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%。     

真空冷冻干燥制备TiO2粉体

异丙醇钛为钛源,采用溶胶-凝胶法合成TiO2湿凝胶,以真空冷冻干燥方法干燥处理,得到纳米TiO2冻干胶,并用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、BET氮气吸附脱附法、TG-DSC综合热分析仪、激光纳米粒度仪对样品表征,制备的TiO2冻干胶中比表面积最大为301.47 m2/g,其总孔容与平均孔径分别为0.189 cm3/g、2.503 nm。     

CeO2基催化剂在CO2和甲醇合成碳酸二甲酯中的研究进展

CO₂是主要的温室气体之一,发展CO₂化学转化技术是实现碳达标、碳中和战略目标的关键。利用CO₂和甲醇合成碳酸二甲酯(DMC)是近年来的研究热点,其中开发价廉、高效、高稳定性的催化剂是目前的难点。Ce O₂因优异的储放氧能力、丰富的氧空位及适宜的表面酸碱性,使得Ce O₂基催化剂得到广泛应用。综述了纯Ce O₂、负载型Ce O₂及Ce O₂基复合氧化物催化剂的催化性能,讨论了催化剂晶型和形貌、氧缺陷位及酸碱性对催化效率的影响,为进一步设计优化催化剂提供参考。     

CuO/SiO2催化剂用于CO2加氢合成甲醇的研究

采用等容浸渍法,分别以水、乙醇、丙酮为分散剂制备CuO/SiO2催化剂,用H2-TPR,H2-TPD技术及CO2加氢合成甲醇反应对催化剂还原性能、H2吸附性能和催化性能进行了研究.TPR结果表明,以水为分散剂制备催化剂时,CuO分散不均匀,且难还原;以丙酮为分散剂时,CuO分散较均匀,且易还原;以乙醇为分散剂时,CuO的分散性和还原性介于水与丙酮制得的催化剂之间.TPD结果表明,以乙醇、丙酮为分散剂制备催化剂时,只增加H2的吸附量,而不改变H2的吸附强度.CO2加氢反应的结果表明,以乙醇和丙酮做分散剂,有利于CO2转化率、甲醇产率的提高,同时降低了反应的甲烷化.随CuO含量增加,CO2的转化率和甲醇的产率得到了提高.     

改进的二步共沉淀法制备Cu/ZnO/Al2O3甲醇合成催化剂

采用改进的二步共沉淀法制备了Cu/ZnO/Al₂O₃甲醇合成催化剂。用XRD、SEM和BET等手段对催化剂结构和形貌进行了表征。采用流动固定床微型反应器在5.0 MPa和空速5 000 h^-1条件下,考察了其催化合成气合成甲醇的活性,并在同一条件下用一种工业催化剂做对比测试。结果表明,改进的二步法制备的甲醇合成催化剂结晶度较低,基本以无定形状态的固溶体形式存在,铜锌之间的协同作用大,催化剂粒度较小,尺寸分布较均匀,比表面积较大,催化剂单位面积活性达98.54 mg·m^-2。     

CO2加氢合成甲醇催化剂的研究进展

随着大气中CO₂浓度的增加,温室效应导致的全球变暖问题日益严重。CO₂加氢合成甲醇是CO₂循环利用的有效途径,在环保、能源等领域具有重要意义,其中高效催化剂的研制是实现该过程工业化的关键。本文从催化剂组成、制备方法及反应机理等方面对CO₂加氢催化剂的研究进展进行了评述。分析了催化剂中活性中心的状态,归纳了载体和助剂的作用,比较了制备方法的优劣,并对催化反应机理进行了讨论。针对当前存在的问题,指出反应机理的深入探讨和催化剂制备方法的革新是今后的研究重点和主要方向。     

CO_2制备甲醇催化剂研究进展

通过将CO2有效转化为甲醇,真正实现"跨越油气时代"进入"甲醇时代"。通常CO2加氢合成甲醇所用催化剂主要是铜基催化剂,添加其他金属元素或助剂以提高铜基催化剂催化性能。介绍CO2制备甲醇催化剂早期的研究,综述近年来有关CO2制备甲醇催化剂研究进展,新研发的镍-镓结构催化剂可在低压(常压)下将CO2转化为甲醇,比传统的铜-锌-铝催化剂更有效,更多产甲醇。介绍CO2与水反应合成甲醇反应所用催化剂以及光催化还原CO2生成甲醇的新思路和新途径。     

CO2加氢制甲醇铜基催化剂：分散度调控选择性

针对Cu/ZnO/Al₂O₃催化CO₂加氢制甲醇反应中,一氧化碳(CO)选择性较高的问题,提出有效降低CO选择性的方法。将该催化剂分散到SiO₂载体上,调控催化剂中CuO晶粒在SiO₂上的分散度。结合高倍透射电镜(HRTEM)、高角环形暗场像-扫描透射电镜(HADDF-STEM)和X-射线光电子能谱(XPS)等,研究催化剂的形貌结构、表面元素化学状态及铜的分散度等,并评价催化剂性能。结果表明,只改变铜在SiO₂上的分散度,就能显著调控CO₂加氢的选择性。提高铜晶粒分散度能有效抑制CO的生成,将甲醇和二甲醚的选择性从43.4%提高至71.4%。     

沉淀法制备铜基甲醇合成催化剂的研究

本文介绍了沉淀法制备铜基甲醇合成催化剂的研究进展,其中重点讨论了共沉淀法制备铜基催化剂的影响因素。     

共沉淀-真空冷冻干燥法制备纳米MgAl2O4粉体

以硝酸镁和硝酸铝为主要原料,NH3·H2O为沉淀剂,用均相混合物共沉淀法制得镁铝混合均匀的溶胶,再用真空冷冻干燥(VFD)方法在-50℃,13.3 Pa的真空度下制得MgAl2O4的前驱体粉体.用TG-DSC、XRD、TEM及Autosorb-1-M等仪器研究了热处理温度及反应体系的pH值对镁铝均匀混合纳米粉体材料的物相转变、显微形貌、表面性能等的影响.研究表明控制溶液的pH值在9.0附近,采用共沉淀-真空冷冻干燥方法,可制得粒径小、比表面积大的MgO-Al2O3二元混合纳米粉体,且其起始尖晶石化温度在600℃,经过1000℃2 h处理后,已全部转变成粒径为50 nm左右的纳米尖晶石,比传统制备镁铝尖晶石的温度低500～600℃.     

工业化甲醇催化剂在CO2加氢制备甲醇过程中的应用研究

系统地将工业化甲醇催化剂应用于CO₂加氢制备甲醇反应中,考察5种工业化甲醇催化剂在CO₂加氢反应中的反应活性,运用ICP、N₂-物理吸附、XRD和H₂-TPR等手段对催化剂进行表征。结果表明,Cu/Zn/Al催化剂具有较高的CO₂加氢反应活性,在温度220 ℃和压力3 MPa条件下,CO₂转化率为22.9%,甲醇选择性为64.8%。催化剂活性与组分含量、晶粒大小、比表面积和孔结构等因素有关,CuO和ZnO组分含量越高,催化活性越好,适度晶粒大小的CuO物种可能是该反应中有效催化活性位前驱体,反应规律与甲酸铜中间体理论基本吻合;高比表面积和规整孔结构均有助于提高催化活性。     

合成甲醇催化剂的新进展

综述了合成甲醇的低温液相合成法、甲烷催化氧化法和二氧化碳催化加氢法等新工艺所使用的催化剂及其活性中心、催化反应条件和反应机理的研究近况。与传统的合成气合成甲醇技术相比 ,在催化剂性能、原料成本及发展前景等诸方面各有优点 ,提倡大力开发以二氧化碳或甲烷生产甲醇的绿色化学新工艺。     

助剂二氧化硅对CO2加氢制备甲醇CuO-ZnO-Al2O3-ZrO2催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备了一系列CuO-ZnO-Al₂O₃-ZrO₂(CZAZ)催化剂,用于二氧化碳加氢合成甲醇。通过加入少量的助剂二氧化硅得到了一系列CZAZ/SiO₂改性催化剂。采用XRD、BET、H₂-TPR、NH₃-TPD以及CO₂-TPD等技术进行表征,研究了助剂二氧化硅含量对催化剂的物理化学性质以及组织结构的影响。结果表明,助剂二氧化硅的含量对催化剂的组织结构具有较大的影响。同时评价了该组催化剂参与二氧化碳加氢合成甲醇反应的催化性能。测试结果表明,采用助剂二氧化硅质量分数为4%的改性催化剂,表现出较为优良的催化活性。助剂二氧化硅促进了活性组分氧化铜的分散,并且经过二氧化硅改性的CZAZ催化剂具有更大的比表面积,这些因素都对该催化剂在二氧化碳加氢合成甲醇方面的良好表现起到重要作用。     

Z型甲烷蒸汽转化催化剂用于补碳制合成甲醇合成气的研究

选择工业应用效果较好的CNYQ、Z-2和Z-3型催化剂，并补加CO₂,对在其上的甲烷水蒸汽转化制合成气催化反应过程进行了测试研究。结果表明，在适当补加CO₂、反应温度600～850 ℃下，制得的合成气适合于甲醇合成。Z型催化剂用于CH₄-H₂O-CO₂转化制合成甲醇合成气，在当前情况下可满足某些合成甲醇厂的需要。     

非平衡负离子与ZnO-ZrO2固溶体协同催化CO2与H2O反应制甲醇

近年,CO₂加氢制甲醇技术初步克服了催化剂选择性低和稳定性差的难题,实现了工业化生产。然而作为氢源,氢气的廉价替代品却极少被报道。本文利用二元金属氧化物ZnO-ZrO₂固溶体作为催化剂,在负电晕等离子体的辅助下将CO₂和水蒸气转化为甲醇。结果表明,甲醇产量达到33.56μmol/h,是单独等离子体和单独催化剂条件下甲醇产量之和的1.4倍,催化剂与等离子体联用产生协同性。甲醇产量随反应电流和水蒸气流量的增大而增大,随CO₂流量的增加而降低。X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱分析（XPS）和CO₂-程序升温脱附（CO₂-TPD）表征发现,催化剂在负电晕等离子体反应条件下晶面间距增大,氧空位增多,这增强了催化剂的CO₂吸附性能。CO₂-漫反射傅里叶红外光谱（CO₂-DRIFTs）分析结果表明,负电晕等离子体处理后的催化剂反应过程中会产生羧酸盐（COO^-）,是形成甲醇的主要中间物种。     

二氧化碳合成碳酸二甲酯催化剂的研究进展

碳酸二甲酯是一种用途广泛的环境友好有机介成中间体,利用CO2合成碳酸二甲酯能有效利用C02资源,在环境保护和绿色合成化学方面具有重要的意义.综述了利用CO2合成碳酸二甲酯有机金属催化剂、氧化物催化剂、碱催化剂、负载型金属催化剂、醋酸盐催化剂及催化反应机理的研究进展,并展望了未来的发展方向.     

Si掺杂对Cu/ZrO2催化CO2加氢制甲醇性能的影响

为了提高Cu/ZrO₂催化剂在二氧化碳加氢制甲醇中的催化活性,制备了一系列不同Si/Zr的Si-ZrO₂载体并负载5%（质量分数）Cu得到了Cu/Si-ZrO₂催化剂。对所制备的催化剂进行了X射线衍射（XRD）、N₂物理吸脱附（BET）、X射线光电子能谱（XPS）、氢气程序升温还原（H₂-TPR）、二氧化碳程序升温脱附（CO₂-TPD）及高分辨透射电子显微镜 （HRTEM） 的表征。结果表明,Si的掺杂使得Cu/ZrO₂体系获得了稳定的晶相,大的比表面积和更多的碱性位点,尤其是中强碱性位点,同时产生了更多的氧空位,促进了CO₂的吸附和转化,因此得到了更高活性的催化剂。当Si与Zr的摩尔比为0.2时,在质量空速为6000 ml·g^-1·h^-1,温度为220℃、压力为3.0 MPa,V（H₂）∶V（CO₂）=3∶1（体积比）条件下,催化剂的CO₂转化率为4.6%,CH₃OH选择性为85%。     

Si掺杂对Cu/ZrO2催化CO2加氢制甲醇性能的影响

为了提高Cu/ZrO₂催化剂在二氧化碳加氢制甲醇中的催化活性,制备了一系列不同Si/Zr的Si-ZrO₂载体并负载5%（质量分数）Cu得到了Cu/Si-ZrO₂催化剂。对所制备的催化剂进行了X射线衍射（XRD）、N₂物理吸脱附（BET）、X射线光电子能谱（XPS）、氢气程序升温还原（H₂-TPR）、二氧化碳程序升温脱附（CO₂-TPD）及高分辨透射电子显微镜 （HRTEM） 的表征。结果表明,Si的掺杂使得Cu/ZrO₂体系获得了稳定的晶相,大的比表面积和更多的碱性位点,尤其是中强碱性位点,同时产生了更多的氧空位,促进了CO₂的吸附和转化,因此得到了更高活性的催化剂。当Si与Zr的摩尔比为0.2时,在质量空速为6000 ml·g^-1·h^-1,温度为220℃、压力为3.0 MPa,V（H₂）∶V（CO₂）=3∶1（体积比）条件下,催化剂的CO₂转化率为4.6%,CH₃OH选择性为85%。