(9): 1322-1337. |
[4] | 马智烨, 叶丽, 吴雨桓, 赵彤. B,N-SnO2/TiO2光催化剂的制备及其光催化性能研究[J]. 化学学报, 2021, 79(9): 1173-1179. |
[5] | 刘欢, 李京哲, 李平, 张广智, 张广智, 张豪, 邱灵芳, 齐晖, 多树旺. 2D/3D ZnIn2S4/TiO2复合物的原位构筑及其提高的光催化性能[J]. 化学学报, 2021, 79(10): 1293-1301. |
[6] | 任响, 张小平, 王雨芬, 曹静瑜, 程媛媛, 冯守华, 陈焕文. 倍硫磷的甲基在分子内和分子间迁移的质谱研究[J]. 化学学报, 2019, 77(4): 358-364. |
[7] | 孟超, 王华, 吴煜斌, 付贤智, 员汝胜. 二氧化钛光解水过程中乙醇选择性光催化氧化反应研究[J]. 化学学报, 2017, 75(5): 508-513. |
[8] | 朱立峰, 石将建, 李冬梅, 孟庆波. 多孔TiO2层厚度对钙钛矿太阳能电池性能的影响[J]. 化学学报, 2015, 73(3): 261-266. |
[9] | 杨川, 彭春望, 廖晨伊, 周健. 纤连蛋白在石墨烯修饰二氧化钛表面吸附的计算机模拟[J]. 化学学报, 2014, 72(3): 401-406. |
[10] | 崔光, 刘培生. 负载二氧化钛纳米线多孔钛镍合金的制备及应用[J]. 化学学报, 2013, 71(06): 947-950. |
[11] | 熊必涛, 朱志艳, 王长荣, 陈宝信, 骆钧炎. 二氧化钛纳米管阵列薄膜的超声辐射阳极氧化制备[J]. 化学学报, 2013, 71(03): 443-450. |
[12] | 唐笑, 汪禹汛. 染料敏化太阳能电池中低染料吸附浓度下的界面电荷复合效应[J]. 化学学报, 2013, 71(02): 193-198. |
[13] | 赵斌, 林琳, 陈超, 柴瑜超, 何丹农. 焙烧处理下二氧化钛/钛酸盐纳米材料晶型和形貌的变化规律研究[J]. 化学学报, 2013, 71(01): 93-101. |
[14] | 马欢, 刘伟伟, 朱苏文, 樊芸杉, 程备久. 基于芭蕉叶分级结构的TiO2材料的制备及其吸附-光催化性能的研究[J]. 化学学报, 2012, 70(22): 2353-2358. |
[15] | 崔文颖, 刘子忠, 蒋亚军, 王娜, 封继康. TiO2表面吸附三氟乙酸的密度泛函理论研究[J]. 化学学报, 2012, 70(19): 2049-2058. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||