制備條件對煤臨氫液化催化劑晶相組成的影響

王昱心，李茂林，孫昱東

(中國石油大學(華東)化學工程學院，山東 青島 266580)

我國的能源格局是富煤少油，石油資源嚴重依賴進口，為國家能源安全帶來巨大挑戰。由于煤炭燃燒會產生大量有害氣體，嚴重污染環境，因此實現煤炭資源的清潔高效利用具有重大意義[1-3]。20世紀70年代以來，美國、德國、日本等發達國家相繼開發了新一代煤直接液化技術，可以在緩和的條件下提高煤液化油的收率。其中，有代表性的煤液化工藝包括美國SRC-Ⅱ工藝和H-Coal工藝、德國IGOR+工藝以及日本NEDOL工藝等[4-5]。中國神華也開發了煤直接液化工藝，建成了百萬噸級煤直接液化工藝示范裝置[6]。

催化劑是影響煤液化油收率的關鍵因素，鐵基催化劑因具有制備工藝簡單、重復利用性好、價廉環保等優點而被廣泛用于煤液化反應[7-8]。鐵基催化劑在煤液化過程中生成的磁黃鐵礦(Fe1-xS)是煤液化反應的主要催化活性相[9-11]。制備條件的不同會導致其生成磁黃鐵礦的晶相、結構、分散性等存在顯著差異，進而影響其催化活性：不同制備溫度會影響催化劑中鐵氧化合物前體的晶型，導致生成的磁黃鐵礦晶粒的結構、尺寸產生差異；不同制備時間會影響催化劑中鐵氧化合物前體的結晶度和晶相組成，導致生成的磁黃鐵礦晶粒的結構產生差異；鐵含量不同會使鐵氧化合物前體的分散性產生差異，從而影響生成的磁黃鐵礦的分散性[12-15]。研究發現，在較低制備溫度下合成的鐵氧化合物前體主要由α-FeOOH和γ-FeOOH晶相組成，由其制得的催化劑具有較高的比表面積，而且該鐵氧化合物前體在煤液化反應時容易轉化為細磁黃鐵礦[16]?！?br>