以废轮胎热解炭为载体的脱氢催化剂在有机液体储氢中的研究

目前废轮胎热解炭黑一般质量较差，应用范围窄，价值低，因此很多热解炭被当作废物丢弃，不仅浪费资源，而且造成了严重的二次污染。有机液体储氢技术与传统的储氢方法相比,有机液态氢化物储氢具有储氢量大、储氢密度高、储氢效率高等优点，越来越受到人们的关注和重视，其中脱氢催化剂的研究是其中的重点和难点。为了达到节能减排和保护环境的目的，本项目选择以废轮胎热解生产的初级热解炭作为研究对象，经过改性处理，制备高比表面积的催化剂载体，负载贵金属Pt等活性组分，用于有机液体储氢技术中的环己烷、甲基环己烷的脱氢反应，最大限度地发挥再生资源的利用价值。

在当今社会，人们对于可持续发展的追求，使得资源的循环利用和寻求新型的绿色能源，成为世界关注的焦点。氢能源一直被认为是很有发展前景的绿色能源，然而其传输与储存是我们亟需解决的问题。有机液体氢化物脱氢反应作为一种通过加氢-脱氢循环来存储、运输氢气的有效方法受到国际上广泛的重视。有机液体氢载体脱氢过程现在采用的催化剂Pt/γ-Al2O3，其稳定性和低温脱氢活性还很难令人满意，而且由于Al2O3载体的酸性极易因积炭而失活，因而开发低温、高效、长寿命的脱氢催化剂，成为有机液体储氢技术能否应用的关键性问题之一。.随着汽车工业的发展，废轮胎的产量急剧增加，热解是资源循环利用的一条附加值高且环境友好的路线，其主要产物之一是热解炭，但由于废轮胎热解回收的炭中含有油分、无机灰分(如ZnO、ZnS等)及热解过程中产生的碳质沉积物等，使得热解炭的粒径较大不均匀，表面活性低，很大程度上限制了热解炭黑的应用。.本项目以有机溶剂提取热解炭黑中的有机油分，采用酸处理的方法除去热解炭黑中的无机灰分，并通过水蒸气活化处理得到了孔结构丰富、比表面积大的炭材料，一系列表征结果表明可以将其作为载体，制备负载Pt金属活性组分的催化剂。XRD、一氧化碳脉冲吸附、TEM、XPS、TPR结果表明，活性组分Pt均匀地分散在炭载体上，将其催化剂用于甲基环己烷脱氢反应中得到接近100%的转化率和选择性，通过考察载体、Pt的担载量、反应温度、反应空速对催化剂催化甲基环己烷脱氢反应的性能的影响，确定了最佳催化剂载体和脱氢反应的反应条件。发现经不同方法处理的炭载体能够明显影响催化性能，经硫酸氧化处理的载体制备的催化剂的催化活性明显提高。.考虑到贵金属的成本问题，在体系中加入过渡金属Co或Ni，采用湿式和干式两种方法制备了催化性能更优良、成本更低的脱氢催化剂。XPS、TEM、CO脉冲吸附和H2-TPR测试结果表明，双金属催化剂Pt(0)含量更高，粒径更小。在两种还原方法下考察了金属原子比和不同浸渍顺序对催化反应性能的影响。对三金属Pt/Co/La催化体系，通过N2吸脱附测试、H2-TPR、CO脉冲吸附表征与催化性能测试进行研究，结果表明，当适量La的加入提高活性组分的分散度、促进活性组分的还原时，催化剂活性明显优于Pt/C单金属催化剂与Pt-Co/C、Pt-La/C双金属催化剂。