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开发生物航油替代传统石化航油对于节能减排和低碳经济具有重要意义。微藻具有生长速度快和油脂含量高的特点,故利用微藻油脂转化制生物航油(C8-C16)成为国内外研究热点。本文通过量子化学计算揭示了微藻油脂典型成分的脱氧断键机理,制备了沸石咪唑金属骨架镍基催化剂和镍基介孔Y分子筛催化剂,提高了微藻油脂脱氧断键制备生物航油产物的转化率和产物选择性。本文以微藻油脂典型成分十六脂肪酸为例,基于其脱氧断键主要产物为十五烷烃的实验结果,通过量子化学计算揭示了其脱氧断键的竞争反应机理。提出十六脂肪酸脱氧断键的两条竞争反应路径,计算得到其中间产物和终端产物的化学键级键长和反应能垒。当NiH加成到羰基中的碳原子上时,羰基碳原子与邻位碳原子的键长由0.08007 nm拉长为0.08132 nm,有助于十六脂肪酸的脱羧反应;同时Ni-H加成到羰基中碳原子上的反应焓变为-40.75904 KJ/mol,低于Ni-H加成到羰基中氧原子上的反应焓变158.76714 KJ/mol,故脱羧反应更倾向于沿Ni-H加成到羰基中的碳原子路径进行。本文制备了沸石咪唑金属骨架镍基催化剂,研究了微藻生物质及其水热提取油脂催化脱氧断键制航油的转化率和选择性。利用XRD、XPS、SEM、BET等表征了催化剂的微观理化特性:当沸石咪唑金属骨架负载镍金属后,金属骨架中的碳氧钴含量降低而镍含量提升为22.25%,XRD特征峰出现偏移并且强度有所减弱,这是因为金属骨架中钴的电子部分转移给成功担载的镍金属。采用微藻水热提取油脂(微藻细胞中C50-C60的甘油三酸脂经亚临界水解提取得到C16-C24的脂肪酸)经沸石咪唑金属骨架镍基催化剂脱氧断键,制得航油产物的转化率和选择性分别为90.51%和37.83%,显著高于微藻生物质直接催化转化制备的航油产物。为了解决沸石咪唑金属骨架镍基催化剂的酸性不足问题,本文制备了具有酸性中心的镍基介孔Y分子筛催化剂并进行了微观理化表征,采用该催化剂将微藻水热提取的油脂脱氧断键显著提高了航油产物的转化率和选择性。微藻水热提取的油脂在镍基梯度介孔Y分子筛催化剂作用下在390℃时得到航油产物转化率为99.72%,选择性提高到50.79%,其中烷烃选择性达到43.21%。