超声波辅助热解生物油改性MCM-41分子筛负载NiO催化剂制备方法及应用的制作方法
【专利摘要】超声波辅助热解生物油改性MCM-41分子筛负载NiO催化剂制备方法及应用属于生物油改性技术；将用分析纯的Ni(NO3)2·6H2O与去离子水配制的硝酸镍溶液在45℃下超声处理，同时将占硝酸镍溶液总重量8％的MCM-41分子筛固体粉末加入到硝酸镍溶液中，加入结束后继续超声处理30分钟，然后静置30分钟，再在100±5℃下烘干、粉碎、过40目筛，在550℃下焙烧3小时，得催化剂；将所述催化剂用于热解生物油及热解生物油模拟物改性；本催化剂制备过程要求条件适中，不苛刻，便于操作，负载的NiO颗粒粒径大小均匀，分散性好，催化裂解作用效果明显，积碳率低。
【专利说明】超声波辅助热解生物油改性MCM-41分子筛负载NiO催化剂制备方法及应用
【技术领域】
[0001]本发明属于生物油改性领域，主要涉及一种超声波辅助热解生物油改性MCM-41分子筛负载NiO催化剂制备方法及应用。
【背景技术】
[0002]生物质热解是生物质利用的重要方式之一，但该过程会不可避免地产生焦油等副产品，如果不加以有效利用，不仅降低了生物质资源的利用率，而且还对生产设备造成一定损害，甚至造成对环境的污染。目前通过催化的方法对生物质焦油提质改性，可以使其成为一种极好的液体燃料和化工原料，且具有催化改性成本较低、易操作、安全性好的特点。
[0003]催化剂是生物油催化改性的技术关键点。当前科研工作中所选用的催化剂大多为H-ZSM-5，该催化剂属于微孔分子筛，生物油中的大分子无法通过，易积碳、寿命短。另外，传统常用负载方法中的初步润湿浸溃法相对简单易行，但利用该法制得的催化剂通常会出现负载物的团聚现象，且活性组分在载体上的分布不均匀。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是针对上述现有技术存在的问题，研发一种用超声波辅助的方法制备负载均匀NiO的MCM-41分子筛催化剂制备方法，使所述催化剂的NiO颗粒直径均在15-21纳米范围内，且在分子筛上分布较均匀，达到催化剂的使用寿命长、催化剂制备工艺简单、操作简易方便、对热解生物油及热解生物油模拟物催化改性效果好的目的。
[0005]本发明的目的是这样实现的:
[0006]一种超声波辅助热解生物油改性MCM-41分子筛负载NiO催化剂制备方法，所述方法步骤如下:
[0007](I)用分析纯的Ni (NO3)2.6H20与去离子水配制浓度为0.lmol/L的硝酸镍溶液；
[0008](2)将该硝酸镍溶液于45°C下进行超声处理，所述超声频率为90Hz，同时将占硝酸镍溶液总重量8%的MCM-41分子筛固体粉末以lg/5min的速度加入到硝酸镍溶液中，边加入边搅拌；在MCM-41分子筛固体粉末全部加入后，继续超声处理30分钟，超声处理结束后，静置30分钟，然后于100±5°C下烘12-16小时，得催化剂；
[0009](3)将催化剂室温冷却后碾碎，过40目筛；
[0010](4)将过筛后的催化剂在550°C下焙烧3小时；所得催化剂的NiO颗粒直径在15-21纳米范围内，且在载体上均匀分布。
[0011]所述的超声波辅助热解生物油改性MCM-41分子筛负载NiO催化剂的应用:将所述催化剂用于热解生物油及热解生物油模拟物催化改性，所述催化改性方法是:将催化剂放入石英管中下部，称量接收瓶和蒸馏头的重量，备用；然后将内装催化剂的石英管放入温度为20°C的管式炉中，通入氮气，开始加热，氮气流速为20ml/min，升温至催化反应温度350°C，维持30分钟后，用注射泵进样，进样速率为20ml/h，进样量为IOml ;反应结束后，停止进样，继续通入氮气，在接收瓶中不再有气体时，取下接收瓶和蒸馏头分别称重，计算液体产物得率。
[0012]本发明选用的MCM-41为介孔分子筛，可对热解生物油改性达到更好的作用，尤其是其中的大分子成分，可以通过MCM-41裂解为小分子物质，同时，MCM-41具有大吸附容量、高比表面积和可调节的孔径和酸度，更有利于分子的扩散，通过负载金属氧化物处理，可进一步提高其催化性能。将超声波引入制备过程，可以有效防止负载物的团聚，减小活性组分的粒径，且使其在载体上均匀分布，提高了催化剂的催化性能，其特点是:
[0013](I)制备负载型催化剂时，载体选用介孔分子筛MCM-41，利于对热解生物油中大分子进行裂解；
[0014](2) NiO的加入提高了催化剂的性能；
[0015](3)催化剂制备过程要求条件适中，不苛刻，便于操作；
[0016](4)负载的NiO颗粒粒径小且均匀，分散性好；
[0017](5)对热解生物油及热解生物油模拟物的的催化裂解作用效果明显，积碳
[0018]率低。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是松子壳热解焦油恶性组分的变化示意图；
[0020]图2是松子壳热解焦油良性组分的变化示意图；
[0021]图3是热解生物油模拟物甲苯的转化率变化曲线示意图；
[0022]图4是热解生物油模拟物愈创木酚的转化率变化曲线示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面对本发明实施方案进行详细描述。
[0024]一种超声波辅助热解生物油改性MCM-41分子筛负载NiO催化剂制备方法步骤如下:
[0025](I)用分析纯的Ni (NO3)2.6H20与去离子水配制浓度为0.lmol/L的硝酸镍溶液；
[0026](2)将该硝酸镍溶液于45°C下进行超声处理，所述超声频率为90Hz，同时将占硝酸镍溶液总重量8%的MCM-41分子筛固体粉末(以NiO负载量为6%计算而得)以lg/5min的速度加入到硝酸镍溶液中，边加入边搅拌；在1011-41分子筛固体粉末全部加入后，继续超声处理30分钟，超声处理结束后，静置30分钟，然后于100±5°C下烘12-16小时，得催化剂；
[0027](3)将催化剂室温冷却后碾碎，过40目筛；
[0028](4)将过筛后的催化剂在550°C下焙烧3小时；所得催化剂的NiO颗粒直径在15-21纳米范围内，且在载体上均匀分布。
[0029]所述的超声波辅助热解生物油改性MCM-41分子筛负载NiO催化剂的应用:将所述催化剂用于热解生物油及热解生物油模拟物催化改性，所述催化改性方法是:将催化剂放入石英管中下部，称量接收瓶和蒸馏头的重量，备用；然后将内装催化剂的石英管放入温度为20°C的管式炉中，通入氮气，开始加热，氮气流速为20ml/min，升温至催化反应温度350°C，维持30分钟后，用注射泵进样，进样速率为20ml/h，进样量为IOml ;反应结束后，停止进样，继续通入氮气，在接收瓶中不再有气体时，取下接收瓶和蒸馏头分别称重，计算液体产物得率。
[0030]通过对热解生物油及热解生物油模拟物甲苯和愈创木酚大量实验表明，该催化剂及其应用对热解生物油及其几种成分都起到较好的催化裂解作用，且积碳率相对较低，产生了良好的技术效果。
[0031]表1松子壳热解生物油改性前后性质对比
[0032]
【权利要求】
1.一种超声波辅助热解生物油改性MCM-41分子筛负载NiO催化剂制备方法，其特征在于:所述方法步骤如下: (1)用分析纯的Ni(NO3)2.6H20与去离子水配制浓度为0.lmol/L的硝酸镍溶液； (2)将该硝酸镍溶液于45°C下进行超声处理，所述超声频率为90Hz，同时将占硝酸镍溶液总重量8%的MCM-41分子筛固体粉末以lg/5min的速度加入到硝酸镍溶液中，边加入边搅拌；在1011-41分子筛固体粉末全部加入后，继续超声处理30分钟，超声处理结束后，静置30分钟，然后于100±5°C下烘12-16小时，得催化剂； (3)将催化剂室温冷却后碾碎，过40目筛； (4)将过筛后的催化剂在550°C下焙烧3小时；所得催化剂的NiO颗粒直径在15-21纳米范围内，且在载体上均匀分布。
2.一种如权利要求1所述的超声波辅助热解生物油改性MCM-41分子筛负载NiO催化剂的应用，其特征在于:将所述催化剂用于热解生物油及热解生物油模拟物催化改性；所述催化改性方法是:将催化剂放入石英管中下部，称量接收瓶和蒸馏头的重量，备用；然后将内装催化剂的石英管放入温度为20°C的管式炉中，通入氮气，开始加热，氮气流速为20ml/min,升温至催化反应温度350°C，维持30分钟后，用注射泵进样，进样速率为20ml/h，进样量为IOml ;反应结束后，停止进样，继续通入氮气，在接收瓶中不再有气体时，取下接收瓶和蒸馏头分别称重，计算液体产物得率。
【文档编号】C11C3/00GK103949281SQ201410186146
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月26日 优先权日:2014年4月26日
【发明者】秦丽元, 蒋恩臣, 李爽, 孙焱 申请人:东北农业大学