石炭転換プロセス用の高活性で選択的な触媒の探索

石油の量が劇的に減少し、エネルギー消費量が増加するのに伴い、石炭を化学薬品や液体燃料に変換することに関心を持つ人が増えています。亜炭は自然界に豊富に存在する化石資源ですが、その豊富さ、容易なアクセス、採掘コストの低さにもかかわらず、水分含有量が高く、発熱量が低く、自発性が高いため、高ランクの石炭ほど広く使用されていません。燃焼感受性、および高い灰収率。

従来の石炭化学技術プロセスの条件は比較的厳しいため、石炭の高付加価値利用が制限されています。しかし、触媒は温和な条件下で石炭を変換してクリーンな利用を達成することができます。そのため、ますます多くの研究者が、非常に活性で選択的な触媒を得ることに焦点を移しています.

亜炭は、酸素含有架橋結合、特に BRCH₂ などの C-O 架橋結合 (COBB) が豊富です。 O–CH₂ 亜炭の主な COBB である BR。したがって、これらの架橋結合を効果的に切断することは、石炭の利用にとって非常に重要です。固体の超塩基は、その強い塩基性から COBB の切断を触媒するのに効果的であると考えられており、H₂ をヘテロリティックに分解します。 H.を解放する

石炭の水素化分解における不均一系固体触媒の実用化における主な課題の 1 つは、反応混合物からの分離とその後のリサイクルが難しいことです。したがって、磁性酸化鉄ナノ粒子は、外部磁場によって触媒を容易に分離させる超常磁性特性のため、触媒担体としてかなりの関心を集めています。

Mg₂ を含浸させることにより、高活性磁性固体超塩基 (MSSB) を調製しました。 γ-Al₂ への Si O₃ ワンポット合成法によるコーティングされた酸化鉄ナノ粒子であり、外部磁場によって反応混合物から柔軟に分離できます。 MSSB は、オキシビス(メチレン) ジベンゼン (OBMDB) の接触水素化変換 (CHC) と Naomaohu 亜炭からの抽出残渣 (ER) に成功裏に適用されました。

OBMDB は亜炭関連モデル化合物として使用され、酸素含有架橋結合 (すなわち、-CH₂) を含む MSSB の触媒活性を評価しました。 OCH₂ –) 2 つのベンゼン環の間。一般に、OBMDB とその主生成物の変換は、反応温度のさらなる上昇、反応時間の延長、反応初期水素圧 (IHP) の増加、および MSSB 投与量の増加に伴い、それぞれ単調に増加しました。

この研究では、OBMDB の CHC の可能なメカニズムを調査しました。酸性触媒とは異なり、固体塩基触媒はHのヘテロリティックな分解を促進します アルカリ性が強いため、H を放出し、その後 Htransfer を放出します。 OBMDB の酸素原子の強い電気陰性度により、酸素原子に接続された 2 つの炭素原子は正に帯電し、それによって H を受け入れる傾向があります。

移動可能な H は OBMDB の酸素原子に移動し、続いて 2 つの同じ COBB が切断されてトルエンと BRCH₂ が生成されます。 O.BRCH₂ OはMSSB表面からHを引き抜き、ベンザルアルコールを生成するか、ベンズアルデヒドに変換します。安定性が低いため、ベンザルアルコールの脱ヒドロキシル化はベンザルアルコールのベンジル炭素への H 移動を介して進行し、トルエンと H2O を生成します。H2O は MSSB 表面から H を引き抜き、H を生成します。 O. さらに、OBMDB は IHP なしでは反応できず、ベンザルアルコールは 1 MPa の IHP でのみ検出されました。これは、IHP が CHC プロセスで重要な役割を果たしていることを示しています。

最適な条件下では、ER の CHC に MSSB が適用されます。無触媒水素化変換（ＮＣＨＣ）は、触媒を添加しないことを除いて、ＣＨＣと同じ条件下で反応させた。 CHC (FR)、ER、SP_NCHC からの最終レシート 、および SP_CHC Nicolet Magna IR-560 フーリエ変換赤外 (FTIR) 分光計で分析し、ろ液を Agilent 7890/5973 ガスクロマトグラフ/質量分析計 (GC/MS) で分析しました。その結果、SP_NCHC が より多くのアルカンとアレーンが含まれていますが、SP_CHC より多くのアルケンと酸素含有化合物を持っています.

SP_NCHC で 8 種類のグループ コンポーネントしか検出されなかったのは興味深いことです。 .ただし、SP_CHC には 17 種類のグループ コンポーネントが存在します。 . CHC は、C-O 結合の破壊と、フェノール化合物およびエステル化合物の生成に有益であることが示されています。 SP_CHC 中のフェノールの総相対含有量 (TRC) SP_NCHC よりも大幅に高い 、ほとんどのフェノールにはベンゼン環が含まれています。対照的に、SP_CHC のアルカンとアレーンの TRC SP_NCHC よりもかなり低い .

これらの結果は、ER 内のほとんどの COBB が MSSB で水素化分解されたことを示しています。言い換えれば、MSSB は ER の高分子部分の CHC に対して非常に活性が高く、フェノールとアルコールを形成することが証明されました。 SP_CHC 中のフェノールの高い TRC SP_NCHCよりも FTIR 分析の結果と一致しています。

これらの調査結果は、ジャーナル Fuel に最近掲載された、活性で分離可能な磁性固体超塩基を介した Naomaohu 亜炭からの抽出残渣の接触水素化変換というタイトルの記事に記載されています。 この作業は、中国鉱業大学の Min Zhang、 Xian-Yong Wei、 Zheng Yang、 Dao-Guang Teng、 Yan Xue、 De-Wu Meng、および Zhi-Min Zong によって実施されました。