摘要
芳香族化合物的加氢产物具有广泛的应用，其中萘加氢制得的四氢萘和十氢萘可作为油脂、树脂和溶剂以及润滑剂、农药和药品的添加剂。此外，柴油催化加氢脱除芳烃对提高燃料质量具有重要的意义。沸石负载贵金属催化剂在温和的反应条件下具有较高的加氢活性，被广泛应用于芳烃加氢反应中，其中ZSM-5负载贵金属催化剂在芳烃加氢反应中表现出较高的活性。但其较小的孔口会使大分子反应物与活性位点间的可接近性差，因此合成介孔ZSM-5并将其用于萘加氢反应具有重要的意义。 本工作在无二次模板剂的条件下合成了介孔ZSM-5并将其作为制备沸石负载贵金属催化剂的载体。详细研究了负载方法和介孔ZSM-5的酸性对负载Pt催化剂的影响。以期对负载贵金属的落位、沸石载体的酸性和介孔结构、以及金属和载体之间的相互作用对负载催化剂的催化性能影响有更多的了解。具体研究内容及结果如下： （1）负载方法对介孔ZSM-5负载Pt催化剂萘加氢催化性能的影响 采用原位负载法和常规浸渍法分别制备了Pt@HZSM-5和Pt/HZSM-5催化剂，通过XRD、SEM、TEM、N2吸附-脱附及探针分子反应等表征手段对不同负载方法制得的催化剂的物化性质进行表征，并对其在萘加氢反应中的催化性能和耐硫性能进行了评价。表征和催化反应结果表明，不同的负载方法不仅会影响负载Pt的落位、尺寸和可接近性，还会影响ZSM-5载体的酸性。这些差异导致Pt@HZSM-5和Pt/HZSM-5催化剂在萘加氢过程中表现出不同的加氢能力。在相同反应条件下，Pt@HZSM-5对应的萘转化率仅为60.8%且主要产物为四氢萘。相比之下，Pt/HZSM-5完全将萘转化为深度氢化产物十氢萘。另外，在反应体系中存在硫化物的情况下，两种催化剂的加氢能力均有所降低。以上工作表明，可以根据目的产物的需求选择合适的负载方法。 （2）介孔ZSM-5的酸性对负载Pt催化剂萘加氢催化性能的影响 在无二次模板剂的条件下制备不同硅铝比的介孔ZSM-5，将ZSM-5在NH4Cl溶液中进行离子交换得到的NH4ZSM-5，然后经过焙烧得到HZSM-5，并采用常规浸渍法制备相应的Pt/HZSM-5催化剂，考察了介孔ZSM-5的酸性对Pt/HZSM-5样品萘加氢催化性能的影响。结果表明，介孔ZSM-5载体的酸性对负载的Pt的分散和Pt/HZSM-5的催化性能有较大影响。降低介孔ZSM-5载体的硅铝比有利于负载的Pt金属的分散，Pt/HZSM-5样品的萘加氢催化性能取决于Pt分散度、HZSM-5载体的酸性和介孔结构的综合效应，其中硅铝比为25的样品具有较高的金属分散性、较多的酸位点和介孔结构，表现出较高的氢化能力，其中强酸位点起着重要作用。介孔HZSM-5载体的酸性对负载Pt催化剂的催化性能影响也取决于Pt的负载方法，其中胶体沉淀法制备的Pt-HZSM-5的催化活性远远低于Pt/HZSM-5，此外，金属与酸性位点间的接近性对催化性能也有很大的影响。
NETL