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费托合成(Fischer-Tropsch synthesis,FTS)是非石油路线制取高附加值化学品的重要途径之一。基于我国“富煤、贫油、少气”的能源特点,发展费托合成制取化学品工艺技术对于均衡利用国家资源、缓解我国石油资源日益紧缺、保障国家能源战略安全具有重要意义。Fe基催化剂因其价格低廉,具有高的催化活性、适应温度范围广、烯烃选择性高等优点而备受关注。但Fe基催化剂水煤气变换(Water Gas Shift,WGS)反应较强,产物中CO2的选择性较高;同时,烃组成受Anderson-Schulz-Flory(ASF)分布限制,产物分布宽泛,目标产物选择性难以提高。如何有效抑制副产物如C02的生成,提高目标产物选择性成为该过程研究的热点和难点。费托合成初级产物富含烯烃,初级烯烃易再吸附,进而发生加氢、异构化和链增长等二次反应,导致烯烃选择性下降;此外,WGS反应活性受H2O的吸附影响显著。基于费托合成产物分布的特点,通过调控Fe基催化剂的表面亲疏性,影响初级烯烃、H2O的吸附行为,实现产物调控的目的。基于此,本文设计了具有双疏、亲水特性的Fe基催化剂,结合N2吸附-脱附、XRD、SEM-EDX、TEM、接触角测量、TG-DSC、FT-IR、XPS、H2-TPR、CO-TPD 等表征手段,系统研究了反应前后催化剂的物化性质及其CO加氢性能,探究了亲疏改性对产物分布的影响规律及作用机理,主要研究内容和结果如下。(1)采用水热法-Stober法-硅烷化反应制备了具有双疏性质的Fe3O4@SiO2-PFTS催化剂。研究了 Fe3O4、Fe3O4@SiO2和Fe3O4@SiO2-PFTS催化剂对CO加氢催化活性和产物分布的影响。结果表明,Fe3O4@SiO2、Fe3O4@SiO2-PFTS催化剂与Fe3O4相比,CO加氢活性显著下降;疏水改性显著降低了 WGS反应活性,CO2的选择性从44%降低至12%;经SiO2包覆和PFTS的修饰后,催化剂的孔径变小,空间位阻效应增大,导致初级烃类产物在催化剂表面富集,加剧了烯烃二次反应,烯烃选择性下降。催化剂在线反应120h,核壳结构保持完整,结构稳定性较好,且仍具有较强的疏水性。(2)以羟乙基纤维素(HEC)作为改性剂制备的Fe3O4/HEC催化剂与Fe3O4相比,亲水性明显增强。在CO加氢反应中,未经其他碱性助剂改性,Fe3O4/HEC催化剂上烯烃选择性大幅度提高,C2=-C4=/C20-C40(O/P)值从0.58提高到4.79,相应的C2--CC4=的选择性提高了 13.59%;重质烃含量明显增加,C5+的选择性从14.14%提高到43.27%;CH4选择性下降了 13.14%。亲水改性的催化剂在提高烯烃选择性方面效果显著,同时促进了碳链的增长。且该催化剂制备方法简单,重现性好;催化剂在线反应120 h,具有较好的稳定性。