双功能催化剂制备及液相甲醇氧化反应条件优化

发布时间：2020-11-04 21:57

　　 近年来,我国煤基甲醇工业发展迅速,导致甲醇产能过剩。甲醇可转化为高附加值化学品甲酸甲酯。甲酸甲酯生产早已工业化,产能不能满足需求,传统工艺能耗高、不环保。因此,以甲醇为反应物,绿色清洁的氧气为氧化剂,制备出同时具有氧化活性位点和酸性活性位点的负载型双功能催化剂可实现甲醇液相选择性氧化直接生成甲酸甲酯,催化效果良好,该法缩短步骤、降低能耗、绿色高效,催化剂经过离心、过滤等方式可实现其回收再利用。本论文通过焙烧拟薄水铝石制备出载体γ-Al2O3,用溶胶凝胶法将贵金属Pd、Au等负载在γ-Al2O3载体上制备Pd/γ-Al2O3和双金属Pd-Au/γ-Al2O3催化剂,对其进行XRD、XPS、BET和TEM表征,将制备出的Pd基催化剂和双金属Pd-Au催化剂应用于甲醇液相选择性氧化生成甲酸甲酯反应,评价其催化性能,并优化反应条件。其主要结果如下:1、通过溶胶凝胶法制备出Pd/γ-Al2O3催化剂,Pd颗粒均一,平均为6.85 nm。评价其催化性能,优化反应条件,确定Pd最优负载量2wt%,最优用量40 mg,最优温度150℃,最优压力2MPa,最优时间2h,此时,甲醇转化率为50.51%,甲酸甲酯选择性为66.46%,甲酸甲酯收率为33.56%,对催化剂进行5次重复测试,5次后甲醇转化率、甲酸甲酯选择性降低不多。这说明催化剂重复使用性能良好。2、通过溶胶凝胶法制备出Pd-Au/γ-Al203催化剂,Pd-Au合金粒径均一,平均为7.3nm。评价Pd-Au/γ-Al203催化剂催化性能,优化反应条件,确定最优负载量为2wt%Pd-1wt%Au,最优用量20mg,最优温度150℃,最优压力1.5 MPa,最优时间2 h,此时,甲醇的转化率62.11%,甲酸甲酯的选择性68.14%,甲酸甲酯的收率42.32%,对催化剂进行了 5次重复测试,5次后MF的收率从42.32%变为40.54%,这说明了2wt%Pd-1 wt%Au/γ-Al2O3催化剂重复使用性能优异。
【学位单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O643.36;TQ225.24
【部分图文】：

化和测试改性催化剂重复使用性。??２．５．１催化剂性能评价装置??本论文中对所制备出的催化剂均是在图２－３中的高压反应装置中来评价催化剂催??化性能。??２３??

３．２．１．２?Ｐｄ／Ｙ＿Ａｈ〇３?催化剂的?ＢＥＴ?表征??对制备出的２ｗｔ％?Ｐｄ／Ｙ－Ａｌ２０３催化剂进行氮气吸脱附表征，并将数据进行整理做??出其氮气吸脱附等温线，如下图３－３所示，依据ＩＵＰＡＣ的物理吸附等温线分类，制备??出的２ｗｔ％Ｐｄ／Ｙ－Ａｌ２０３催化剂的吸脱附等温线属于第ＩＶ类，且具有明显的迟滞环，属??于Ｈ３迟滞环，在相对压力接近于饱和蒸气压时，没有达到平衡，这表明该催化剂具??有片状颗粒形成的狭缝状孔。下表３－２列出了?２ｗｔ％?Ｐｄ／Ｙ－Ａｌ２０３催化剂的比表面积和??孔体积数据，通过分析表中数据，２ｗｔ％Ｐｄ／Ｙ－Ａｌ２０３催化剂的ＢＥＴ比表面积、孔体积??与ｙ－ａｉ２ｏ３载体相比减少，这说明了负载的Ｐｄ纳米晶粒占据一些孔道，因而使载体的??比表面积、孔容下降。２ｗｔ％?Ｐｄ／ｙ－Ａｈ〇３催化剂孔容为１．２５?ｃｍ３ｇ－１，孔尺寸为１７．１６ｎｍ，??属于介孔，ＢＥＴ比表面积为２４５?ｍ２／ｇ。??２９??

３．２．２．１?ＰｄＡ／－Ａｌ２〇３?催化剂的?ＴＥＭ?表征??为了观察Ｐｄ纳米颗粒在Ｙ－Ａ１２０３载体上的分散情况和Ｐｄ纳米颗粒大小，于是对??２ｗｔ％?Ｐｄ／Ｙ－Ａｌ２０３催化剂做了?ＴＥＭ表征。２ｗｔ％?Ｐｄ／ｙ－Ａｌ２〇３的ＴＥＭ表征结果如图３－４??所示，从图３－４中能看出７－Ａｌ２０３载体的结构为片状，小黑点为负载在Ｙ－Ａ１２０３载体表??面上和孔道内的Ｐｄ纳米颗粒，通过对以下４张ＴＥＭ图分析，可以判断出负载在Ｙ－Ａｌ２〇３??载体上的Ｐｄ纳米颗粒大小基本一致
【参考文献】

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本文编号：2870662