杏彩体育:活性炭和碳纳米纤维作为硬脂酸加氢脱氧中W2C的载体

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　　碳材料在吸附剂和多相催化中发挥着至关重要的作用，并广泛用作多种反应的催化剂载体。本文报道了三种类型的碳载体上的碳化钨催化剂的研究，即活性炭、碳纳米纤维和碳包覆的氧化铝。

　　在低转化率下，W2C、AC 相对 W2C、CNF和W2产生最高量的含氧化合物C、CCA，这表明W2C、AC上的含氧物转化成烃比W2C、CNF和W2C、CCA上更困难，这与W 2 C、AC的较低酸度和较小孔径有关。

　　载体也对C18-不饱和/C18-饱和比率有影响，当转化率低于30%时，W 2 C/CNF在产物分布中呈现出最高的C18不饱和/C18饱和比率，将其归因于CNF较高的介孔体积。

　　在较高转化率下，W2C、CCA 在产物分布中呈现出最高的C18不饱和C18饱和比率，这似乎与 W 2有关C/CCA 具有最高的酸/金属位点比例。

　　碳材料在吸附剂和多相催化中发挥着至关重要的作用,负载型非均相催化剂由载体组成，其上分散有活性相并且任选地添加了一些促进剂,载体在确定催化活性和选择性方面可以发挥主要作用。

　　它可以通过改变活性相的态密度或其色散，来影响活性相的电子结构来实现这一点。此外，载体酸度可能通过影响分子吸附的方向来影响产物分布，载体的物理性质可能会影响反应物和产物分子进出活性位点的扩散。

　　活性炭是碳基催化剂载体中的主力,活性炭载体包含具有弯曲截面和明显交联的石墨烯层,这些碳具有微孔，并且根据用于制造它的前体，也可能具有中孔和大孔。

　　活性炭作为催化剂载体具有合成成本低、比表面积高、耐酸性和碱性环境、易于控制结构性能和热稳定性等优点.

　　活性炭的机械强度较低，并且由于其大部分是微孔的，可能会造成传质限制。其他碳材料，例如碳纳米纤维，具有比微孔活性炭更大的孔，因此与传质限制的相关性较小。

　　碳纳米纤维载体的结构中含有有组织的石墨烯片，具有活性炭和石墨的有益特性,碳纳米纤维具有用作催化剂载体的理想特性，因此允许反应物和产物分子容易扩散。碳纳米纤维已被用作不同反应的催化剂载体，例如肉桂醛氢化和三酯脱氧 。

　　另一种有前途的用作催化剂载体的碳基材料是碳包覆的氧化铝,由于其机械和结构特性，氧化铝已成为一种广泛使用的催化剂载体材料,然而它也有一些缺点，主要是它与金属的强烈相互作用，可能导致活性相的损失。

　　为了克服这个缺点，可以在氧化铝上覆盖一层薄碳层以形成CCA，CCA 将氧化铝的机械和结构特性与碳的表面化学特性结合起来,CCA首次用作催化剂载体，是通过环己烷或乙烯在 γ-Al2O3表面上热解合成的。

　　该材料用作硫化钴的载体并在噻吩加氢脱硫反应中进行了测试,尽管X射线光电子能谱结果表明氧化铝没有被碳完全覆盖，但CCA负载的催化剂的活性是γ-Al2O3负载的催化剂的三倍，这表明CCA是一种有前途的材料。

　　尽管AC、CNF和CCA是各种催化剂和反应的有效载体，但据我们所知，这三种碳基材料从未在相同的反应条件和相同的活性相下进行直接比较，我们评估了这三种不同的碳基载体对碳化钨的结构和脱氧性能的影响。

　　碳化钨是涉及氢转移的反应的活性催化剂，如脂肪酸脱氧反应的情况，它被认为是稀有且昂贵的贵金属的潜在替代品，我们通过N2表征了催化剂吸附、X射线衍射、CO化学吸附以及NH 3的程序升温脱附，并使用硬脂酸脱氧来评价催化剂性能。

　　我们通过催化剂性能与结构的关联分析了载体对硬脂酸脱氧中碳化钨活性和选择性的影响。硬脂酸是生物质中存在的三酯/植物油的典型模型分子。

　　使用还原的5% Ni、SiO 2生长催化剂以及氢气、氮气和一氧化碳在550 °C和3.8 bar下持续 24 小时，如先前报道的，合成后，将CNF在400mL 1M KOH中回流1小时以除去SiO2。

　　然后倾析并用200mL 1M KOH洗涤残余物。该处理重复3次。最终回流后，用去离子水洗涤该材料，通过将固体在400mL 65%HNO3中回流来处理1.5小时以去除暴露的镍并在CNF表面添加含氧基团。

　　如下合成碳包覆的氧化铝，通过初湿浸渍将蔗糖溶液添加到氧化铝中，在 700°C 的氦流下进行煅烧步骤2小时，形成覆盖氧化铝的两个单层碳。重复该过程以在前两层上添加另一个碳单层。

　　通过将6H2W12O40·xH O溶液初湿浸渍在载体 AC上合成 W 2 C 催化剂、CNF和CCA，每次浸渍后，将材料在静态空气中于120°C干燥1小时，当整个溶液被浸渍后，催化剂在氩气流下从25℃至900℃活化6小时。

　　为了与早期的作品进行直接比较，我们保持合成条件与[ 19]中的相同] 尽管这些条件可以在保持时间和气体使用方面得到改善。

　　使用具有铜辐射的Rigaku Miniflex仪器，使用 X 射线衍射来探索样品的晶体结构。衍射角从10°变化到90°，步长为1°·min -1，以2s·step -1计数。

　　使用氮气物理吸附来评估催化剂的结构性质。使用 Micromeritics TriStar 在液氮温度下记录氮气吸附等温线 °C 线 小时。

　　使用透射电子显微镜分析颗粒尺寸和颗粒尺寸分布。我们将样品安装在覆盖有纯碳膜的 200 目铜网格上，并将它们撒在网格表面上。TEM 在工作电压为 200 kV 的 JEOL JEM2100 透射电子显微镜中进行，并使用Gatan US4000 相机拍摄图像。

　　将4% NH 3 /He 气体混合物再次冲洗到系统中，导致离子信号m / z = 17 中出现另一个负峰，代表物理吸附氨水3以及系统死体积中存在的NH 3。

　　50 °C 1 分钟，加热至 170 °C ，停留时间1分钟，升温至240 °C，停留时间15分钟。在进行GC之前，我们用 CH 3 Cl:MeOH 稀释样品。添加氢氧化三甲基锍以甲基化游离酸。所有分析的进样量均为 1 uL。

　　15%，由于这些催化剂是以15 wt%的负载量合成的，因此表面积最多减少 15% 可归因于向载体添加碳化物，W2C、AC和W2C、CCA呈现出与各自的纯载体相似的纹理表面积。

　　15％的裕度，我们得出结论，尽管在W2C、CNF合成过程中微孔可能被堵。