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ChemCatChem:低于700 ℃的温度下具有高性能的焦油裂解/重整催化剂的设计和制备

在所有可再生能源中,生物质能作为碳质能源的代表,具有可持续性、低污染、储量丰富等优点。生物质的热转化有燃烧、热解和气化三种方式。其中,生物质气化是一种很有前景的技术,可有效地将生物质转化为富H2的合成气,并可通过调整合成气的组成,用于下游费托合成等工艺。然而,气化过程中凝结性焦油的形成是限制该技术发展的最严重问题之一。在所有焦油去除技术中,催化焦油重整被认为是一种很有前景的技术,它可以将焦油高效转化为有价值的合成气,如H2和CO,以及高附加值化学品,如苯、甲苯和二甲苯(BTX)。到目前为止,许多研究者对焦油脱除催化剂的类型、结构和性能进行了综述。一个重要的发现是,在各种载体(如矿石、Al2O3、沸石、焦等)上负载金属Ni、Co和Fe作为活性位点制备的催化剂通常具有优异的焦油裂解和重整活性和稳定性。然而,大多数催化剂只有在温度高于700 ℃时才能达到接近100%的焦油转化率。在这样的高温下,受金属塔曼温度的限制,活性金属组分容易烧结导致活性减少或丧失。同时,副反应的反应速度较快,导致催化剂上迅速积炭,活性位点被覆盖,载体结构被破坏。因此,设计一种结构更稳定、性能更好的催化剂,在更低的温度下实现焦油的完全脱除,是近五年来该课题的重点研究方向。


最近,中国矿业大学化工学院曹景沛课题组重点综述了在低于700 ℃的温度下具有高性能的焦油裂解/重整催化剂的设计和制备,及其相应的催化活性和稳定性。通过总结近5年来的相关文献,他们发现,炭载体负载Ni或Co催化剂具有高比表面积、小金属粒径和高分散性,有利于产出更多的合成气;HZM-5和金属促进的沸石催化剂由于具有优异的介孔结构、热稳定性和中等酸度,更适合于焦油的高转化率和BTX的选择性。在此基础上,他们对催化剂结构的调整、失活机理和重整机理进行了总结和探讨。此外,为了进一步提高催化剂的活性和稳定性,揭示清晰的焦油重整机理,提出了一些对未来该领域研究工作的见解。



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文信息

Recent Progress of Catalysts for Reforming of Biomass Tar/Tar Models at Low Temperatures – A Short Review

Dr. Wen Tang, Prof. Jing-Pei Cao, Dr. Zi-Meng He, Dr. Wei Jiang, Dr. Zhi-Hao Wang, Prof. Xiao-Yan Zhao


ChemCatChem

DOI: 10.1002/cctc.202300581




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