硼掺杂活性炭催化生物质与塑料共热解制芳烃

活性炭(AC)由于其发达的孔隙结构和官能团,被用作生物质和塑料催化裂解的催化剂或催化剂载体.然而,AC催化剂的催化活性较低,需对其进行改性处理以提高催化性能.本文利用固定床反应器探究了掺硼活性炭(BAC)催化剂催化玉米秸秆和高密度聚乙烯共热解过程中硼掺杂量、催化剂/原料质量比、共热解温度对产物产率及分布的影响规律.采用BET、FT-IR、NH3-TPD测试了AC与BAC催化剂的比表面积、孔容、表面官能团及酸性等性能,并采用XRD和XPS对BAC使用前后硼的晶体结构和存在形态进行了表征.结果表明,随着硼掺杂量的增加,BAC催化剂的比表面积和孔径逐渐降低,表面官能团无明显变化,而强弱酸量显著增加.使用后的BAC催化剂中硼主要以B—O键的形式存在,BC3衍射峰消失,出现了B—C弱衍射峰.随着硼掺杂质量分数从0.5％增至3.0％,单环芳烃的含量先升高后降低,而多环芳烃的含量呈现出与单环芳烃相反的变化趋势.当硼掺杂量为1.0％、共热解温度为600℃和BAC催化剂/原料质量比为1.25时,单环芳烃含量达到最大值44.18％,此时多环芳烃的含量为19.75％.此外,硼的存在能有效抑制焦炭沉积,提高催化剂的寿命.