磁性Mo/HZSM-5@SiO2@Fe3O4催化剂优化煤催化热解与磁选回收

本文主要探讨了磁性Mo/HZSM-5@SiO2@Fe3O4催化剂在低阶煤炭资源催化热解过程中的应用及其优化策略。低阶煤炭资源因其丰富性和环保需求，催化热解成为提升其能源效率的关键途径。然而，传统的热解技术面临着焦油产率低、重质组分含量高以及催化剂回收困难等问题。 研究人员设计并制备了一种磁性核壳型载体HZSM-5@SiO2@Fe3O4（简称HSF），通过调控SiO2隔热包覆层的层数、热处理温度和时间，以及HZSM-5载体的包覆结构，来优化HSF的磁性性能。实验中，以补连塔煤为研究对象，磁性Mo/HSF催化剂表现出显著的催化活性，尤其在提高焦油产率和质量方面有重要作用。 研究发现，随着SiO2包覆层数的增加，SiO2@Fe3O4的饱和磁化强度和磁选回收率会逐渐降低。然而，当包覆层数为2层时，这种下降趋势相对较小。热处理条件的优化则显示，高温或长时间热处理会导致包覆的HZSM-5载体层磁性减弱，从而影响磁选回收率。以2层SiO2包覆的SiO2@Fe3O4作为磁核，5%Mo/HSF磁性催化剂显示出最佳催化性能，它能够显著提高焦油产率至10.8%，同时改善焦油成分，如苯类质量分数增加2.31%，酚类基本不变，脂肪烃质量分数增加8.44%，而稠环芳烃质量分数有所减少。 活性组分Mo的引入不仅提升了焦油的质量，还提高了煤气中甲烷和CO的比例，使煤气中甲烷体积分数达到50%以上。此外，初次使用Mo/HSF催化剂进行磁选回收，回收率可达90.3%。然而，随着磁选回收次数的增加，催化剂的活性和回收率下降明显，主要是由于催化剂表面的炭沉积和磁核的还原导致磁性减弱。 这篇论文提供了磁性催化剂在低阶煤炭催化热解中的有效策略，对于提高煤炭资源的利用效率和环境友好性具有重要意义。同时，对于催化剂的制备工艺优化和循环使用的研究，也为可持续的能源转化技术开辟了新的路径。