甲醇水蒸汽制氢低铜催化剂制备及其性能

采用浸溃法制备了具有较低铜含量的甲醇水蒸汽转化制氢Cu/ZnO2/ZrO2/Al203催化剂,并用X射线衍射(XRD)表征其性能,考察了Zr含量对催化活性的影响,优选出Cu/Zn/Al/Zr物质的量比为1/1/5.6/0.2的Cu1Zn1Al5.6Zr0.2催化剂.对比实验表明,Cu1zn1Al5.6Zr0.2用于甲醇水蒸汽转化制氢反应活性与工业催化剂相当,二氧化碳选择性高于工业催化剂: Cu1Zn1Al5.6Zr0.2催化剂中CuO质量含量仅为16.87%,只有工业催化剂的三分之一.正交实验表明,Cu1Zn1 AJ5.6Zr0.2催化剂较为适宜的反应条件为:温度245℃,水/醇比1.5,液体质量空速2 h-1.经100 h连续实验,Cu1 Zn1 Al5.6 Zr0.2催化剂对甲醇蒸汽转化反应活性稳定在90%左右.     

甲醇水蒸汽转化制氢Cu1Zn1Al3.2催化剂研究

采用浸渍法制备了一系列CuxZnyAlz催化剂,考察了催化剂焙烧温度和组成对甲醇水蒸汽转化制氢反应性能的影响, 用TG-DTA、XRD和SEM等方法对催化剂性能进行了表征.结果表明:400℃焙烧、Cu/Zn/Al配比(摩尔)为1:1:3.2时,制备的Cu1Zn1Al3.2催化剂具有良好催化性能;Cu1Zn1Al3.2催化剂较为适宜的反应工艺条件为:反应温度240～250℃,水/醇比1.1～1.3,液体质量空速1～2 h-1;甲醇转化率达到100%,二氧化碳选择性大于97%.本研究制备的Cu1Zn1Al3.2催化剂中CuO 含量仅为24.53%(质量),约为通常共沉淀法制备的Cu/Zn/Al催化剂的CuO 含量的50%,但Cu1Zn1Al3.2催化剂对甲醇水蒸汽转化制氢反应性能与共沉淀法相当.为甲醇水蒸汽转化制氢技术用于燃料电池用氢和中小规模制氢过程提供依据.     

催化剂组成对酸-碱交替沉淀法制备铜基甲醇合成催化剂的影响

采用酸-碱交替沉淀法制备了一种新型的低压甲醇合成催化剂。研究了催化剂组成的影响。当Al和Zr含量固定,随着Cu/Zn摩尔比的增加,催化剂活性先升高后下降,当Cu/Zn摩尔比为1时,活性最高。XRD结果表明,Cu/Zn摩尔比为1时制备的催化剂CuO与ZnO组分间相互均匀分散程度最大。Zr较明显地提高催化剂的活性和耐热性,Mn对催化剂的耐热性提高有一定的作用,La和Ce对提高催化剂活性的作用不大。     

CuO/ZnO/Al_2O_3应用于合成气催化合成甲醇

采用溶胶-凝胶法制备了Cu O/Zn O/Al2O3,以合成气合成甲醇为探针反应,评价其催化活性。在一定实验条件下,Cu O/Zn O/Al2O3与丹麦托普索MK-121型催化剂对比实验,结果表明:Cu O/Zn O/Al2O3平均甲醇质量收率为3.453 g/(g?cat?h),稍微大于MK-121的3.379 g/(g?cat?h),已接近或达到国外进口催化剂的性能。通过XRD、DSC等检测手段,分别检测了MK-121、Cu O/Zn O/Al2O3和长周期反应后的Cu O/Zn O/Al2O3,发现Cu O/Zn O/Al2O3、MK-121的微观结构很相似,金属离子之间存在协同效应。催化剂失活后,晶体粒径明显增大,出现了Zn O的特征衍射峰,是催化剂飞温造成的,为合成甲醇催化剂国产化提供了基础数据和实验依据。     

共沉淀法制备CO2合成甲醇铜基催化剂的性能研究

以铜基CO合成甲醇催化剂为基础,通过调整催化剂组成、沉淀剂种类、沉淀方式、沉淀条件、陈化时间及焙烧温度等制备铜基CO2合成甲醇催化剂。利用固定床反应器考证催化剂合成条件对CO2合成甲醇铜基催化剂活性、选择性的影响规律。采用组分间均匀分散的共沉淀法在Cu/Zn(χ/χ)=l、Al2O3为10%(ω)、Na2CO3为沉淀剂、75℃、pH=8条件下沉淀并陈化2 h,350℃焙烧4 h的催化剂性能最佳,CO2转化率为20.13%,甲醇选择性为31.25%。     

稀土助剂Pr改性Cu/Zn/ZrO2合成甲醇催化剂的催化性能

采用共沉淀法制备了Cu/Zn/ZrO2催化剂,并以稀土元素镨(Pr)为助剂添加不同含量对其进行改性。通过XRD、H2-TPR、CO2-TPD等表征手段考察了稀土助剂Pr2O3的含量对Cu/Zn/ZrO2催化剂结构的影响。在固定床连续流动反应装置上考察了5种助剂含量改性的Cu/Zn/ZrO2催化剂对CO2加氢合成甲醇反应的催化性能。结果表明:加入稀土助剂后,催化剂的表面碱性明显增强,有效地促进了活性组分的分散,稳定了催化剂的活性中心。当Pr2O3的含量为3%时,Cu/Zn/ZrO2催化剂催化活性最佳。     

NC501-1型甲醇合成催化剂通过鉴定

由南京化学工业 (集团 )公司研究院研究开发的 NC50 1 - 1型甲醇合成催化剂 ,最近在南京通过了江苏省石化厅组织的技术鉴定。NC50 1 - 1型催化剂适用于以煤、油、天然气为原料的低压合成甲醇装置。其技术优点为 :( 1 )在Cu O- Zn O- Al2 O3体系中添加适宜的助剂 ;( 2 ) Cu∶Zn与 Al2 O3含量配比合理 ;( 3)采用特殊的 Al2 O3作为载体。主要技术性能指标符合 Q/32 0 0 0 0 NH1 1 4- 1 996标准 ,催化活性≥ 1 1 .1 0 g/ml·h,耐热后活性≥ 0 .85g/ml·h,径向抗压碎强度≥1 85N/cm。性能测试表明 ,在不同的温度、压力、空速等条件下 ,N…     

Cu/Zn比对CuO/ZnO/ZrO_2催化CO_2加氢合成甲醇性能的影响

研究了不同Cu/Zn摩尔比对CO2加氢合成甲醇催化性能的影响。采用草酸凝胶共沉淀法制备了一系列不同Cu/Zn摩尔比的Cu O/Zn O/Zr O2催化剂,考察不同温度及Cu/Zn摩尔比对催化性能的影响,并结合X射线衍射(XRD)、N2物理吸附、程序升温还原(H2-TPR)和程序升温脱附(H2/CO2-TPD)技术对催化剂的结构和性质进行表征。结果表明:适宜的Cu/Zn摩尔比可以提高催化剂的反应性能。在513 K,2.0 MPa,n(H2)/n(CO2)=3/1和GHSV=4 800 h-1反应条件下,当R(Cu/Zn)=4时,Cu O/Zn O/Zr O2催化剂反应性能最好,CO2转化率高达17.8%,甲醇选择性高达67.8%。     

铜基甲醇合成催化剂的TPR研究

采用并流共沉淀法制备了一系列具有不同Cu/Zn的甲醇合成催化剂。通过活性测试可知,并流法所制备的催化剂最佳Cu/Zn大约为5/4。催化剂TPR研究表明 , 当铝含量固定时，具有最佳Cu/Zn（即5/4）的铜基催化剂，其主还原温度最低。考察了在不同pH值时进行并流共沉淀所制备的催化剂的TPR，表明沉淀时的pH值对催化剂的结构有很大影响，并对其本质原因进行了深入探讨。另外，考察了铝含量对催化剂还原行为的影响以及在不同升温速率下催化剂TPR的差异。     

浆态床合成二甲醚用CuZnAlSi催化剂的完全液相法制备及表征

采用完全液相法制备了不同SiO₂含量的二甲醚(DME)合成CuZnAlSi双功能催化剂,并在浆态床反应器中评价其催化反应活性,通过in-situ XPS、XRD、BET、NH₃-TPD等方法对其物理化学性能进行研究。结果表明,CuZnAl催化剂中加入SiO₂组分,能够促进活性组分Cu的分散,并通过与AlOOH的作用调变催化剂的孔结构和表面酸性,从而提高催化剂在DME合成反应中的活性。准原位 XPS表征结果显示,还原后的催化剂表面Cu⁰和ZnO共同构成DME合成反应中的甲醇合成活性中心。SiO₂的加入可能导致Cu、Zn和Al组分间的相互作用减弱,催化剂稳定性降低。     

甲醇水蒸汽重整制氢催化剂制备的研究

针对燃料电池用氢制备用于甲醇水蒸汽重整制氢的Cu/Zn/Al系列催化剂,研究催化剂组成、制备方法对催化剂性能的影响。利用热分析和X射线衍射等分析手段对催化剂前驱体和焙烧后催化剂样品进行分析和表征。结果表明，铜基催化剂对甲醇水蒸汽重整制氢反应有较好的活性和选择性，合适的组成是Cu、Zn和Al的原子质量百分比为45∶45∶10和47.5∶47.5∶5，210 ℃反应转化率达到100%；并流共沉淀法和热分解法制备的催化剂都具有较好的催化性能。     

Cu/ZnO/AlOOH catalyst for methanol synthesis through CO<Subscript>2</Subscript> hydrogenation

Catalytic conversion of CO₂ to methanol is gaining attention as a promising route to using carbon dioxide as a new carbon feedstock. AlOOH supported copper-based methanol synthesis catalyst was investigated for direct hydrogenation of CO₂ to methanol. The bare AlOOH catalyst support was found to have increased adsorption capacity of CO₂ compared to conventional Al₂O₃ support by CO₂ temperature-programmed desorption (TPD) and FT-IR analysis. The catalytic activity measurement was carried out in a fixed bed reactor at 523 K, 30 atm and GHSV 6,000 hr^?1 with the feed gas of CO₂/H₂ ratio of 1/3. The surface basicity of the AlOOH supported Cu-based catalysts increased linearly according to the amount of AlOOH. The optimum catalyst composition was found to be Cu : Zn : Al=40 : 30 : 30 at%. A decrease of methanol productivity was observed by further increasing the amount of AlOOH due to the limitation of hydrogenation rate on Cu sites. The AlOOH supported catalyst with optimum catalyst compositions was slightly more active than the conventional Al₂O₃ supported Cu-based catalyst.     

Microwave-hydrothermal synthesis and characterization of nanostructured copper substituted ZnM2O4 (M = Al, Ga) spinels as precursors for thermally stable Cu catalysts

Nanostructured Cu(x)Zn(1-x)Al(2)O(4) with a Cu:Zn ratio of ?:? has been prepared by a microwave-assisted hydrothermal synthesis at 150 °C and used as a precursor for Cu/ZnO/Al(2)O(3)-based catalysts. The spinel nanoparticles exhibit an average size of approximately 5 nm and a high specific surface area (above 250 m(2) g(-1)). Cu nanoparticles of an average size of 3.3 nm can be formed by reduction of the spinel precursor in hydrogen and the accessible metallic Cu(0) surface area of the reduced catalyst was 8 m(2) g(-1). The catalytic performance of the material in CO(2) hydrogenation and methanol steam reforming was compared with conventionally prepared Cu/ZnO/Al(2)O(3) reference catalysts. The observed lower performance of the spinel-based samples is attributed to a lack of synergetic interaction of the Cu nanoparticles with ZnO due to the incorporation of Zn(2+) in the stable spinel lattice. Despite its lower performance, however, the nanostructured nature of the spinel catalyst was stable after thermal treatment up to 500 °C in contrast to other Cu-based catalysts. Furthermore, a large fraction of the re-oxidized copper migrates back into the spinel upon calcination of the reduced catalyst, thereby enabling a regeneration of sintered catalysts after prolonged usage at high temperatures. Similarly prepared samples with Ga instead of Al exhibit a more crystalline catalyst with a spinel particle size around 20 nm. The slightly decreased Cu(0) surface area of 3.2 m(2) g(-1) due to less copper incorporation is not a significant drawback for the methanol steam reforming.     

超细态CuO-ZnO-Al２Ｏ３催化剂的CＯ２＋Ｈ２反应性能

研究了草酸盐凝胶共沉淀法和碳酸氢铵并流共沉淀法对催化剂的表面形貌、晶相结构和还原性能的影响,结果表明草酸盐凝胶共沉淀法制备的催化剂表面比较规整,Cu、Zn、Al组分混合均匀。考察了Cu∶Zn比例与催化剂反应性能的关系,当Cu∶Zn接近1时,甲醇的选择性和产率最高,还原后的Cu颗粒度对甲醇产率有较大的影响。     

Cu/Zn/Al/Zr纳米纤维催化剂上的CO2加氢合成甲醇过程

A highly active Cu/Zn/Al/Zr fibrous catalyst was developed for methanol synthesis from CO₂ hydrogenation.Various factors that affect the activity of the catalyst,including the reaction temperature,pressure and space velocity,were investigated.The kinetic parameters in Graaf’s kinetic model for methanol synthesis were obtained.A quasistable economical process for CO₂ hydrogenation through CO circulation was simulated and higher methanol yield was obtained.     

用于低温液相合成甲醇的Cu/MgO/ZnO催化剂

采用并流共沉淀法制备了不同Cu:(Mg+Zn)及Mg:Zn摩尔比的铜基催化剂Cu/MgO/ZnO,用于低温液相甲醇的合成,并对比了Cu/ZnO及Cu/MgO催化剂,分析了催化剂中载体MgO的作用. 结果表明,MgO的引入有利于催化剂中Cu+的生成并均匀分散在载体中,可提高催化剂的催化活性. 以合成气CO+H2为原料,在443 K和5.0 MPa条件下,采用液体石蜡作溶剂,考察了催化剂的催化性能. 结果表明,Cu/MgO/ZnO催化剂的活性优于Cu/ZnO和Cu/MgO催化剂,且当Cu:Mg:Zn=2:1:1时催化性能最好,此时合成气中CO的转化率为63.56%,甲醇的选择性为99.09%,时空收率为5.413 mol/(kg×h). 分析了Cu/MgO催化剂在高温反应条件下的失活现象,认为铜烧结是其失活的主要原因.     

A Cu/Zn/Al/Zr Fibrous Catalyst that is an Improved CO<Subscript>2</Subscript> Hydrogenation to Methanol Catalyst

A series of Cu/Zn/Al/Zr CO₂ hydrogenation to methanol catalysts containing different ratios of Al/Zr were prepared using a co-precipitation procedure. SEM, TEM, and XRD characterization showed that all the catalysts comprised crystallites in a fibrous structure and their Cu/Zn crystallite dispersions were better than that of a commercial (COM) catalyst. It is suggested that the high dispersion and stability of the Cu/Zn crystallites due to the fibrous structure enhanced CO₂ hydrogenation, and the added Zr component further improved the catalyst. A 5% Zr addition gave a methanol space time yield 80% higher than that on the COM catalyst.     

1,4-丁二醇脱氢与顺酐加氢耦合催化剂

采用共沉淀法制备了不同配比的Cu-Zn-A1复合氧化物催化剂,利用XRD和TPR等表征技术及活性评价考察了催化剂各组分配比对催化剂性能的影响,并对各组分配比进行了优化。试验结果表明,Al的摩尔分数为20%,Cu/Zn摩尔比为0.5~2.0时,Cu-Zn-Al催化剂在常压下耦合法制备γ-丁内酯反应具有良好的活性。XRD表明灼烧后未经还原的催化剂活性组分为CuO。通过XRD、TPR及BET表征发现,适宜的Cu/Zn摩尔比可以提高催化剂比表面积,使CuO具有较高分散性及高的还原性能,从而有利于提高催化剂的选择性。     

助剂对微波辐射制备浆态床合成甲醇铜基催化剂性能影响

采用并流共沉淀法,在微波辐射老化的条件下,制备了CuO/ZnO/Al2O3/X（X=ZrO2,Fe2O3,MnO2）四元铜基合成甲醇催化剂,考察了第四组分元素对催化剂前驱体物相组成及浆态床合成甲醇性能的影响。通过XRD,TG,EDS等对催化剂及其前驱体的微观结构进行了表征。结果发现,助剂Zr、Fe、Mn的加入均不同程度的促进了Cu,Zn组分间的相互作用,有利于活性物相绿铜锌矿及锌孔雀石的生成。与CuO/ZnO/Al2O3三元催化剂相比,助剂ZrO2、Fe2O3、MnO2的加入均提高了催化剂合成甲醇的活性。其中ZrO2对铜基催化剂活性影响较大,CO转化率从43.51%提高到了59.18%,提高了36%;甲醇时空收率从256.9 mg/（gcat·h）提高到了372.8 mg/（gcat·h）,提高了45%。