NG石墨烯文献报告

ChenX,BaoX,etal.N-dopedgrapheneasanelectrondonorofironcatalystsforCOhydrogenationtolightolefins[J].ChemicalCommunications,2015,51(1):217-220.〔IF=6.834〕·合成气制低碳烯烃的重要意义·费托合成制低碳烯烃的缺点:ASF分布；·采用铁基催化剂制低碳烯烃时的特点:低本钱；能有效提上下碳烯烃的选择性；对载体和助剂的电子特性很敏感；Introduction在制低碳烯烃的过程中Na和K助剂作为给电子体〔electrondonor〕不同载体如二氧化硅，三氧化二铝，碳材料和沸石等；它们与催化剂活性中心的电子相互作用对产物选择性的影响至关重要“……carbonmaterialhaveattachedgreatattentionasthepotentialcandidatebecauseoftheiruniquestructuralandelectronicproperties……”·将铁限制在碳纳米管内与铁负载在碳纳米管外表对费托合成的产物选择性有很大的影响;〔electronicenvironment)·石墨烯被用作载体；优点是比外表积大，具有特殊的电子效应。缺点是纯的石墨烯呈化学惰性

Introduction掺杂入氮元素的石墨烯能够有效的为铁基催化剂提供电子，进而提高了合成气制低碳烯烃的性能

文章的结构Fe/NG制备FTS活性测试Fe/NG催化剂的微观结构；此催化剂下合成气产烯烃表现出高活性与高选择性N掺杂入催化剂对其活性位的影响ICP-OES、TEM、XRDXAS、XANES、XAFS、XRD文章的思路确定了Fe/NG催化剂的形貌进行FTS活性测试N的掺杂对催化剂性能的影响制备Fe/XC-N催化剂来进一步考察N的影响为理解N对反响影响的本质，研究Fe/NG催化剂的活性位NFe/NG的制备Li3N四氯化碳溶剂热法250℃×10h1:1乙醇水溶液Fe/NG超声辅助浸渍Feloadings:8wt%三聚氯氰NGNitrogencontent：4.5，8.4，16.8〔N/C原子比〕硝酸铁12ICP-OES:确认了催化剂中铁的负载量约为8%TEM&HRTEM：Fe/NG催化剂和NG一样保持了纳米薄片结构,这样的结构使得纳米粒子充分分散XRD:分散的纳米粒子为Fe2O3相XPS:表征了氮元素的掺杂水平和C-N键构型。合成的NG的氮含量有4.5%,8.4%,16.4%(N/C)三类TheRanmanspectra:说明了氮元素掺杂入石墨烯Fe/NG形貌结构表征定量了各催化剂样品上铁的担载量反响前催化剂上的分散相为Fe2O3相；N的掺入使得铁粒子更好的分散XRDFe/NG催化剂的形态和结构Fig.1NG和Fe/NG样品的形态和结构。(a)NG16.4.的TEM图像(b)反响前Fe/NG16.4的TEM图像(c)反响前Fe/NG16.4的HRTEM图像；红色标注区域展示的是Fe2O3纳米粒子在石墨烯纳米薄片上的分散情况；插图是Fe2O3纳米粒子的面积分布图Fe/NG样品在进行TEM测试前首先在350℃氩气中处理了1hFe/NG仍保持了和NG样品一样的纳米薄片结构：HRTEM图像说明Fe/NG纳米片结构使得纳米粒子充分分散，平均面积是4nm实验局部固定床反响器：H2/CO=1:1，温度为340℃，GHSV=5000h-1反响压力为0.5MPa反响尾气在线分析：Agilent7890ATableS3.ThecatalyticperformanceofFe/NGsamplesforCOhydrogenation.FTS反响性能

Reactioncondition:100mgcatalyst,Feloading=8wt.%,GHSV=5000h-1,H2

:CO=1:1,340℃,a.P=0.5MPa,b.P=1.0MPa.使用Fe/NG催化剂在0.5MPa下合成气生成低碳烯烃的选择性约为50%；参加更多的氮提高了CO转化率〔促进了铁的分散〕；XRD图和文献提高氮的掺杂量会限制碳链的增长，使甲烷选择性升高。TableS4.ThecatalyticperformanceofFe/XCandFe/XC-NforCOhydrogenation.Reactioncondition:100mgcatalyst,Feloading=8wt%,GHSV=5000h-1,H2

:CO=1:1.340℃,a.

P=0.5MPa,b.P=1.0MPa.Fe/XC低碳烯烃的选择性在0.5MPa与1MPa只有29.0%和17.5%,而当使用Fe/XC-N时提高到35.6%和35.9%Fe负载于NG与XC-N载体，低碳烯烃选择性有很大差异的原因是什么？TableS1.CompositionofNGsamples,XC-72andXC-NestimatedbyXPS.在相同反响条件下，烯烃选择性的差异可能是因为NG含有更高的氮含量；同时也进一步证明了在石墨烯中掺杂氮能提上下碳烯烃的选择性结论Fig.2TheperformanceofCOhydrogenationtolightolefinsbyFe/NGcatalysts.TheproductdistributionofCOhydrogenationbyFe/NG4.5

(a)Fe/NG8.4

(b)andFe/NG16.4

(c)atvariousreactiontemperatureandpressure.(d)C2=–C4=

selectivityofFe/XC,Fe/XC–NandFe/NG16.4atvariousreactiontemperatureandpressure.Reactioncondition:100mgcatalyst,Feloading=8wt%,GHSV=5000h-1,H2:CO=1:1.随着空速降低，CO的转化率有显著的增加，低碳烯烃的选择性仍保持较高水平Fe/NG催化剂下进行的反响在超过90h的过程中维持了较高的低碳烯烃选择性XAS:反响前Fe/NG与Fe/XC样品均形成Fe2O3；N使NG上的电子转移给FeXANES：Fe/NG催化剂和NG一样保持了纳米薄片结构,这样的结构使得纳米粒子充分分散XRD〔反响后〕：与Fe/XC催化剂相比Fe/NG催化剂有更多复原过的铁；反响后Fe/NG催化剂中铁主要呈低价态Fe7C3和HäggFe5C2反响前后催化剂的结构和电子特性NormalizedXASofFeL-edgeoforiginalFe/NGandFe/XCsamplesmeasuredinatotalelectronyield(TEY)mode.ThesampleswastreatedinArat350°Cfor1hbeforeXAStests.Fe2O3的特征Fe的L3,2-edge峰反响前Fe/NG与Fe/XC样品均形成Fe2O3Fe/NG样品的Fe的L3,2-edge峰与Fe/XC样品相比有显著的降低，并且随着氮元素含量的增加而进一步减小。此结果说明N使NG上的电子转移给Fe〔3d轨道被电子填充〕XASXRDpatternsofFe/NGandFe/XCsamplesafterreaction.Fe7C3的特征峰：42.6°和44.9°HäggFe5C2的特征峰：43.4°和44.9°Fe/NG-FT样品中这些分布较宽，强度较弱的峰说明这些碳铁化合物在反响后仍是高度分散的。确认了Fe/NG样品反响后仍保持了低的化学价态XRDNormalizedXANESspectraofFeK-edgeofFe/NGandFe/XCsamplesafterreactioncomparedwithstandardFefoilandFe2O3samples.XANESFe/NG催化剂与Fe/XC催化剂相比有更多的复原态铁XRD，XANES，XAFS相互印证了这一点Fourier-transformedk3-weightedEXAFSsignalofFe/NGandFe/XCsamplesafterreactioncomparedwithstandardFefoilandFe2O3samples.XAFSFe-C键在1.4AFe-Fe2.1AFe-O1.4AFe-O-Fe2.6A符合Fe2O3相的特征N元素的含量的提高限制了碳链增长；石墨烯中的N原子提高了低碳烯烃的选择性；CO转化率随着Fe/NG催化剂N含量的增加而提高N促进了金属粒子的分散N促进了电子由NG转移到FeN掺杂石墨烯通过提供电子使Fe粒子