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费托合成是将煤炭、天然气或生物质转化为清洁、优质的液体燃料和高附加值的化学品的重要途径。催化剂对费托合成起着至关重要的作用,开发高效、廉价的催化剂一直是费托合成领域的一个重要研究课题。
本论文旨在开发一种新型催化剂,通过在铁基催化剂中加入另一种活性金属钴制得Fe-Co双金属催化剂,以改善铁基催化剂的反应性能。研究发现Fe-Co双金属催化剂与Fe-Cu催化剂相比,表现出良好的催化活性,显著提高了烃类的产率和CO转化率,更有利于产物中烯烃的加氢反应,降低了产物中的烯烷比。助剂Mo和Cu的加入对气体转化率没有明显改善,反而大大降低了催化剂烃类的产率。
通过在铁基催化剂中加入不同含量的钴金属制得一系列Fe-Co双金属催化剂。表征结果表明钴的加入使得催化剂的还原更加容易,而且随着钴含量的增加,所需的还原温度进一步降低,但同时也降低了催化剂的还原度。F-T合成结果表明,钴含量对于气体转化率、烃类产率、烃类分布等指标的影响都有不同程度的影响,综合考虑各因素的结果,应控制好催化剂中钴的含量。
在上述工作的基础上,本文还系统地研究了温度、压力、空速等工艺条件对催化剂反应性能的影响,选取了催化剂100Fe/10Co/5K/25SiO2作为考察对象。通过研究发现,在较高的温度和压力及较低的空速条件下,催化剂表现出比较良好的反应性能。