摘要
近年来，随着石油资源的日益匮乏和化学工业对烯烃、芳烃等基础化工原料的需求持续增加，通过非石油路线生产烯烃、芳烃等化学品成为研究热点。从煤气化，天然气、页岩气和生物沼气中甲烷重整等反应制得合成气，再转化为化学品是一条可行的途径。另一方面，二氧化碳的大量排放带来严重的环境问题，因此将CO2转化为高价值化学品和液体燃料等也备受关注。近年来，合成气转化制烯烃、芳烃及二氧化碳加氢制化学品的研究取得系列进展。本论文以合成气转化制芳烃和CO2加氢制C2+烃类化合物为研究对象，基于反应耦合研究思路，研制了两种双功能催化剂，实现合成气和二氧化碳高选择性转化为目标产物。 我们设计了一种溶胶凝胶法制备的ZnO-ZrO2固溶体氧化物，与H-ZSM-5分子筛粉末研磨混合后，在380℃，5MPa，3000ml h-1gcat-1，H2/CO=2的条件下，实现了CO加氢直接制芳烃，其中CO转化率37％，CO2选择性42.6％，芳烃在碳氢化合物中选择性达68％，且甲烷选择性仅0.6％。总芳烃时空收率(STY)高达0.23g goxide-1h-1。本文通过比较不同ZnO-ZrO2氧化物合成方法发现，使用溶胶凝胶法制备并使用乙醇超临界法干燥的ZnO-ZrO2氧化物较其他合成方法均有更突出的反应性能，表征发现使用这种方法制备的氧化物具有最大的比表面和最小的粒径。而氧化物中Zn含量对于CO转化率和产物中芳烃选择性均又较大影响。同时氧化物和分子筛的紧密结合，既拉动了CO转化率，也提高了产物中芳烃的选择性。 针对目前CO2加氢制C2+烃类时单一产物选择性低的问题，我们设计了一种ZnGa2O4与H-MOR双床层耦合的双功能催化剂，在330℃，3MPa，3000ml h-1gcat-1，H2/CO2=3的条件下实现了10.7％的CO2转化率和74.1％的单一丙烷产物选择性，总LPG选择性高达87.6％，为CO2加氢高选择性单一C2+烃类产物提供了思路。在不同气氛下，MOR中8元环/12元环酸性对产物选择性有截然不同的影响。
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