高活性Cu-Zn-Al甲醇合成催化剂的研究

用高速碰撞共沉淀法制备的Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ甲醇合成催化剂，其含Ｃｕ量与ＩＣＩ５１－２相近，但分散度比ＩＣＩ５１－２高３７．３％。在２．０６７ＭＰａ、２１０℃、３６００ｈ－１反应条件下，其甲醇合成活性比ＩＣＩ５１－２高４０％，ＦＴＩＲ实验表明，反应中间态是甲酸盐，Ｃｕ＋是活性表面物种     

Mn助剂对甲醇合成Cu-Zn-Al催化剂的影响

用ＸＰＳ、ＸＡＥＳ、ＳＥＭ、ＴＰＲ等方法研究助催化剂Ｍｎ对甲醇合成Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ催化剂性能的影响。结果表明，助催化剂Ｍｎ有助于分散和稳定活性组分，使之不易烧结。ＸＰＳ、ＸＡＥＳ结果表明，反应态的３组分催化剂表面存在Ｃｕ（Ｉ）和Ｃｕ（０）；而掺Ｍｎ的４组分催化剂表面则存在Ｃｕ（Ｉ）和Ｃｕ（Ｉ）。Ｍｎ的存在可促进Ｃｕ（Ｉ）的生成，抑制Ｃｕ（０）产生。这一结果暗示Ｃｕ（Ｉ）是ＣＯ加氢的活性物种。     

铜基甲醇合成催化剂失活的研究

用Ｘ射线衍射、小角Ｘ射线散射、ＢＥＴ流动色谱及化学分析等方法，对工业甲醇合成催化剂在失活前后的物相、晶粒度、孔径分布和比表面积等物化性质进行测定。与新鲜催化剂对比后发现，失活催化剂有硫中毒现象。在ＨＣｌ＋Ｈ２Ｏ２的混合溶液不溶物残渣中，有Ｃ和ＡｌＶ２Ｏ４晶相出现，且残渣的含量增多。氧化态时，催化剂的孔径主要分布在ｄ≤１０ｎｍ的微孔区，在经过Ｈ２还原后，孔径分布发生变化，有相当部分转变为ｄ＞１０ｎｍ的过渡孔。晶粒度测定结果表明，催化剂中Ｃｕ（１１１）晶面的平均线宽约为２７ｎｍ，在失活前后变化不大；而ＺｎＯ（１１０）晶面的平均线宽在失活后有显著长大，从８．９ｎｍ变为１５．８ｎｍ。对催化剂的失活原因进行了分析。     

一种活性高、热稳定性好的甲醇合成催化剂

甲醇合成催化剂中添加第4组分Zr,制得Cu Zn Al Zr催化剂,研究了制备方法对4组分甲醇合成催化剂性能的影响。用改进沉淀法所得催化剂活性最高,在230℃,3 0MPa,5500ml/(g cat·h)空速的温和条件下,甲醇时空产率达到0 978g/(g cat·h),活性和热稳定性均优于两种工业化催化剂C301和APCI。尤其是在200℃的较低温度下,活性是它们的两倍。XRD结果表明催化活性与前驱体结构密切相关。     

铜基甲醇合成催化剂的TPD研究

采用ＴＰＤ方法比较研究了Ｈ２和ＣＯ分别在ＺｎＯ、ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３、ＣｕＯ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３和ＣｕＯ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３／ＣｅＯ２等催化剂上的吸附行为，讨论了铜基甲醇合成催化剂可能的吸附位，结果表明改进型的ＣｕＯ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３／ＣｅＯ２催化剂中Ｃｕ＋／Ｃｕ０比ＣｕＯ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３催化剂多，这有利于提高合成甲醇的速率。     

合成甲醇掺钒铜基催化剂XPS谱学研究

应用光电子能谱考察了合成甲醇共沉淀ＣｕＯ－ＺｎＯ－Ａｌ２Ｏ３催化剂与掺钒样品的表面状态及催化反应的活性中心，它们是存在于催化剂固体表面上的Ｃｕ＾＋或Ｃｕ＾０，且Ｃｕ＾＋的活性高于Ｃｕ＾０；促使Ｃｕ＾＋离子稳定存在的主要原因是Ｃｕ＾＋溶于ＺｎＯ形成固溶体，Ａｌ２Ｏ３掺杂于ＺｎＯ诱导产生正离子空位及形成非化学计量化合物Ｚｎ＾１＋ｘＯ（ｘ〉０）。铜基催化剂掺钒的作用在于Ｖ＾３＋离子比Ａｌ＾３＋离子极化能     

助剂对甲醇乙醇合成异丁醛催化剂结构和催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了复合氧化物(SiO2-TiO2)负载的铜基催化剂。测试了含4种不同助剂ZnO、MnO、CaO、MgO的催化剂对甲醇与乙醇一步合成异丁醛的催化性能,并应用TPR,BET,XRD等手段对催化剂结构进行了表征。结果表明,溶胶-凝胶法制备的催化剂可以显著地改善CuO的分散性,降低了CuO的还原温度。同时发现,碱性金属氧化物作助剂可以增强助剂与活性组分之间的协同作用,提高异丁醛的选择性和收率,较适宜的助剂是CaO。在常压、反应温度593K、n(甲醇)/n(乙醇)=2∶1的条件下,乙醇的转化率为71.58%,异丁醛的选择性为50.99%。     

花束状CeO_2的制备及其催化CO_2与甲醇直接合成碳酸二甲酯

以硝酸铈和尿素为原料,在表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵的作用下,采用水热合成法成功制备了新型花束状CeO2催化剂,表征了催化剂的物理化学性质与其活性间的构效关系,并将其用于催化CO2与甲醇直接合成碳酸二甲酯(DMC)。SEM表征结果显示,所制备的花束状CeO2催化剂的形貌良好;TEM及HRTEM表征结果显示,花束状CeO2催化剂中存在一些晶格缺陷并具有较多的(110)晶面;NH3-TPD和CO2-TPD表征结果显示,花束状CeO2催化剂中存在较多的酸性位和碱性位。实验结果表明,花束状CeO2催化剂具有较高的活性,在0.1 g催化剂、15 m L甲醇、CO2初始压力5 MPa、反应温度140℃、反应时间3 h的条件下,DMC收率为4.8 mmol/g(基于每克催化剂)。花束状CeO2催化剂暴露的(110)活性晶面及较多的酸性位和碱性位有利于DMC的生成。     

铜锌原子比对CuO-ZnO/Al_2O_3催化剂合成甲醇性能的影响

以铝乳液的形式引入Al,采用反加共沉淀法制备了一系列Cu与Zn的原子比(简称Cu/Zn原子比)不同的CuO-ZnO/Al2O3催化剂;以合成气为原料,在固定床微型连续流动反应器中评价了CuO-ZnO/Al2O3催化剂合成甲醇的性能;采用XRD、H2-TPR和BET等方法对催化剂进行了表征,考察了Cu/Zn原子比对CuO-ZnO/Al2O3催化剂合成甲醇性能的影响。实验结果表明,Cu/Zn原子比的变化对催化剂前体的物相组成和催化剂的活性有明显影响;当Cu/Zn原子比为3时,催化剂的初活性和耐热后活性最高,其前体中含有较多的锌-孔雀石相((Cu,Zn)2CO3(OH)2),该物相分解时生成还原温度较低的CuO-ZnO固溶体,使Cu与Zn的相互作用增强,提高了催化剂的活性。     

高分散度甲醇合成催化剂的研究

用高速碰撞共沉淀法制备Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ三组份甲醇合成催化剂，经Ｎ２Ｏ分解、Ｈ－ＴＰＤ、ＳＥＭ及活性评价，表明该催化剂具有比表面积大、分散度高和甲醇合成活性高等特点。这是一种具有工业应用前景的催化剂。     

合成甲醇催化剂应用及研究进展

综述了甲醇催化剂的使用技术及国内外甲醇催化剂的研究进展。对催化剂制备工艺的优化、添加第四组分增加催化剂的活性和稳定性、杂质对催化剂性能的影响、催化剂中毒机理研究、催化剂微晶大小以及孔结构控制进行了概述。提出预还原型甲醇催化剂的研究以及尖晶石结构对甲醇催化剂性能影响应引起足够的重视。     

复频超声法制备合成甲醇铜基催化剂

研究了复频超声共沉淀技术制备Cu／Zn／A1／Zr甲醇合成催化剂及其对催化活性的影响。实验结果表明,采用频率为40,23.8 kHz复频超声技术制备的Cu／Zn／Al／Zr甲醇合成催化剂与普通共沉淀法制备的催化剂相比,其空时收率可提高34％。XRD和FE-SEM等表征结果表明,复频超声共沉淀法制备的催化剂可改变催化剂前体的物相,Cu,Zn组分彼此分散均匀,表现为氧化态催化剂的XRD谱图中各特征峰较为弥散。与单频超声相比,采用复频超声技术可进一步减小催化剂颗粒粒径,增加Cu与Zn组分间的分散程度,这表明复频超声技术有明显的协同作用。     

Au/CeO_2、Pd/CeO_2和Au-Pd/CeO_2催化剂甲醇部分氧化制氢性能的研究

采用沉积沉淀法制备了Au/CeO2、Pd/CeO2和Au-Pd/CeO2催化剂,研究了催化剂的甲醇部分氧化制氢性能,并运用XRD、UV-Vis、TPR、H2-TPD和CO-TPD等手段对催化剂进行了表征。结果表明,与Pd/CeO2和Au/CeO2相比,Au-Pd/CeO2双金属催化剂显示出较高的催化活性和较高的氢产率,这是由于Au和Pd的相互作用减少了Pd对反应产物H2的吸附,有利于活性中心再生,且减小了H2的深度氧化,同时Au和Pd相互作用使金粒子较稳定、不易聚集,有利于高温时H2选择性的稳定。     

双助剂对CuO/SiO_2催化甲醇乙醇合成异丁醛的影响

采用溶胶-凝胶法制备了CuO-Fe2O3-ZrO2/SiO2双助剂型催化剂,将其用于催化甲醇与乙醇一步合成异丁醛的反应,考察了助剂Fe2O3和ZrO2含量对催化剂性能的影响;采用BET,XRD,H2-TPR等手段对催化剂的结构进行了表征。实验结果表明,在CuO质量分数为20%时,适量加入助剂Fe2O3和ZrO2,可以使二者产生协同作用,一方面增大了催化剂的比表面积;另一方面促进了CuO的分散,改善了催化剂的还原性能,从而提高了催化剂的活性和异丁醛的选择性。以Fe2O3质量分数为20%、ZrO2质量分数为10%的CuO-Fe2O3-ZrO2/SiO2为催化剂,在常压、反应温度320℃、n(甲醇)∶n(乙醇)=2∶1的反应条件下,乙醇转化率为58.81%,异丁醛的选择性和收率分别为73.96%和43.50%。     

二步共沉淀法制备的铜基甲醇合成催化剂的研究

固定Al含量为10%(Al/(Cu+Zn+Al),原子百分比),应用二步同时加料共沉淀法制备了一系列具有不同Cu/Zn比例的铜基甲醇合成催化剂。通过测试催化剂活性、结构和还原性质表明,n(Cu)/n(Zn)=4/5的催化剂中,CuO与ZnO二组分间相互均匀分散程度最大,催化剂活性最高,催化剂还原温度最低。考察了焙烧温度对催化剂活性、结构及还原过程的影响。