双功能催化剂的改性及气相甲醇催化工艺研究

发布时间：2020-06-14 05:36

【摘要】：甲醇是重要的碳一化工原料,可用于制备甲酸甲酯这一重要有机中间体,该产物可用于制备甲酸、甲酰胺、烟草处理剂和汽油添加剂等。在诸多甲醇反应工艺中,气相甲醇催化与传统方式相比工艺简单,是发展甲醇工业的途径之一。本文制备了 Au/γ-Al2O3、Pd/γ-Al2O3 和(Au-Pd)/γ-Al203 等催化剂,采用XPS、XRD、BET等表征方法对催化剂的结构进行表征,并在微型固定床反应器上进行了气相状态的甲醇催化氧化反应性能的评价,为改善该工艺,一些主要的实验结果如下:(1)金属Au、Pd在γ-Al2O3上成功地负载,通过表征,发现催化组分颗粒分散均匀,晶粒大小基本一致,但在γ-Al203中具有未被还原的金属离子,金属离子主要分散在γ-Al2O3的表面。(2)在单组分Au/γ-A1203和Pd/γ-Al2O3催化剂中,金、钯负载量分别为1.97wt%和1.06wt%时,催化剂的效果最佳。对于单金属Au的Au/γ-A1203催化剂,在170℃获得最大的收率为16.45%,此时甲醇的转化率为19.56%,甲酸甲酯的选择性97.50%。对于Pd/γ-Al203催化剂,Pd的负载量为1.06wt%时,在170℃获得最大收率为28.96%,选择性为99.82%。(3)在双金属AuPd/γ-Al2O3催化剂中,Au和Pd最佳摩尔比为3:1,160℃,甲醇的转化率为23.89%,甲酸甲酯的选择性为96.10%,收率达到 29.96%。(4)双金属催化剂能够达到的最大的转化率、选择性和从收率均比单金属催化剂的高,所以使用金钯双金属催化剂催化气相甲醇氧化反应效果最佳。 【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.36;TQ225.24

【图文】：

催化过程,甲醇氧化,催化剂,酸性

北京化工大学硕士学位论文逦逡逑关于甲醇选择性氧化的催化剂，以往研宄人员主要针对单一催化剂进行探宄，例逡逑使用Ａｕ、Ｐｄ催化剂，具有氧化作用，但是酸性作用不明显，而使用Ｙ－Ａ１２０３类型逡逑催化剂只具有酸性，氧化作用并没有得到体现。逡逑酸性活性中心催化过程逡逑

甲醇氧化,反应过程

要求较高［２８＿３１］，，催化剂既要具备酸性活性位，又要具备氧化活性位，也就是催化剂需逡逑要双功能活性位。逡逑甲醇氧化的反应路径如图１－２所示。很多研究表明，甲醇在进行氧化反应的时候逡逑对活性位点的性质很敏感，基于这一点，可以对催化剂表面的酸性和氧化性质［３２＿３４］。逡逑甲醇氧化的过程是：先形成甲醛（Ｆ），然后逐步生成甲酸（ＦＡ），最后深度氧化生逡逑成ｃｏ２。如果催化剂还具有酸性性质，那么上述中间产物可以通过与甲醇进行脱水缩逡逑合反应生成二甲醚（ＤＭＥ），二甲氧基甲烷（ＤＭＭ）和甲酸甲酯（ＭＦ）。逡逑ＣＨ；0Ｈ－．逦＿＿Ｊ邋ＨＣＨＯ，．邋Ｌ邋１／２°＾＇＿＿Ｊ邋ＨＣＯＯＨ．￣邋Ｖ２0２＊＞邋ＣＯ＾ＨｊＯ＾逡逑Ｔｌ逦Ｔ１￣￣＾＼ｒ＝＝ｉ逡逑ＣＨ３ＯＨ４逡逑ＣＨｙＯＣＨ＾Ｈ２ＣＫ逦（ＣＨｊＯ）２ＣＨ２＾Ｈ２0＜逦ＨＣＯＯＣＨ＾Ｈ２＜Ｘ逡逑（ＤＭＥ＞：逦（ＤＭＭ）ｖ逦（ＭＦ＞＞逡逑图１－２甲醇氧化反应过程图［３４］逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｔｈｅ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋ｍｅｔｈａｎｏｌ邋ｏｘｉｄａｔｉｏｎ邋ｒｅａｃｔｉｏｎ邋［３４］逡逑甲醇氧化反应制备甲酸甲酯使用的催化剂主要是Ａｕ／Ａ１２０３，邋Ａｕ／ＺｎＯ和Ａｕ／Ｔｉ0２、逡逑铼氧化物、钌氧化物和钒钼氧化物等。甲醇氧化制备甲酸甲酯或甲缩醛等受催化剂的逡逑活性位点影响较大，如：甲醇在氧化位点上脱氢会生成甲醛，但是甲酸甲酯的生成不逡逑仅需要氧化位点进行氧化脱氢还需要酸性位点进行缩合；如果酸性位点的有了进一步逡逑的增强

【参考文献】