载体对乙酸乙酯加氢制乙醇铜基催化剂性能影响研究

发布时间：2020-02-03 10:34

【摘要】：采用并流共沉淀方法制备了一系列不同载体的铜基催化剂,通过N2物理吸附、X射线衍射、程序升温还原、透射电子显微镜和X射线光电子能谱等表征方法分析了催化剂的物理化学特性。研究了载体(TiO_2,SiO_2和TiO_2+SiO_2)对于乙酸乙酯加氢的影响。实验结果表明,TiO_2和SiO_2共同做载体的CZST催化剂具有较高的活性,而且铜活性组分分散比较均匀、Cu的晶粒尺寸较小以及Cu~0/(Cu~0+Cu~+)物质的量比例合适。探索研究了CZST催化剂的最优反应条件,发现在反应温度为250℃、质量空速0.5h~(-1)、n(氢)/n(酯)为20时,其反应活性最高,乙酸乙酯转化率达到96%,乙醇选择性达到99.5%。
【图文】：

焙烧后(a)和还原后(b)的CZ、CZT、CZS、CZST催化

第6期2.2催化剂的BET表征通过煅烧后的四种催化剂的N2吸附-脱附等温线图2和表1所示，可以发现载体对催化剂的孔结构影响十分明显。根据IUPAC分类，N2吸附-脱附等温曲线均为IV型，均出现HI-型滞后环，这是由于N2在孔道内毛细凝结，具有典型的介孔特征。Cu-ZnO催化剂总孔容为0.06cm3/g，比表面积为13.1m2/g，平均孔径为21.9nm。当加入SiO2后，催化剂的比表面积增加到66.8m2/g，但是平均孔径减小到15.9nm，这可能是SiO2的加入形成了铜硅酸盐[15,16]。对比CZS与CZST发现加入TiO2助剂会降低催化剂的比表面积和孔容积，这可以从以下两个方面去解释：(1)载体SiO2的比表面积比TiO2大的多，TiO2添加后SiO2相对含量降低，总比表面积下降。(2)CZS孔道内被部分TiO2堵塞，造成孔容积和比表面积减校合适的孔结构有利于乙酸乙酯分子接触到催化剂的活性位与氢气发生加氢反应，并且便于产物离开活性位点促进反应正向进行。2.3催化剂的H2-TPR表征500℃焙烧之后CZ，CZS，CZT，CZST催化剂的H2-TPR谱图如图3所示。Cu物种的分散度、与载体之间的相互作用和粒径大小等都会影响其还原温度。根据Chen[17]的研究，若还原峰在250℃以上，则存在晶相CuO。对于CZ催化剂，在312℃左右有一个主峰，同时在260℃有一个肩峰，说明有不同的铜被还原。这个主峰可能是体相大颗粒铜的还原，说明铜有一定的聚集，分散性不好[18]。载体TiO2和SiO2的加入都会使得峰向低温偏移，同时肩峰消失。由于氧化铜物质和TiO2载体之间的强相互作用，，CZT在203℃时显示出不对称的峰。TiO2是n型半导体，在还原气氛下，TiO2倾向于产生高浓度的n型缺陷，即表面不稳定的Ti3+离子和

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1 冯素流;水相中酯类化合物绿色定量合成反应的研究[D];天津大学;2016年

本文编号：2575989