新型原位还原NiMo/Al-LDH催化剂催化褐煤乙醇可溶物加氢制备潜在航空燃料的研究

为解决传统煤液化技术中芳烃转化率低和环烷烃含量不足的问题，研究人员开发了新型NiMo/Al-LDH催化剂，通过原位还原法保留层状双氢氧化物（LDH）结构，实现了褐煤乙醇可溶物（ESP）高效加氢，环烷烃含量达21.7%，为煤基航空燃料生产提供了新策略。

　　

随着航空业快速发展，传统石油基航空燃料的供应压力日益加剧。中国作为"富煤少油"国家，亟需开发替代燃料技术。煤液化产物富含芳烃，理论上可通过加氢转化为航空燃料组分，但现有技术存在芳烃转化率低、目标产物环烷烃（cyclane）含量不足等瓶颈。

东南大学的研究团队创新性地采用层状双氢氧化物（Layered Double Hydroxide, LDH）为载体，通过原位还原法制备了NiMo/Al-LDH催化剂，避免了传统煅烧和硫化步骤对催化剂结构的破坏。该研究以褐煤热溶解获得的乙醇可溶物（ESP）为原料，对比了四种催化剂（NiMoS/γ-Al₂O₃、NiMoS/CSs、NiMoS/Al₂O₃和NiMo/Al-LDH）的性能。论文发表在《Journal of Analytical and Applied Pyrolysis》，为煤基高密度航空燃料开发提供了新思路。

关键技术包括：1）LDH基催化剂的低温原位还原制备；2）以二苯醚（DPE）为模型化合物的加氢脱氧活性测试；3）褐煤ESP的催化加氢反应体系优化；4）X射线光电子能谱（XPS）表征金属电子转移效应。

材料与方法
研究选用锡林郭勒褐煤（XLGL）为原料，通过热溶解获得ESP。创新性地采用尿素共沉淀法制备NiMo/Al-LDH前驱体，以NaBH₄原位还原替代传统煅烧工艺，保留了LDH的层状结构和大比表面积。对比催化剂通过浸渍法制备，反应在280°C、2.5 MPa H₂条件下进行。

结果与讨论
NiMo/Al-LDH展现出独特的优势：
1）孔径大于其他对比催化剂，有利于大分子芳烃扩散；
2）XPS证实Ni主要以金属态和NiMoO₄形式存在，存在明显的Ni→Mo电子转移；
3）对DPE加氢遵循直接脱氧路径，产物选择性显著不同；
4）ESP加氢后环烷烃含量达21.7%，优于石油基航空燃料标准（20%）。

结论
该研究证实LDH基催化剂独特的层状结构和金属协同效应可显著提升煤衍生芳烃加氢效率。通过原位还原策略避免了高温处理对催化剂结构的破坏，实现了活性金属的高度分散。这一成果不仅为煤基航空燃料生产提供了高效催化剂设计范式，也为其他重质芳烃转化体系提供了借鉴。未来研究可进一步优化LDH组成，探索其在连续反应器中的长期稳定性。