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近年来,石油资源短缺、环境污染日益严重,能源安全供给面临日益严峻的挑战。中国有丰富的煤炭资源,所以发展洁净煤技术以满足日益紧张的石油的需求势在必行。费托(简称F-T)合成作为可将煤、天然气及生物质等含碳资源经合成气催化转化为清洁液体燃料的重要途径而备受关注。 催化剂是费托合成的核心技术,其中钴基催化剂是费托催化剂研究的重点。考虑到金属与氧化物载体之间的强相互作用,本文选用惰性碳材料为载体。本论文尝试添加Mn和Zr组分来改性介孔碳负载钴基催化剂,来探究第二组分的添加对催化剂性能的影响,获得如下的结果: (1)通过制备不同Mn含量的Co-Mn/OMC催化剂,研究Mn组分含量对Co-Mn/OMC催化剂物化性质以及费托合成反应性能的影响。研究结果发现,适量的Mn阻碍了钴物质的还原,降低了催化剂的活性,提高了催化剂表面MnO的含量,提高低碳烯烃的选择性,同时也抑制甲烷的生成。其中15Co-10Mn/OMC催化性能最好,CO转化率达66.89%,低碳烃的选择性为51.38%,烯烷比为1.02。 (2)研究了不同Zr组分含量对Co/OMC催化剂F-T合成反应性能的影响。结果表明,Zr组分的存在显著提高CO转化率和C5+的选择性。XRD数据表明Zr的存在促进了钴物种的分散,CO-TPD数据表明Zr组分的存在可以促进CO的解离,从而提高了催化剂活性和重质烃的选择性。当Zr的负载量为10%时,催化剂具有高的CO转化率和高的C5+选择性。 (3)本文还考察了相同量的Mn和(或)Zr组分的协同作用对Co/OMC催化剂的F-T合成反应性能的影响。结果表明:Mn的加入降低了费托反应活性和甲烷选择性,低碳烯烃的选择性增加;Zr组分添加显著提高了CO转化率和C5+的选择性;Zr、Mn组分共存时,Zr和Mn组分的协同效应进一步提高了对CO的吸附,从而使Co/OMC催化剂具有最高的C5+选择性。