高选择性合成气转化制低碳烃的纳米复合催化剂

合成气催化转化是在后石油时代最现实可行的获得可替代油料和大宗化学品的途径之一，其核心问题在于具有低温活性和高选择性的催化剂研发。项目拟建立以Al2O3、ZrO2和TiO2为代表的氧化物纳米尺寸和晶相的可控合成共性方法，研究不同尺寸范围纳米氧化物的结构、织构和热稳定性，进一步控制金属Fe、Co、Ni、Ru在相应尺寸纳米氧化物上的分散度；研究这些催化剂在由传统负载型过渡到纳米复合型时的表面物理化学性质和催化作用性质的变化规律，包括催化剂起活温度、CO转化率、CH4和低碳烃选择性以及液体燃料收率等；探讨金属与氧化物之间的"纳米尺寸匹配效应"与CO在临氢条件下发生的碳链增殖反应的关系，发展一类对高选择性合成气催化转化起关键作用的高效、环境友好的纳米复合物催化剂和绿色催化工艺。

课题完全按照任务书按期执行并完成。.合成气催化转化是在后石油时代最现实可行的获得可替代油料和大宗化学品的途径之一，其核心问题在于具有低温活性和高选择性的催化剂研发。.课题建立了Al2O3、ZrO2和TiO2为代表的氧化物纳米尺寸和晶相的可控合成共性方法，研究了不同尺寸范围纳米氧化物的结构、织构和热稳定性，进一步控制了金属Fe、Co在相应尺寸纳米氧化物上的分散度；探讨了金属与氧化物之间的尺寸匹配关系与CO在临氢条件下发生的碳链增殖反应的关系，发展了一类对高选择性合成气催化转化起关键作用的高效、环境友好的复合物催化剂。研究表明，氧化物载体的结构及织构等物化性质对催化剂活性影响显著，CO加氢活性的顺序为Fe-Co/ZrO2 > Fe-Co/Al2O3> Fe-Co/ TiO2；催化剂体系中，Co有助于Fe的还原，但Fe提高了Co的还原温度。ZrO2的加入改变了催化剂表面酸碱度和分布情况，使催化剂活性和C5+烃类的选择性提高，甲烷的选择性降低。在通常的反应评价条件下（~503K、~1.5MPa、~1000 h-1和H2/CO=~1.8），CO的转化率随反应温度、压力和H2/CO提高而增大，随空速增大而降低；较低的反应温度有利于碳链增长。反应温度升高，甲烷、C2-4低碳烃和汽油馏分C5-11的选择性提高。压力增加有利于碳链增长，甲烷、但C2-4低碳烃和汽油馏分C5-11的选择性下降。原料气H2/CO摩尔比提高，甲烷、C2-4低碳烃、C5-11的选择性增加。CO的转化率在70-80%之间，C5+的选择性大于75%。