摘要
随着社会的迅猛发展，人类面临着严重的资源短缺、环境污染加剧等问题，氢能作为一种储量丰富的可再生能源，具有热值高、无污染等优点，是目前最理想的清洁能源之一。由于储氢和运输技术的限制，氢能仍未实现大规模工业应用。建立一个安全高效的氢储运技术对氢能的大规模应用十分重要。目前常用的储氢技术主要有高压气态储氢、低温液化储氢、吸附储氢、金属氢化物储氢、有机液体氢化物储氢等。相比其他储氢技术，有机液体氢化物储氢具有许多优点，如有机液体氢化物具有较高的储氢密度、有机液体氢化物常温下为液态等，极大地方便其储存及运输。 本文通过改进的共沉淀法一步制得Ni-O-Al催化剂前驱体，使用正丁醇的蒸发对催化剂的前驱体进行处理，有效地增加了催化剂的比表面积和活性组分在催化剂表面的分散度，此外Ni和Al之间存在较强的相互作用，进而抑制了活性组分Ni的团聚。典型样品Ni20Al催化剂的镍含量适中（20%），其比表面积高达359m2·g-1。通过一系列表征，结果表明经过预处理的催化剂镍物种的粒径更小，分散度更高，表现出较高的催化活性。在T=450℃、LHSV=4mL·g-1·h-1的优化条件下，甲基环己烷在Ni20Al催化剂作用下转化率达到77.4%，甲苯选择性85.6%，释氢速率63.94mmol·g-1·h-1，催化剂可稳定使用29h。 通过改进的共沉淀法制备的催化剂虽然表现出良好的催化活性，但在低温条件下，该催化剂的活性和稳定性较差。因而，本论文继续采用Pt掺杂对Ni/Al2O3催化剂进行改性，结果表明Pt的添加不仅对催化剂的比表面积产生了积极的影响（比表面积提高至453m2·g-1），而且可有效减小了催化剂表面金属Ni颗粒的平均粒径，此外，由于Pt-Ni双金属间的相互作用，可以有效改善金属Ni的电子结构，促进了甲基环己烷脱氢反应的脱氢性能。反应温度为350℃、催化剂用量为0.6g、进料速率为0.04mL·min-1的条件下，甲基环己烷的转化率达到93.58%、甲苯的选择性87.49%、释氢速率80.73mmol·g-1·h-1，并且催化剂的稳定使用时间由29h提高到了56h。 Pt的添加对催化剂的活性及稳定性有一定的提升，但目标产物的选择性仍有待提高。为了提高目标产物的选择性，并进一步延长催化剂的寿命，本论文通过TiO2掺杂制备出了Pt-Ni/TixAl催化剂，表征结果表明，适量Ti的引入可以增强Ni、Pt上面的电子密度，促进氢在活性组分上的溢出。此外通过TiO2修饰Al2O3降低了弱酸位点的密度，抑制了甲苯的去甲基化和焦炭的生成，并且钛的引入提高了催化剂的机械强度，从而提高了催化剂的寿命。反应温度为350℃、催化剂用量为0.6g、进料速率为0.08mL·min-1的最佳反应条件下，甲基环己烷的转化率达到了99.71%，甲苯的选择性为98.86%，甲基环己烷的释氢速率为190.33mmol·g-1·h-1，催化剂的寿命达到了71h。
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